RU2784991C1 - Rear structure for electric vehicle - Google Patents
Rear structure for electric vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784991C1 RU2784991C1 RU2022108850A RU2022108850A RU2784991C1 RU 2784991 C1 RU2784991 C1 RU 2784991C1 RU 2022108850 A RU2022108850 A RU 2022108850A RU 2022108850 A RU2022108850 A RU 2022108850A RU 2784991 C1 RU2784991 C1 RU 2784991C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- rail
- rear rail
- transition zone
- tensile strength
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000717 retained Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000010273 cold forging Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к конструкции задней части автомобильного транспортного средства с электрической силовой передачей, далее именуемого в настоящем документе электрическим транспортным средством. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления такой конструкции задней части.The present invention relates to the structure of the rear of an electric power transmission automobile vehicle, hereinafter referred to as an electric vehicle. The present invention also relates to a method for manufacturing such a back structure.
Проблемы, относящиеся к защите окружающей среды и нормы, связанные с повышением уровней углекислого газа в атмосфере, а также с местными уровнями загрязнения воздуха, подталкивают к росту автомобильных транспортных средств с электрическим приводом. По сравнению с традиционными транспортными средствами с двигателем внутреннего сгорания, электрические транспортные средства имеют двигатели меньшего размера, не имеют топливного бака и выхлопной системы. С другой стороны, электрические транспортные средства имеют отсек для аккумуляторной батареи крупного размера, которого нет в двигателях внутреннего сгорания.Environmental concerns and regulations related to rising levels of carbon dioxide in the atmosphere, as well as local levels of air pollution, are pushing the growth of electrically powered vehicles. Compared to traditional internal combustion engine vehicles, electric vehicles have smaller engines, no fuel tank and no exhaust system. On the other hand, electric vehicles have a large battery compartment that internal combustion engines do not have.
Конструкция задней части транспортного средства спроектирована таким образом, чтобы выдерживать столкновение сзади. Примером краш-теста при столкновении сзади, используемого для оценки безопасности транспортного средства, является Федеральный стандарт безопасности транспортных средств 301 (FMVSS301), согласно которому транспортное средство сталкивается с перемещающимся деформируемым барьером весом 1361 кг, который перемещается со скоростью 80 км/ч, и врезается в заднюю часть транспортного средства с перекрытием 70%.The structure of the rear of the vehicle is designed to withstand a collision from behind. An example of a rear impact crash test used to assess vehicle safety is Federal Motor Vehicle Safety Standard 301 (FMVSS301), in which a vehicle collides with a 1,361 kg moving deformable barrier that is traveling at 80 km/h and crashes to the rear of the vehicle with a 70% overlap.
Задняя рельсовая направляющая представляет собой часть задней конструкции транспортного средства, проходящую в продольном направлении от заднего конца транспортного средства до нижней части задней панели пола. Она включает в себя:The rear rail is a part of the rear structure of the vehicle, extending in the longitudinal direction from the rear end of the vehicle to the bottom of the rear floor panel. It includes:
- задний участок, проходящий, по существу, в продольном направлении на той же высоте, что и задний бампер в сборе, и прикрепленный своим задним концом к заднему бамперу в сборе,a rear section extending substantially in the longitudinal direction at the same height as the rear bumper assembly and attached at its rear end to the rear bumper assembly,
- передний участок, проходящий, по существу, в продольном направлении на более низкой высоте, чем задний участок, и прикрепленный к поперечной усиливающей конструкции транспортного средства,- a front section extending substantially in the longitudinal direction at a lower height than the rear section and attached to the transverse reinforcing structure of the vehicle,
- переходную зону, содержащую по меньшей мере верхний изгиб и нижний изгиб, соединяющие заднюю секцию и переднюю секцию.- a transition zone containing at least an upper bend and a lower bend connecting the rear section and the front section.
Существующая в настоящее время концепция задней рельсовой направляющей учитывает необходимость поглощения энергии в случае столкновения сзади, защищая при этом топливный бак, который обычно располагается под задними пассажирскими сиденьями. Действительно, целостность топливного бака имеет важное значение для безопасности пассажиров. Пробитый топливный бак может привести к утечке топлива и возникновению пожароопасных осложнений.The current rear rail concept takes into account the need to absorb energy in the event of a rear collision while protecting the fuel tank, which is usually located under the rear passenger seats. Indeed, the integrity of the fuel tank is essential to passenger safety. A punctured fuel tank can result in fuel leakage and fire hazards.
