Каркас кузова автобуса
Изобретение относится к конструкции кузова автобуса, в частности, к конструкции его каркаса. Предложено в каркасе кузова автобуса, состоящем из каркасов левой и правой боковин, каркаса крыши и каркасов передка и задка, выполненных из тонкостенных металлических силовых элементов прямоугольного сечения, располагать и жестко соединять между собой эти элементы с помощью сварки или другим образом так, чтобы в каждой из этих частей каркаса кузова (в каркасах левой и правой боковин, в каркасе крыши, в каркасах передка и задка) создавалась система продольных, поперечных и диагональных связей в виде жестких треугольников, при этом жесткие треугольники формировались в том числе и в зоне оконных проемов левой и правой боковин, и в зоне задних оконных проемов кузова автобуса. Такая конструкция каркаса кузова автобуса позволяет повысить жесткость на сдвиг каждой составной части каркаса и увеличить жесткость на кручение конструкции в сборе, она также будет способствовать повышению пассивной безопасности кузова автобуса при аварийном режиме, сопровождающемся переворачиванием автобуса на крышу.
Решение относится к конструкции кузова автобуса, в частности, к конструкции его каркаса.
Известна конструкция каркаса кузова автобуса, когда элементы этого каркаса (как правило, из тонкостенного металлического профиля прямоугольного сечения) прочно соединены между собой (например, с помощью сварки) таким образом, что образуют пространственную систему из горизонтальных и вертикальных силовых стержней (см. Гельфгат Д.Б. Прочность автомобильных кузовов. - М.: Машиностроение, 1972, рис.19 а и 19 б, стр.56).
Но система даже жестко соединенных, но взаимно перпендикулярных стержней каркаса не обеспечивает достаточной жесткости на сдвиг как отдельным частям этого каркаса (каркасам левой и правой боковин, каркасу крыши, каркасам передка и задка), так и общей жесткости конструкции в целом. Поэтому в таких автобусных кузовах большая роль возлагается на металлические листовые панели наружной обшивки кузова, которые привариваются (или приклепываются) к силовым элементам каркаса и в значительной степени (обычно в 3-5 раз) уменьшают сдвиговые деформации отдельных частей конструкции и повышают ее общую жесткость.
В качестве прототипа может быть принят каркас кузова автобуса, состоящий из горизонтально и вертикально расположенных стержней из тонкостенного металлического профиля, соединенных между собой, например, сваркой и образующих каркасы левой и правой боковин, каркас крыши, каркасы передка и задка, и имеющий дополнительные силовые диагональные связи в нижней части каркасов боковин кузова, образующие жесткие треугольники, которые в сочетании с приваренными к нижним стержням каркаса листам наружной обшивки кузова способствуют более значительному повышению жесткости конструкции (см. Гельфгат Д.Б. Прочность автомобильных кузовов. - М.: Машиностроение, 1972, рис.19 в и 19 г, стр.57).
Однако это решение способствует обеспечению удовлетворительных условий по нагружению для большинства силовых элементов каркаса только с точки зрения режима общего изгиба несущей конструкции кузова автобуса под действием вертикальных сил от веса пассажиров, узлов и агрегатов и веса самого кузова. При этом отдельные оконные стойки кузова испытывают достаточно большие напряжения от их местного изгиба (см. Гельфгат Д.Б. Прочность автомобильных кузовов.- М.: Машиностроение, 1972, рис.30, стр. 100-101). Ситуация становится еще более неблагоприятной при действии на кузов дополнительной скручивающей нагрузки (например, при переезде одним из колес автобуса большой неровности), когда сдвигающие нагрузки на составные части пространственного каркаса значительно увеличиваются.
