Устройство для крепления кузова на раме транспортного средства

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КУЗОВА НА РАМЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки , имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулрно к указанным лонжеронам, отличающееся тем, что, с целью повыщения степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повыщения пластической деформации оболочек, каждая оболочка снабжена направляющим бащмаком с закругленными кромками, расположенным внутри нее, и выполнена в виде упругой обечайки, нижнее основаниекоторой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей направляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной i ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки вы (Л полнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей. 00 о 1C со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1030233 з(1) В 62 Р 27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ч "а: 1 ф 1 с ф с ;

БВоЛД01„ :::„„:.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,3 (21) 3349869/27-11 (22) 30.10.81 (46) 23.07.83. Бюл. № 27 (72) В. Я. Жицкий, А. М. Антоненко и В. В. Познахирев (53) 629.113.04 (088.8) (56) 1. Патент США - 4076300, кл. 296 — 35, опублик. 1980.

2. Патент США № 4059304, кл. 296 — 35, опублик. 1979.

3. Бураков В. А. Применение гибких оболочек на транспорте. М., «Транспорт», 1974, с. 6, 38, рис. 13 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КУЗОВА НА РАМЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее зафиксировано относительно лонжеронов рамы, прн этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулрно к указанным лонжеронам, отличающееся тем, что, с целью повышения степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повышения пластической деформации оболочек, каждая оболочка снабжена направляющим башмаком с закругленными кромками, расположенным внутри нее, и выполнена в виде упругой обечайки, нижнее основание. которой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей направляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной ограничителем продольного перемещения, I при этом боковые поверхности обечайки выполнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей.

С:

1030233

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для крепления кузова на раме транспортного средства.

Известно устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее накладки с наклонными или профилированными поверхностями контакта, жестко прикрепленными к вертикальным стенкам лонжеронов рамы и балкам кузова, и стяжки обхватывающие и прижимаю- 10 щие балки кузова к верхним полкам лонжеронов {1).

Это устройство обеспечивает крепление кузова к раме транспортного средства в нормальных условиях эксплуатации и од15 новременно является устроиством пассивной безопасности для груза только при лобовом столкновении. В этом случае кинематическая энергия кузова и груза поглощается за счет работы сил трения в стыке между балками кузова и лонжеронов и по поверхностям контакта накладок, за счет перехода в потенциальную энергию при подьеме кузова с грузом по наклонной плоскости и за счет работы пластической деформации стяжек, при этом не требуется увеличения габарита бамперов. 25

Однако энергоемкость этого устройства ограничена протяженностью наклонных или профилированных плоскостей накладок и объемом пл астически деформ ируемого металла стяжек. Кроме того, недостаток устройства состоит в том, что при опрокидывании транспортного средства в работу по поглощению кинетической энергии кузова и груза вступают только стяжки левого или правого лонжеронов рамы.

Известно также устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее пластически деформируемые опоры, установленные на кронштейнах, жестко прикрепленных к вертикальным стенкам лонжеронов рамы и к балкам кузова транспортного средства, и связывающие их. С целью обеспечения одноосного растяжения опор в процессе перемещения кузова по лонжеронам, они установлены на полусферических шайбах, смонтированных в верхних и нижних кронштейнах. Опоры выполнены ступенчатыми по длине, причем 45 ступень большего диаметра заканчивается ограничителем в виде буртика, которым она опирается на полусферическую шайбу, верхнего кронштейна 12).

Тарельчатые пружины, как промежуточные компенсационные звенья, обеспечи- 50 вают распределение упругих нагрузок между лонжеронами и балками кузова, что снижает напряжения в них при . нормальных условиях эксплуатации в процессе движения транспортного средства по неровностям.

В стыке между лонжеронами рамы и балками кузова установлены фрикционные прокладки, обеспечивающие повышенную силу трения в даном стыке. Кузов дополнительно связан с лонжеронами V-образными держателями, оснащенными срезаемыми болтами.