Существующая в настоящее время конструкция задней рельсовой направляющей выглядит следующим образом:The current design of the rear rail guide is as follows:
- задний участок поглощает энергию при столкновении сзади, например, посредством контролируемого продольного изгиба- the rear section absorbs energy in a rear impact, for example through controlled buckling
- передний участок и переходная зона действуют как элементы для защиты от проникновения, чтобы защитить топливный бак.- the front section and the transition zone act as anti-penetration elements to protect the fuel tank.
Эта конструкция задней рельсовой направляющей имеет некоторые ограничения. Действительно, в случае заднего удара, энергия которого превышает способность поглощения энергии конструкции задней части, переходная зона и задний участок будут передавать оставшуюся энергию удара в форме кинетической энергии кузову транспортного средства и пассажирам. В таком случае транспортное средство будет толкаться вперед или прижиматься к препятствию впереди, что может отрицательно повлиять на безопасность пассажиров.This rear rail design has some limitations. Indeed, in the event of a rear impact whose energy exceeds the energy absorption capacity of the rear structure, the transition zone and the rear section will transfer the remaining impact energy in the form of kinetic energy to the vehicle body and passengers. In this case, the vehicle will be pushed forward or pressed against the obstacle ahead, which may adversely affect the safety of passengers.
Одной из задач настоящего изобретения является преодоление этих ограничений в случае электрического транспортного средства, принимая во внимание отсутствие топливного бака, посредством предложения конструкции, которая оптимизирует потенциал поглощения энергии задней рельсовой направляющей.One of the objectives of the present invention is to overcome these limitations in the case of an electric vehicle, taking into account the absence of a fuel tank, by providing a design that optimizes the energy absorption potential of the rear rail.
С этой целью настоящее изобретение относится к конструкции задней части электрического транспортного средства, в которой произведение наибольшей предельной прочности на растяжение на среднюю толщину переходной зоны составляет от 1 до 1,5-кратного произведения наибольшей предельной прочности на растяжение на среднюю толщину заднего участка и при этом переходная зона выполнена из материала, имеющего деформацию при разрушении по меньшей мере 0,6, а также критический угол изгиба по меньшей мере 75°.To this end, the present invention relates to an electric vehicle rear structure in which the product of the highest ultimate tensile strength and the average thickness of the transition zone is from 1 to 1.5 times the product of the highest ultimate tensile strength and the average thickness of the rear portion, and the transition zone is made of a material having a strain at failure of at least 0.6 and a critical bending angle of at least 75°.
Применяя вышеописанное изобретение, возможно поглощать энергию при столкновении сзади не только посредством управляемой деформации при продольном изгибе задней секции, но и посредством деформации двойного изгиба переходной зоны в ее верхнем и нижнем изгибах.By applying the above-described invention, it is possible to absorb energy in a rear collision not only by controlled buckling deformation of the rear section, but also by deforming the double buckling of the transition zone in its upper and lower folds.
В соответствии с другими признаками по необязательному выбору конструкции задней части согласно изобретению, рассматриваемыми отдельно или в соответствии с любой возможной технической комбинацией:In accordance with other indications, according to the optional choice of the design of the rear part according to the invention, considered separately or in accordance with any possible technical combination:
- Материал, из которого изготовлена задняя рельсовая направляющая, имеет предел прочности на растяжение не менее 700 МПа на деталь.- The material from which the rear rail is made has a tensile strength of at least 700 MPa per part.
- Задний участок оснащен геометрическими изменениями, которые локально изменяют его поперечное сечение.- The back section is equipped with geometric modifications that locally change its cross section.
- По меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей изготовлена способом горячей штамповки из материала, имеющего предел прочности при растяжении по меньшей мере 1000 МПа после горячей штамповки.- At least a part of the rear rail is made by hot stamping of a material having a tensile strength of at least 1000 MPa after hot stamping.
- По меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей изготовлена способом горячей штамповки из упрочнённой под давлением стали, содержащей в % по массе:- At least a portion of the rear rail is made from hot-forged pressure-hardened steel containing, in % by weight:
- 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 составляет железо и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.- 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%, the rest is iron and unavoidable impurities resulting from processing.
- По меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей изготовлена способом холодной штамповки из материала, имеющего предел прочности на растяжение не менее 950 МПа.- At least a part of the rear rail is made by cold forming from a material having a tensile strength of at least 950 MPa.