Как показывают расчеты и эксперименты (см. Песков В.И. и др. Совершенствование конструкции несущего кузова автобуса //Автомобильный транспорт в XXI веке: Сборник научных статей международной научно-технической конференции. - Н.Новгород, НГТУ, 2003), сдвиг надоконного силового пояса относительно подоконного силового пояса может достичь для реальной конструкции величины 3-4 мм, что нежелательно из-за возможности заклинивания дверей кузова и выпадения стекол из оконных проемов, чрезмерной местной изгибной нагрузки на стойки кузова.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - совершенствование конструкции каркаса кузова автобуса.
Технический результат - повышение жесткости на сдвиг отдельных частей каркаса и жесткости на кручение каркаса кузова в сборе, а также повышение пассивной безопасности кузова автобуса.
Этот технический результат достигается тем, что каркас кузова автобуса, состоящий из пяти основных частей - каркасов левой и правой боковин, каркаса крыши, каркасов передка и задка, выполненных из жестко соединенных между собой тонкостенных металлических силовых стержней прямоугольного сечения, сформирован с образованием жестких треугольников в плоскости каждой из этих частей каркаса кузова, в том числе и в зоне большинства оконных проемов.
Предлагаемый каркас кузова автобуса приведен на чертежах: на фиг.1 - общий вид, на фиг.2 - вид сзади. Каркас кузова структурно состоит из каркасов левой и правой боковин, каркаса крыши и каркасов передка и задка кузова. Силовыми элементами всех этих структурных частей являются тонкостенные металлические стержни прямоугольного сечения, жестко соединенные между собой, например, с помощью сварки. Расположение силовых стержней выбрано таким, что они формируют систему жестких треугольных связей 1, 2, 3, 4 не только в нижней части обеих боковин кузова, как это сделано у прототипа, но и в каркасе нижней части передка 5, и в каркасе нижней части задка 6, и в каркасе крыши 7, 8, 9 и в зоне боковых и задних оконных проемов кузова 10, 11, 12.
Анализ нагрузочных ситуаций кузова автобуса и выявленная необходимость повышения противостояния сдвигу всех частей его каркаса (см. Песков В.И. и др. Совершенствование конструкции несущего кузова автобуса //Автомобильный транспорт в XXI веке: Сборник научных статей международной научно-технической конференции. - Н.Новгород, НГТУ, 2003) свидетельствуют о перспективности и обоснованности конструктивных решений, использующих силовые диагональные связи во всех частях пространственного каркаса кузова, в том числе и в зоне оконных проемов (за исключением проема переднего ветрового стекла из-за необходимости обеспечения надлежащего уровня обзорности водителю в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51266-99). Наличие диагональных силовых связей будет формировать в каждой из частей каркаса кузова совокупность малодеформируемых треугольников, отличающихся максимальной
жесткостью на сдвиг. Предлагаемый вариант конструкции пространственного каркаса несущего кузова автобуса с повышенной жесткостью на сдвиг его отдельных частей и повышенной жесткостью на кручение конструкции в сборе, помимо разгрузки оконных стоек от местного изгиба при действии сдвигающих нагрузок в плоскости боковин и соответствующего уменьшения деформаций оконных проемов на стандартных эксплуатационных режимах движения автобуса, будет также обеспечивать повышенную пассивную безопасность пассажирам и водителю в аварийных ситуациях, связанных с переворачиванием автобуса на крышу, за счет более высокой способности соединения соседних оконных стоек в виде треугольника противостоять их потере устойчивости при приложении ударного воздействия со стороны крыши и соответствующего возрастания вероятности обеспечения необходимого остаточного пространства в салоне автобуса после аварии.
Каркас кузова автобуса, состоящий из каркасов левой и правой боковин, каркаса крыши, каркасов передка и задка, выполненных из тонкостенных металлических стержней прямоугольного сечения с образованием системы жестких треугольных связей в нижней части обеих боковин, отличающийся тем, что эти стержни расположены и жестко соединены между собой так, что образуют систему продольных, поперечных и диагональных связей в виде жестких треугольников также и в каркасах крыши, передка и задка, при этом жесткие треугольники сформированы в том числе и в зоне оконных проемов левой и правой боковин, и в зоне задних оконных проемов кузова автобуса.