В аварийной ситуации, при столкновениях или опрокидывании транспортного средства, пластически деформируемые опоры, срезаемые болты Ч-образных кронштейнов и фрикционные прокладки выполняют функцию элементов пассивной безопасности. При этом кинетическая энергия кузова и груза поглощается за счет работы пластической деформации стержня опоры и болтов V-образных держателей, а также за счет работы сил трения в стыке между балками кузова и верхней полкой лонжеронов рамы. Металл стержня опоры на участке увеличенного диаметра (его длина ограничена) подвергается пластической деформации среза в процессе «протягивания» через отверстие в верхней полусферической шайбе. В результате расстояние между опорными кронштейнами, закрепленными к лонжерону и балке кузова, увеличивается и кузов смещается относительно лонжеронов вперед, назад, вбок . или вверх, в зависимости от направления аварийного воздействия. Это смещение, представляющее собой тормозной путь кузова с грузом, ограничено длиной участка увеличенного диаметра стержня опоры, что в свою очередь ограничивает нижний предел перегрузок, действующий на транспортируемый груз.

Недостатками данного устройства являются ограниченный объем пластически деформируемого металла ступени увеличенного диаметра стержня опоры и поперечного сечения срезаемых болтов Ч-образных держателей, гарантирует небольшой тормозной путь кузова; возникновение и действие в процессе пластической деформации указанных элементов только касательных напряжений, которые при одинаковой величине деформации создают меньшую работу, чем нормальные напряжения; включение в работу пластической деформации ограниченного количества опор и срезаемых болтов только правого или левого борта при опрокидывании транспортного средства.

Указанные недост атки ограничивают энергоемкость элементов пассивной безопасности: пластически деформируемых опор и разрушаемых болтов Ч-образных держателей, ограничивают тормозной путь кузова и, следовательно, снижение перегрузок, действующих на кузов и перевозимый груз.

Наиболее близким к изобретению является устройство для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащее связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковые криволинейные поверхности и плоские основания, верхнее из которых жестко прикреплено к

1030233 кузову, а нижнее — зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулярно к указанным лонжеронам (3) .

Недостатками этого устройства является ограниченная степень энергопоглощения в аварийной ситуации из-за недостаточной пластической деформации оболочек, выполненных в виде воздухонепроницаемых эластичных баллонов, заполняемых сжатым воздухом.

Цель изобретения — повышение степени энергопоглощения в аварийной ситуации путем повышения пластической деформации оболочек.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для крепления кузова на раме транспортного средства, содержащем связывающие кузов с лонжеронами рамы гибкие оболочки, имеющие боковоые криволинейные поверхности и плоские основания, 20 верхнее из которых жестко прикреплено к кузову, а нижнее — зафиксировано относительно лонжеронов рамы, при этом геометрическая ось каждой оболочки ориентирована перпендикулярно к указанным лонжеронам, каждая оболочка снабжена направ25

35 ляющим башмаком с закруглеНными кромка» ми, расположенными внутри нее, и выполыена в виде упругой обечайки, нижнее основание которой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей напправляющий башмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикрепленной к последнему и снабженной ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки выполнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей.

На фиг. 1 показано транспортное средство с устройством для крепления кузова к раме, общий вид; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1 в увеличенном масштабе, вид пластически деформируемой опоры в статике; на фиг. 3 — то же, при лобовом столкновении транспортного средства; на фиг. 4— разрез А — А на фиг. 2, вид опоры после пластической деформации при боковом опрокидывании транспортного средства.

Устройство для крепления кузова 1 на раме транспортного средства 2 установлено на лонжеронах 3 рамы 4. Оно содержит упругопластические деформируемые опоры

5 различной жесткости в виде гибких оболочек, установленных по длине лонжерона

3. В средней части кузова 1 опоры 5 имеют большую жесткость, чем по концам кузова 1. В нормальных условиях эксплуатации при движении по неровностям дороги такое распределение опор 5 обеспечивает оптимальные условия работы лонжеронов 3 рамы в области упругих деформаций.