- По меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей изготовлена способом холодной штамповки из материала, химический состав которого включает в себя в % по массе: 0,13% < C < 0,25%, 2,0% < Mn < 3,0%, 1,2% < Si < 2,5%, 0,02% < Al < 1,0%, при этом 1,22% < Si+Al < 2,5%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, Ti < 0,05%, остальное составляет железо Fe и неизбежные примеси, а также микроструктура, содержащая 8% - 15% остаточного аустенита, а остальную часть составляют феррит, мартенсит и бейнит, где сумма фракций мартенсита и бейнита составляет 70% - 92%.- At least part of the rear rail is made by cold forming from a material whose chemical composition includes in % by weight: 0.13% < C < 0.25%, 2.0% < Mn < 3.0% , 1.2% < Si < 2.5%, 0.02% < Al < 1.0%, while 1.22% < Si + Al < 2.5%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, Ti < 0.05%, the rest is iron Fe and inevitable impurities, and the microstructure containing 8% - 15% retained austenite, and the rest is ferrite, martensite and bainite, where the sum of the fractions of martensite and bainite is 70% - 92%.
- По меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей изготовлена способом холодной штамповки из материала, химический состав которого включает в себя в % по массе: 0,15% < C < 0,25%, 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5%, 0,02% < Al < 1,0%, при этом 1,0% < Si+Al < 2,4%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, остальное составляет железо Fe и неизбежные примеси, а также микроструктура, содержащая 10% - 20% остаточного аустенита, остальное составляют феррит, мартенсит и бейнит.- At least part of the rear rail is made by cold forming from a material whose chemical composition includes in % by weight: 0.15% < C < 0.25%, 1.4% < Mn < 2.6% , 0.6% < Si < 1.5%, 0.02% < Al < 1.0%, while 1.0% < Si + Al < 2.4%, Nb < 0.05%, Cr < 0.5%, Mo < 0.5%, the rest is iron Fe and inevitable impurities, and the microstructure containing 10% - 20% residual austenite, the rest is ferrite, martensite and bainite.
- Задняя рельсовая направляющая формируется посредством штамповки заготовки, сваренной «по выкройке».- The rear rail guide is formed by stamping a workpiece welded "on a pattern".
- Задняя рельсовая направляющая формируется посредством штамповки заготовки, прокатанной «по выкройке».- The rear rail guide is formed by stamping the workpiece, rolled "on the pattern".
Настоящее изобретение дополнительно относится к описанному ранее способу изготовления конструкции 1 задней части, включающему в себя следующие этапы:The present invention further relates to the previously described method for manufacturing the back structure 1, which includes the following steps:
-обеспечение заготовки- provision of workpiece
-штамповка заготовки по форме задней рельсовой направляющей 3,- stamping of the blank according to the shape of the
-прикрепление задней рельсовой направляющей 3 к заднему бамперу 5 в сборе,- attaching the
-прикрепление задней рельсовой направляющей 3 к поперечной усиливающей конструкции 11.- attaching the
Другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными после прочтения последующего описания, приведенного в качестве примера и сделанного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Other aspects and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description, given by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which:
-Фиг. 1 представляет собой общий вид в перспективе транспортного средства, в соответствии с изобретением.-Fig. 1 is a perspective view of a vehicle according to the invention.
- Фиг. 2 представляет собой общий вид в перспективе конструкции задней части, в соответствии с изобретением.- Fig. 2 is a general perspective view of a rear end structure in accordance with the invention.
- Фиг. 3 представляет собой отдельный вид в перспективе левой стороны задней рельсовой направляющей, в соответствии с изобретением.- Fig. 3 is a separate perspective view of the left side of the rear rail according to the invention.
- Фиг. 4A, 4B и 4C представляют собой последовательность фигур, изображающих моделирование краш-теста при столкновении сзади транспортного средства, в соответствии с изобретением, с использованием стандартизированного краш-теста FMVSS301, описанного выше. На фиг. 4А показана ситуация до столкновения, на фиг. 4В — через 60 мс после столкновения, на фиг. 4С — через 100 мс после столкновения.- Fig. 4A, 4B and 4C are a sequence of figures depicting crash test simulations in a rear impact vehicle according to the invention using the standardized FMVSS301 crash test described above. In FIG. 4A shows the situation before the collision, FIG. 4B, 60 ms after the collision; in Fig. 4C - 100 ms after the collision.
