ПРОДОЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ БОЛЬШЕГРУЗНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2020 года по МПК B62D21/00 B62D33/67 

Изобретение относится к продольному элементу конструкции большегрузного транспортного средства, содержащему направленный к передней части конструкции большегрузного транспортного средства передний конец с шарнирным элементом для прикрепления этого продольного элемента с возможностью поворота к остову большегрузного транспортного средства, и направленный к задней части указанной конструкции большегрузного транспортного средства задний конец с соединительным элементом для непостоянного крепления этого продольного элемента к остову, при этом продольный элемент содержит переднюю часть, проходящую от переднего конца до промежуточной части, и заднюю часть, проходящую от промежуточной части до заднего конца.

Изобретения также относится к конструкции большегрузного транспортного средства, содержащей такой продольный элемент, и способу изготовления такого продольного элемента.

В обычных автомобилях продольные элементы, известные также как продольные балки, защищают кабину транспортного средства и её пассажиров при ударе путем поглощения части энергии этого удара и предотвращения деформации конструкции пола кабины, под которой проходит указанный продольный элемент.

С этой целью, продольный элемент может содержать деформируемую часть, проходящую от конца продольного элемента и воспринимающую удар, при этом которая сминается или изгибается в направлении вдоль своей оси для поглощения энергии удара, и недеформируемую часть, которая проходит от конца передней части, расположенного напротив воспринимающего удар конца, и остается недеформированной во время удара. В случае фронтального удара, деформируемая часть расположена перед кабиной транспортного средства и проходит, например, в пространстве для двигателя транспортного средства, в то время как недеформируемая часть проходит под кабиной транспортного средства для предотвращения деформирования конструкции пола кабины. В случае удара сзади, деформируемая часть проходит сзади кабины транспортного средства, например, под местом для хранения багажа, а недеформируемая часть проходит непосредственно под самой кабиной транспортного средства. Иными словами, продольный элемент выполнен так, что удар воздействует на деформируемую часть, а недеформируемая часть остается на расстоянии от точки удара.

Такая конфигурация является выгодной, поскольку при этом автомобиль содержит пространства перед и за кабиной транспортного средства, которые могут быть использованы для поглощения энергии за счет деформации продольного элемента без деформации кабины транспортного средства, которая может привести к травмам пассажиров.

Такие характеристики продольного элемента можно получить путем изготовления деформируемой части из пластичного материала, а недеформируемой части - из высокопрочного материала.

Однако такая конфигурация не подходит для фронтального удара в большегрузных транспортных средствах или грузовиках, у которых кабина располагается в передней части транспортного средства. Действительно, в таком случае, размещение деформируемой части так, чтобы на неё приходилось ударное воздействие, приведет к тому, что при ударе спереди произойдет смятие кабины транспортного средства, в которой располагаются пассажиры. Таким образом, продольный элемент описанной выше конструкции при установке на большегрузном транспортном средстве был бы опасным для пассажиров.

Из-за этой проблемы, продольные элементы большегрузных транспортных средств отличаются более «однородными» характеристиками, при которых поглощение энергии при ударе равномерно распределяется по всей длине продольного элемента. Иными словами, в случае удара происходит деформирование всего продольного элемента, в результате чего уменьшается деформация пространства, в котором размещены пассажиры.

Однако такое техническое решение не является удовлетворительным, поскольку пространство, в котором размещены пассажиры, в случае фронтального удара все-таки подвергается деформированию, что может приводить к травмированию пассажиров.

Одной из задач изобретения является устранение вышеописанных недостатков известного уровня техники путем создания продольного элемента для большегрузного транспортного средства, обладающего удовлетворительными характеристиками при ударе.

Поставленная задача решается продольным элементом вышеуказанного типа, в котором произведение толщины стенки передней части на предел текучести материала передней части больше произведения толщины стенки задней части на предел текучести материала задней части. Продольный элемент согласно изобретению, таким образом, обеспечивает поглощение энергии удара за счет деформации задней части продольного элемента, т.е. части, расположенной на расстоянии от точки удара и пространства, в котором находятся пассажиры, в то время как указанное пространство остается защищенным передней частью продольного элемента, практически не подвергающейся деформации во время удара. В частности, задняя часть продольного элемента, например, может быть расположена под задним пространством кабины транспортного средства, где обычно располагается место для багажа и не располагаются пассажиры во время движения транспортного средства. Таким образом, предлагаемый продольный элемент повышает уровень защиты пассажиров транспортного средства в случае удара в кабину транспортного средства.

Конкретные особенности продольного элемента указаны в пп. 2-12 формулы изобретения.

Изобретение также относится к конструкции большегрузного транспортного средства, содержащей остов и прикрепленную к нему кабину посредством по меньшей мере одного продольного элемента вышеописанной конструкции.

Конкретные особенности конструкции большегрузного транспортного средства указаны в пп. 14-16 формулы изобретения.

Изобретение также относится к способу изготовления вышеописанного продольного элемента, включающего в себя этапы, на которых:

- обеспечивают наличие заготовки передней части и заготовки задней части;

- соединяют заготовку передней части с заготовкой задней части для получения заготовки элемента; и

- подвергают заготовку элемента горячей штамповке для формирования продольного элемента с передней и задней частями так, чтобы произведение толщины стенки передней части на предел текучести материала передней части было больше произведения толщины стенки задней части на предел текучести материала задней части.

Конкретные особенности способа изготовления указаны в пп. 18 - 22.