55 где 6

В

6т

К

2 с толщина стенки обечайки, мм; ширина обечайки, мм; предел текучести металла обечайки, кгс/мм ;

1,5 — 1,75 — коэффициент динамического упрочения материала; радиус кривизны криволинейного участка обечайки.

Р = " (кг) Каждая опора 5 выполнена в виде упругой обечайки 6, имеющей боковые криволинейные поверхности 7, замкнутые верхним

8 и нижним 9 плоскими основаниями. На боковых криволинейных поверхностях 7 обечайки 6 выполнены вертикальные прорези

10, расположенные вдоль ее образующей.

Обечайки 6 установлены на лонжеронах 3 таким образом, что геометрические оси 11 обечаек ориентированы перпендикулярно к лонжеронам 3 рамы транспортного средства (фиг. 4). Верхнее плоское основание 8 каждой обечайки 6 жестко прикреплено к кузову 1 посредством болтов 12 и накладок

13, установленных внутри обечайки. Каждая обечайка 6 снабжена направляющим башмаком 14, размещенным на ее нижнем плоском основании 9 и прижатым посредством стремянки 15 к лонжерону 3 рамы транспортного средства.

Стремянка 15 выполнена (фиг. 4) в виде П-образного изогнутого стержня с нарезанной на концах резьбой. На перемычке 16 стремянки 15 установлена втулка 17 для обеспечения равномерного перемещения башмака 14--под стремянкой 15 и исключения тем самым возможных заеданий в процессе деформации обечайки 6.

Направляющий башмак 14 представляет собой пластину с отогнутыми боковыми краями и закругленными по радиусу кромками

18. Своей нижней плоскостью 19 направляющие башмаки 14 опираются на нижние плоские основания 9 обечаек 6, а верхней плоскостью 20 взаимодействуют с втулками

17. Направляющие башмаки 14 в своей средней части совместно с лонжероном 3 и нижними плоскими основаниями 9 обхвачены стремянками 15, свободными концами жестко прикрепленными к лонжеронам 3 с помощью гаек 21. Стремянки снабжены ограничителями продольного перемещения относительно лонжерона в виде фиксаторов 22.

Устройство работает следующим образом.

В нормальных условиях эксплуатации опора 5 работает в жесткоупругой стадии, выполняя функцию несущего амортизатирующего элемента. В этих условиях определяющими нагрузками для выбора опор кузова являются нагрузки в вертикальном направлении. Учитывая, что жесткость указанной опоры в этом направлении минимальна, ее несущую способность Ро определяют по формуле

1030233

При этом соотношение принято < 0,5 где D> — наибольший габаритный размер обечайки в поперечном направлении; ь— толщина стенки обечайки.

Например, для опоры из Ст. 3, имющей следующие геометрические размеры Э„

300 мм, Rс = 500 мм; 6 = 4 мм; В

= 100 мм, несущая способность P0 = 1200 кг ком 14 через ее закругленный по радиусу торец 18, упрочняется (явление наклепа), и напряжение пластической деформации, а также работа пластической деформации возрастают.

Таким образом, при аварийных нагрузках в горизонтальном продольном направлении предлагаемое устройство обеспе»5

Количество опор крепления выбирается в зависимости от грузоподъемности транспортного средства и действующих перегрузок при нормальных условиях эксплуатации. В аварийной ситуации при столкновении, опрокидывании энергия кузова и груза поглощается за счет работы устройства как элемента пассивной безопасности.

При воздействии аварийных нагрузок в вертикальном направлении происходит пластический изгиб — сплющивание или распрямление боковых криволинейных поверхностей 7 и частично оснований 8 и 9-упру- 20 гих обечаек 6. В этом случае перемещение кузова 1 в направлении вверх и вниз и энергопоглощение обеспечиваются путем пластической деформации боковых криволинейных поверхностей 7 (направление вниз) и частично оснований 8 и 9 и боковых поверхностей 7 (направление вверх).

При аварийных нагрузках в горизонтальном продольном направлении происходит пластический изгиб переменного знака боковых криволинейных поверхностей 7 обечаек, пластический изгиб нижнего основания 9 и частично верхнего основания 8, пластическое растяжение распрямленных участков обечайки 6, сдвиг направляющего башмака 14 под перемычкой 16 по лонжерону 3 (фиг. 3).