В нижеследующем описании термины «верхний», «нижний», «передний», «задний», «поперечный» и «продольный» определяются в соответствии с обычными направлениями смонтированного транспортного средства. Более конкретно, термины «верхний» и «нижний» определяются в соответствии с вертикальным направлением транспортного средства, термины «передний», «задний» и «продольный» определяются в соответствии с передним/задним направлением транспортного средства, а термин «поперечный» определяется в соответствии с шириной транспортного средства. Под термином «по существу параллельное» или «по существу перпендикулярное» подразумевается направление, которое может отклоняться от параллельного или перпендикулярного направления не более чем на 15°.In the following description, the terms "upper", "lower", "front", "rear", "transverse" and "longitudinal" are defined in accordance with the usual directions of the mounted vehicle. More specifically, the terms "upper" and "lower" are defined according to the vertical direction of the vehicle, the terms "front", "rear" and "longitudinal" are defined according to the front/rear direction of the vehicle, and the term "transverse" is defined in according to the width of the vehicle. By "substantially parallel" or "substantially perpendicular" is meant a direction that may deviate from the parallel or perpendicular direction by no more than 15°.
Более конкретно, термин «деформация при разрушении» и «критический угол изгиба» относятся к критерию деформации при разрушении и критерию критического угла изгиба, определенным в работе «Методология оценки разрушения при моделировании аварии: критерии деформации при разрушении и их калибровка», авторы Pascal Dietsch et al. в журнале «Технология научно-исследовательских работ в металлургии» (Metallurgical Research Technology) том 114, номер 6, 2017. Критический угол изгиба определяет угол, при котором первые трещины обнаруживаются на внешней поверхности образца, который был деформирован в соответствии со стандартизированным Стандартом* VDA-238-100. Деформация при разрушении представляет собой соответствующую эквивалентную деформацию внутри материала в точке деформации, когда достигается критический угол изгиба.More specifically, the terms "deformation at failure" and "critical bending angle" refer to the deformation at failure criterion and the critical bending angle criterion defined in "Methodology for Evaluating Failure in Accident Simulation: Criteria for Deformation at Break and Their Calibration" by Pascal Dietsch et al. in Metallurgical Research Technology Volume 114, Number 6, 2017. The critical bending angle defines the angle at which the first cracks are detected on the outer surface of a specimen that has been deformed to a standardized VDA Standard* -238-100. The strain at break is the corresponding equivalent strain within the material at the strain point when the critical bending angle is reached.
Предел текучести, наибольший предел прочности при растяжении, равномерное и полное удлинение измеряются в соответствии со стандартом ISO 6892-1, опубликованным в октябре 2009 года.Yield strength, maximum tensile strength, uniform elongation and total elongation are measured in accordance with ISO 6892-1 published in October 2009.
Средняя толщина детали или части детали представляет собой толщину соответствующей области листа, который используется при изготовлении указанной детали.The average thickness of a part or part of a part is the thickness of the corresponding area of the sheet that is used in the manufacture of said part.
Термин «контролируемый продольный изгиб» (controlled buckling) относится к способу деформации детали, подвергаемой сжимающей нагрузке, при которой деталь постепенно поглощает механическую энергию сжимающей нагрузки посредством образования ряда последовательных волн, возникающих в результате последовательных локальных деформаций при продольном изгибе детали. В результате, длина детали, измеренная в направлении сжимающей нагрузки, после деформации меньше исходной длины детали в указанном направлении. Другими словами, когда деталь реагирует на сжимающую нагрузку при контролируемом продольном изгибе, она складывается сама на себя таким же образом, как пластиковая бутылка, к которой сжимающая нагрузка прикладывается между верхом и дном бутылки.The term "controlled buckling" (controlled buckling) refers to a method of deformation of a part subjected to a compressive load, in which the part gradually absorbs the mechanical energy of the compressive load through the formation of a series of successive waves resulting from successive local deformations during the buckling of the part. As a result, the length of the part measured in the direction of the compressive load after deformation is less than the original length of the part in that direction. In other words, when the part responds to a compressive load under controlled buckling, it folds on itself in the same manner as a plastic bottle to which a compressive load is applied between the top and bottom of the bottle.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 описана конструкция 1 задней части для электрического транспортного средства 2. Конструкция 1 задней части содержит, по меньшей мере, две задние рельсовые направляющие 3 и задний бампер 5 в сборе. Задний бампер 5 в сборе содержит, например, заднюю балку 7 бампера и две задних аварийных коробки 9. Задние рельсовые направляющие 3 прикреплены своим задним концом к заднему бамперу 5 в сборе, например, с помощью сварки. Задние рельсовые направляющие 3 дополнительно прикреплены своим передним концом к поперечной усиливающей конструкции 11 транспортного средства q с обеих сторон транспортного средства.With reference to FIG. 1 and 2, a rear structure 1 for an
В конкретном варианте осуществления изобретения конструкция 1 задней части дополнительно содержит поперечину 13, препятствующую проникновению внутрь, проходящую между двумя задними рельсовыми направляющими 3, по существу, в поперечном направлении.In a particular embodiment of the invention, the rear structure 1 further comprises an
В конкретном варианте осуществления изобретения электрическое транспортное средство 2 содержит электродвигатель 15, расположенный ближе к задней части транспортного средства, за поперечиной 13, препятствующей проникновению.In a specific embodiment of the invention, the
Электрическое транспортное средство 2 дополнительно содержит отсек 17 для аккумуляторной батареи, расположенный под панелью 19 пола. Упомянутый отсек 17 для аккумуляторной батареи используется для хранения электроэнергии, которая будет использоваться для приведения в действие транспортного средства с помощью электрического двигателя или двигателей.The
Как показано на фиг. 1 и 3, каждая задняя рельсовая направляющая 3 содержит, по меньшей мере:As shown in FIG. 1 and 3, each
-задний участок 20, проходящий, по существу, в продольном направлении на той же высоте, что и задний бампер 5 в сборе, и прикрепленный своим задним концом к заднему бамперу в сборе 5. В конкретном варианте осуществления изобретения задний участок 20 снабжен геометрическими изменениями 25, которые спроектированы для локального изменения поперечного сечения заднего участка 20, тем самым действуя как механические пусковые механизмы в случае сжимающей нагрузки заднего участка 20. Поскольку геометрические изменения 25 имеют другое сечение, чем остальная часть заднего участка 20, они будут либо деформироваться вследствие продольный изгиба перед деформацией основного корпуса заднего участка 20 в случае, когда геометрические изменения имеют меньшее поперечное сечение, чем основной корпус заднего участка 20, либо они будут вызывать деформацию продольного изгиба между двумя геометрическими изменениями в том случае, когда геометрические изменения имеют большее поперечное сечение, чем основной корпус заднего участка 20. Предпочтительно, с помощью размещения нескольких таких геометрических изменений 25 по длине заднего участка 20, можно стимулировать режим деформации с контролируемым продольным изгибом в случае столкновения и управлять точным поведением контролируемого продольного изгиба заднего участка 20. Следует отметить, что в более широком смысле такие геометрические изменения могут состоять из областей внутри заднего участка 20, где материал был удален вдоль части поперечных сечений. Наличие таких отверстий внутри поперечного сечения будет локально уменьшать поперечное сечение и, следовательно, действовать как области, в которых предпочтительно происходит продольный изгиб.a
- передний участок 24, проходящий, по существу, в продольном направлении на более низкой высоте, чем задний участок 20, и прикрепленный к поперечной усиливающей конструкции 11 транспортного средства,- a
- переходную зону 22, содержащую, по меньшей мере, верхний изгиб 21 и нижний изгиб 23, при этом указанный верхний изгиб 21 представляет собой область изгиба, соединяющую переднюю часть заднего участка 20 с остальной частью задней рельсовой направляющей 3, а указанный нижний изгиб 23 представляет собой область изгиба, соединяющую заднюю часть переднего участка 24 с остальной частью задней рельсовой направляющей 3. Переходная зона 22 ограничена верхним изгибом 21 на ее заднем конце и нижним изгибом 23 на ее переднем конце. Наличие указанных изгибов 21, 23 позволяет задней рельсовой направляющей 3 содержать два различных горизонтальных участка, задний участок 20 и передний участок 24, проходящие в продольном направлении на разных высотах.a
Передний участок 24 прикрепляется к поперечной усиливающей конструкции 11, например, с помощью точечной сварки. Например, задний участок 24 прикрепляется к боковому порогу или нижней части задней стойки кузова, оба эти элемента являются частями поперечной усиливающей конструкции 11. Прикрепление может быть выполнено, например, с помощью точечной сварки на одной из следующих плоских поверхностей заднего участка 24: фланцы 26, вертикальные стенки 28 или нижняя стенка 30.The
Материал, из которого изготовлена переходная зона 22, имеет деформацию при разрушении не менее 0,6 и критический угол изгиба не менее 75°. Это гарантирует, что верхний и нижний изгибы 21, 23 будут изгибаться и деформироваться во время столкновения, гарантируя максимальное поглощение энергии, без разрушения, как будет подробно описано ниже.The material from which the
Материал, из которого изготовлена переходная зона 22, таков, что произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину переходной зоны 22 составляет от 1 до 1,5-кратного произведения предела прочности при растяжении на среднюю толщину заднего участка 20. Произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину материала является мерой склонности этого материала к деформации при заданной нагрузке. Чем выше это произведение, тем меньше материал склонен к деформации. Конструкция настоящего изобретения гарантирует, что после того, как задний участок 20 будет полностью деформирован, переходная зона 22 возьмет на себя функцию поглощения энергии в задней рельсовой направляющей 3, как будет подробно описано ниже.The material from which the
Далее предлагается более подробное рассмотрение последовательности событий в случае столкновения сзади, такого как стандартизированное столкновение FMVSS301, как изображено на фиг. 4A, 4B и 4C:The following provides a more detailed discussion of the sequence of events in the event of a rear collision, such as a standardized FMVSS301 collision, as depicted in FIG. 4A, 4B and 4C:
- На фиг. 4А изображена конструкция задней части до того момента, как перемещающийся деформируемый барьер ударит по ней. На фигуре изображена сила удара F, которую будет прикладывать перемещающийся деформируемый барьер. Он имеет продольное направление и воздействует на 70% ширины транспортного средства, при этом левая сторона транспортного средства полностью закрыта барьером, а на 30% правой стороны транспортного средства не оказывается воздействие барьером.- In FIG. 4A shows the rear structure before the moving deformable barrier hits it. The figure shows the impact force F, which will be applied by a moving deformable barrier. It is longitudinally directed and affects 70% of the width of the vehicle, with the left side of the vehicle completely covered by the barrier, and 30% of the right side of the vehicle is not affected by the barrier.