Предлагаемая конструкция крепления опоры 5 к лонжерону 3 обеспечивает двойнбй пластический перегиб обечайки 6, так как участок плоского нижнего основания 9, проскальзывая под башмаком 14, изгибается на его закругленном торце 17, так что 40 внутренние волокна обечайки 6 сжимаются.

Затем второй свободный конец основания 9 разгибается, что приводит к растяжению внутренних волокон обечайки 6.

Из схемы деформированного состояния устройства крепления (фиг. 3) видно, что 45 только небольшая часть металла опоры, находящаяся в зоне накладки 13, не подвергается пластической деформации. Кроме того, металл трубчатой обечайки под действием деформации изгиба переменного знака, возникающей в результате «протягивания» обечайки под направляющим башмачивает тормозное воздействие на кузов 1 и груз на всем пути перемещения кузова за счет крепления опоры 5.,При этом суммарное перемещение кузова 1 складывается из удлинения обечайки 6 за счет распрямления криволинейных боковых поверхностей 7, «протягивания» обечайки под направляющим башмаком 14 и смещения последнего под перемычкой 16.

В этом направлении возможно наибольшее аварийное воздействие на кузов 1. В этом же направлении обеспечивается наибольшее перемещение опоры 5 и действие на всем пути перемещения усилий пластического деформирования и сил трения, т. е. наибольшее энергопоглощение.

Перемещение кузова 1 в боковом направлении и энергопоглощение в этом направлении обеспечиваются путем пластической деформации изгиба боковых криволинейных поверхностей 7 обечаек. При этом наличие прорезей 10 позволяет включить в работу пластической деформации большую часть металла поперечного сечения обечайки за счет сокращения области нейтральных и малодеформированных волокон в середине сечения.

При опрокидывании транспортного средства вступают одновременно в работу опоры 5, установленные на правом и левом лонжеронах. Одни опоры сплющиваются, другие — распрямляются. Одновременность в работе опор повышает их энергоемкость.

В предлагаемом устройстве для крепления груза на раме транспортного средства поглощение кинетической энергии осуществляется за счет работы пластической деформации металла обечайки 6 и сил тре ния при перемещении нижних оснований 9 обечаек и направляющих башмаков 14 по верхней полке лонжерона 3. При воздействии аварийных нагрузок в каждом отдельном направлении или при их комплексном действии все опоры 5 устройства вступают в работу по поглощению энергии кузоьа и груза.

Повышенная энергоемкость предлагаемого устройства по сравнению с известным обеспечивается путем вовлечения в пластическую деформацию относительно большего объема металла, что позволяет расширить область тормозного смещения кузова при аварийных ситуациях.

В результате использования предлагаемого устройства обеспечивается снижение перегрузок на кузов и груз.без увеличения габаритов транспортного средства в зоне бамперов. Конструкция устройства проста в изготовлении и эксплуатации. Опоры могут быть получены из отрезков труб путем «сплющивания» до определенной высоты, а крепление опор к кузову — болтами и к лонжеронам — стяжками широко применяется в транспортном машиностроении.

10302ЗЗ (=

Фиг.2

Замена сдеформировавшихся опор не представляет сложности.

Таки м об разом, предлагаемое устройство для крепления груза на раме транспортного средства обладает повышенной энергоемкостью в аварийной ситуации. Использование его обеспечивает расширение области тормозного смещения кузова путем увеличения объема пластической деформации устройства в различных направлениях в пределах тормозного смещения кузова. Следовательно, обеспечивается эффективное поглощение кинетической энергии кузова и груза при аварийных воздействиях (столкновениях, опрокидываниях) и . снижается уровень перегрузок, воздействуЬщих на кузов; одновременность работы всех устройств крепления кузова при аварийном воздействии любого направления; сохранение существующих размеров бамперов транспортного средства и тем самым неизменность его габаритов; упрощение изготовления и ремонта составных частей устройства.

1030233

Составитель Л. Смольская

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 5076/20 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4