- Как изображено на фиг. 4В, барьер сначала ударяется о балку 7 заднего бампера, которая передает ударную силу F на аварийные коробки 9, которые деформируются посредством контролируемого продольного изгиба и сами передают ударную силу F на заднюю рельсовую направляющую 3. Вследствие того, что 70% перекрытия происходит с левой стороны транспортного средства, левая задняя рельсовая направляющая 3 больше участвует в сценарии столкновения, чем правая задняя рельсовая направляющая 3. Ключевая роль задней рельсовой направляющей 3 в случае заднего столкновения является очевидной на этом этапе. Ударная сила F, возникающая при ударе, сначала передается на задний участок 20, который будет деформироваться посредством контролируемого продольного изгиба, тем самым поглощая посредством механической деформации часть энергии удара.- As shown in FIG. 4B, the barrier first hits the
- Как изображено на фиг. 4C, когда задний участок 20 полностью сминается, переходная зона 22 оказывается под давлением ударной силы F. Поскольку передний участок 24 прикреплен к поперечной усиливающей конструкции 11, передний участок 24 не будет перемещаться во время заднего столкновения. Это создает силу R реакции на ударную силу F. Таким образом, переходная зона 22 подвергается комбинированному воздействию ударной силы F и силы R реакции, проявляющихся, по существу, продольно в противоположных направлениях и на двух разных высотах. Ударная сила F следует за возвышением заднего участка 20, а сила R реакции следует за возвышением переднего участка 24. Под совместным воздействием сил F и R переходная зона 22 деформируется в областях, где концентрация напряжений самая высокая, то есть в верхнем и нижнем изгибах 21, 23. Совместное воздействие сил F и R создает изгибающий момент в верхнем и нижнем изгибах 21, 23, что приводит к деформации изгиба в этих областях, тем самым поглощая значительное количество энергии при столкновении.- As shown in FIG. 4C, when the
Следует отметить, что передний участок 24 не сильно деформируется при столкновении, поскольку он прикреплен к элементам поперечной усиливающей конструкции 11. Это гарантирует то, что в пространство, расположенное между передним участком 24 каждой из задних рельсовых направляющих 3, нет возможности для проникновения при столкновении сзади. Следовательно, в этом пространстве можно разместить чувствительные элементы, такие как, например, задний конец отсека 17 для аккумуляторной батареи, который, таким образом, может доходить до заднего конца задней панели пола. Чем больше отсек 17 для аккумуляторной батареи, тем больше энергии может быть сохранено и, следовательно, больше запас хода транспортного средства, что является ключевым моментом при проектировании электрических транспортных средств. Гарантируя зону защиты от проникновения между передним участком 24 каждой из задних рельсовых направляющих 3, настоящее изобретение позволяет сконструировать длинный отсек 17 для аккумуляторной батареи, доходящий до заднего конца задней панели пола.It should be noted that the
Поскольку переходная зона 22 имеет минимальную деформацию при разрушении, составляющую 0,6 и критический угол изгиба по меньшей мере 75°, верхний и нижний изгибы 21, 23 не будут разрушаться под совместным воздействием сил F и R, а скорее будут деформироваться. Если минимальная деформация при разрушении и критический угол изгиба переходной зоны 22 слишком малы, произойдет быстрое появление трещин в верхнем и нижнем изгибе с последующим катастрофическим разрушением детали. Это приведет к гораздо меньшему поглощению энергии при столкновении и возможным критическим проблемам безопасности для пассажиров и повреждениям отсека аккумуляторной батареи.Since the
Как объяснялось ранее, произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину переходной зоны 22 по меньшей мере равно или больше, чем произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину заднего участка 20. Это позволяет контролировать последовательность деформации внутри задней рельсовой направляющей 3, гарантируя, что задний участок 20 сначала деформируется посредством контролируемого продольного изгиба. и только после этого запускает последовательность деформаций переходной зоны 22. В конкретном варианте осуществления изобретения, в котором задний участок 20 дополнительно снабжен геометрическими изменениями 25, задний участок 20 будет иметь еще большую склонность к деформации под действием сжимающей нагрузки, что добавит устойчивости для последовательности событий во время столкновения.As previously explained, the product of tensile strength and the average thickness of the
Гарантирование того, чтобы поведение задней рельсовой направляющей 3 соответствовало предварительно заданной последовательности деформации во время столкновения, как подробно описано выше, является важным фактором для конструктора транспортного средства. Действительно, в этом случае конструктор может предвидеть, что произойдет, и соответствующим образом спланировать, чтобы гарантировать наилучшую защиту пассажиров и критических элементов транспортного средства.Ensuring that the
Как объяснялось ранее, произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину переходной зоны 22 не превышает произведение предела прочности при растяжении на среднюю толщину заднего участка 20 более чем в 1,5 раза. Действительно, если переходная зона 22 слишком жесткая и не склонна деформироваться под воздействием столкновения, то переходная зона 22 будет действовать как зона защиты от проникновения, существенно не деформируясь. Это значительно уменьшит энергию, поглощаемую задней рельсовой направляющей 3, тем самым увеличив количество передаваемой кинетической энергии от столкновения, что может подвергнуть опасности пассажиров транспортного средства, а также окружающих транспортных средств.As explained earlier, the product of the tensile strength and the average thickness of the
В конкретном варианте осуществления изобретения материал, из которого изготовлена задняя рельсовая направляющая 3, имеет наибольший предел прочности при растяжении по меньшей мере 700 МПа. Предпочтительно, это гарантирует структурную устойчивость задней рельсовой направляющей 3, а также гарантирует, что задняя рельсовая направляющая 3 будет поглощать значительное количество энергии при деформации во время столкновения.In a specific embodiment of the invention, the material from which the
В конкретном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, часть задней рельсовой направляющей 3 изготовлена способом горячей штамповки из материала, имеющего предел прочности при растяжении по меньшей мере 1000 МПа после горячей штамповки. Преимущество способа заключается в том, что использование технологии горячей штамповки позволяет изготавливать сложные формы с высоким сопротивлением и отсутствием проблем с упругим последействием после формования. Кроме того, использование высокопрочного материала с механическим сопротивлением более 1000 МПа на конечной части гарантирует высокое поглощение энергии при столкновении.In a specific embodiment of the invention, at least a portion of the
Например, упоминавшаяся выше упрочнённая под давлением сталь содержит в массовых %: 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 составляет железо и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.For example, the pressure-hardened steel mentioned above contains in mass%: 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%, the rest is iron and unavoidable impurities occurring in processing result.
В конкретном варианте осуществления изобретения по меньшей мере часть задней рельсовой направляющей 3 изготовлена способом холодной штамповки из материала с пределом прочности при растяжении по меньшей мере 950 МПа. Предпочтительно, использование высокопрочного материала с механическим сопротивлением более 950 МПа на конечной части гарантирует высокое поглощение энергии при столкновении. Кроме того, использование холодной штамповки вместо горячей штамповки, как упомянуто в предыдущем варианте осуществления, может снизить производственные затраты.In a particular embodiment of the invention, at least a portion of the
Например, задняя рельсовая направляющая 3 изготавливается способом холодной штамповки из материала, имеющего химический состав, содержащий в массовых %: 0,13% < C < 0,25%, 2,0% < Mn < 3,0%, 1,2% < Si < 2,5%, 0,02% < Al < 1,0%, при этом 1,22% < Si+Al < 2,5%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, Ti < 0,05%, остальное составляет железо Fe и неизбежные примеси, а также микроструктура, содержащая 8% - 15% остаточного аустенита, остальное составляют феррит, мартенсит и бейнит, где сумма фракций мартенсита и бейнита составляет 70% - 92%.For example, the
В другом примере задняя рельсовая направляющая 3 изготовлена способом холодной штамповки из материала, имеющего химический состав, содержащий в массовых %: %: 0,15% < C < 0,25%, 1,4% < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5%. %, 0,02% < Al < 1,0%, при этом 1,0% < Si+Al < 2,4%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, остальное составляет железо Fe и неизбежные примеси, а также микроструктура, содержащая 10% - 20% остаточного аустенита, остальное составляют феррит, мартенсит и бейнит.In another example, the
Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, задняя рельсовая направляющая 3 изготовлена с помощью штамповки заготовки, сваренной «по выкройке». Заготовка, сваренная «по выкройке», может быть изготовлена из материалов разной толщины и уровня прочности для холодной штамповки. В качестве альтернативы, она может быть изготовлена из материалов разной толщины и уровня прочности для горячей штамповки. Предпочтительно, использование различных групп прочности и толщин дает конструктору больше гибкости для оптимизации производительности и веса детали. Кроме того, это позволяет дополнительно контролировать последовательность деформации задней рельсовой направляющей 3 посредством размещения на заднем участке 20 такого материала, чтобы наибольший предел прочности при растяжении по средней толщине был меньше, чем в переходной зоне 22. Как объяснялось выше, это будет заставлять задний участок 20 деформироваться в первую очередь в случае столкновения сзади.According to a specific embodiment of the invention, the
Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, задняя рельсовая направляющая 3 изготовлена с помощью штамповки «по выкройке» из катаной заготовки. Это обеспечивает те же преимущества, что и в случае заготовки, сваренной «по выкройке», которая описывается выше. Например, задний участок 20 будет изготовлен из материала, имеющего меньшую среднюю толщину, чем переходная зона 22.According to a particular embodiment of the invention, the
В конкретном варианте осуществления изобретения задняя рельсовая направляющая изготовлена из материала, имеющего среднюю толщину 0,8 мм - 2,0 мм. Например, задняя рельсовая направляющая 3 изготовлена способом горячей штамповки из заготовки, сваренной «по выкройке» и имеющей первый участок, соответствующий переднему участку 24, а также переходную зону 22, состоящую из материала, имеющего среднюю толщину 1,1 мм и наибольший предел прочности при растяжении. превышающий 1000 МПа после горячей штамповки и второй участок, соответствующий заднему участку 20 задней рельсовой направляющей 3, имеющей материал средней толщины 0,9 мм и наибольший предел прочности при растяжении более 1000 МПа после горячей штамповки.In a specific embodiment of the invention, the rear rail is made from a material having an average thickness of 0.8 mm - 2.0 mm. For example, the
Теперь будет описан способ изготовления описанной выше конструкции задней части. Он включает в себя следующие этапы:Now, the manufacturing method of the above-described back structure will be described. It includes the following steps:
- обеспечение заготовки,- provision of procurement,
- штамповка заготовки по форме задней рельсовой направляющей 3,- stamping of the blank according to the shape of the
- прикрепление задней рельсовой направляющей 3 к заднему бамперу 5 в сборе,- attaching the
- прикрепление задней рельсовой направляющей 3 к поперечной усиливающей конструкции 11.- attaching the
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IBPCT/IB2019/057481 | 2019-09-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784991C1 true RU2784991C1 (en) | 2022-12-01 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536008C2 (en) * | 2010-05-10 | 2014-12-20 | Фольксваген Акциенгезельшафт | Vehicle body structure, in particular, vehicle body bottom |
WO2017098306A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Arcelormittal | Vehicle rear body structure and method for manufacturing thereof |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536008C2 (en) * | 2010-05-10 | 2014-12-20 | Фольксваген Акциенгезельшафт | Vehicle body structure, in particular, vehicle body bottom |
WO2017098306A1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | Arcelormittal | Vehicle rear body structure and method for manufacturing thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3152494C (en) | Rear structure for an electric vehicle | |
CA3152048C (en) | Front structure for an electric vehicle | |
EP3428993B1 (en) | Safety battery compartment for battery electric vehicles | |
KR20210042149A (en) | Bumper beam with steel reinforcement | |
RU2784991C1 (en) | Rear structure for electric vehicle | |
RU2765521C1 (en) | Reinforcing structure of the front floor of a vehicle with a battery unit in the tunnel | |
CN117533417A (en) | New energy automobile structure with low cost, high endurance and high side collision safety | |
RU2781795C1 (en) | Front design of electric vehicle | |
US12145653B2 (en) | Front structure for an electric vehicle | |
JP6787365B2 (en) | How to determine the shape and spot welding position of collision energy absorbing parts for automobiles | |
JP2020536786A (en) | Shared safety cell for passenger cars |