Другие особенности и преимущества изобретения станут понятны из последующего описания варианта его осуществления со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показан продольный элемент согласно изобретению, вид в перспективе;

на фиг. 2 - конструкция большегрузного транспортного средства согласно изобретению в его нормальном рабочем состоянии, вид сбоку;

на фиг. 3 - конструкции большегрузного транспортного средства по фиг. 2 с кабиной, наклоненной относительно остова транспортного средства, вид сбоку;

на фиг. 4 - конструкция большегрузного транспортного средства по фиг. 2 после удара, вид сбоку.

В дальнейшем описании термины «передний» и «задний» обозначают стандартную ориентацию транспортного средства. Термин «продольный» обозначает направление от задней части транспортного средства к его передней части.

На фиг. 1 показан продольный элемент или продольная балка 1 большегрузного транспортного средства. Такое большегрузное транспортное средство, также известное как грузовой автомобиль или грузовик, весит 3,5 тонны и более. Конструкция такого большегрузного транспортного средства включает в себя остов 2, удерживающий колеса и, например, средство для крепления прицепа. К остову 2 также посредством одного или нескольких продольных элементов 1 прикреплена кабина 4.

Установленный на транспортном средстве продольный элемент 1 проходит в продольном направлении от своего переднего конца 6 до заднего конца 8. На переднем конце 6 расположен элемент 10 шарнира, обеспечивающий соединение продольного элемента 1 с остовом 2 транспортного средства с возможностью поворота, как будет более подробно описано далее. На заднем конце 8 продольного элемента 1 расположен соединительный элемент 12, обеспечивающий разъемное соединение продольного элемента 1 с остовом 2, как будет более подробно описано далее.

Продольный элемент имеет переднюю часть 14, проходящую от переднего конца 6 до промежуточной поверхности 16 этого продольного элемента 1, и заднюю часть 18, проходящую от промежуточной поверхности 16 до заднего конца 8. Таким образом, передняя часть 14 и задняя часть 18 примыкают друг к другу и разделены промежуточной поверхностью 16.

Согласно показанному на фиг. 1 варианту выполнения, передняя часть 14 продольного элемента содержит первый участок 20, проходящий вдоль первой продольной оси A между передним концом 6 и противоположным концом 22, и второй участок 24 изогнутой формы, проходящий от противоположного конца 22 до промежуточной поверхности 16. Таким образом, первый участок 20 в целом проходит вдоль первой продольной оси A, которая расположена за пределами изогнутого второго участка 24 передней части 14. Задняя часть 18 продольного элемента проходит вдоль второй продольной оси B, не совпадающей с первой продольной осью А и параллельной этой оси, от промежуточной поверхности 16 до заднего конца 8. Первый участок 20 передней части 14 соединен с задней частью 18 изогнутым вторым участком 24, который содержит наклонный отрезок 26, проходящий между первой продольной осью A и второй продольной осью B от противоположного конца 22 до промежуточной поверхности 16. Такая форма продольного элемента рассматривается только в качестве примера, и продольный элемент 1 может иметь и другую форму, например, может быть прямым, а первая и вторая продольные совпадают.

В показанном на фиг. 1 варианте выполнения продольный элемент 1 имеет U-образное поперечное сечение в плоскости, перпендикулярной первой и второй продольным осям A и B. Таким образом, продольный элемент 1 содержит нижнюю стенку 28 и две полки 30, проходящие перпендикулярно нижней стенке 28 с обеих ее сторон. Указанная U-образная форма открыта в сторону кабины 4, т.е. полки 30 проходят между нижней стенкой 28 и кабиной 4.

В плоскости, перпендикулярной первой и второй продольным осям A и B, толщина нижней стенки 28 равна толщине полок 30, хотя эта толщина может изменяться в продольном направлении.

Продольная длина передней части 14 больше продольной длины задней части. В частности, длина передней части 14 по существу равна длине пространства, занимаемого кабиной 4 для пассажиров, а длина задней части 18 пропорциональна количеству энергии, которая должна поглощаться этой задней частью 18 при ударе, как будет более подробно описано ниже. Например, длина передней части 14 может составлять от 80 см до 130 см, а длина задней части 18 может составлять от 30 см до 60 см.

Передняя часть 14 и задняя часть 18 выполнены так, что произведение P_F толщины стенки t_F передней части 14 на предел текучести Ys_F ее материала больше произведения P_R толщины стенки t_R задней части 18 на предел текучести Ys_R материала задней части 18. Иными словами, передняя часть 14 и задняя часть 18 выполнены таким образом, что их конструкция обеспечивает выполнение следующих уравнений: P_F = t_F × Ys_F, P_R = t_R × Ys_R и P_F > P_R.

Это означает, что нагрузка, соответствующая началу пластической деформации задней части 18, меньше нагрузки, соответствующей началу пластической деформации передней части 14. Иными словами, задняя часть 18 образует деформируемую часть, когда к продольному элементу прикладывается усилие свыше заданного порогового значения, в то время как передняя часть 14 при таком усилии остается недеформированной. Такое поведение продольного элемента 1 является удовлетворительным при фронтальном ударе большегрузного транспортного средства, как будет описано далее.

Толщина t_F стенки передней части 14 может составлять, например, от 0,6 мм до 3,0 мм. Предел текучести Ys_F материала передней части 14 может составлять, например, от 960 МПа до 1550 МПа. Толщина стенки t_F и предел текучести Ys_F передней части 14 могут быть, например, постоянными по всей длине передней части в продольном направлении. В другом варианте выполнения толщина стенки t_F и предел текучести Ys_F передней части 14 могут, например, изменяться по всей длине передней части в продольном направлении. В этом случае, вышеуказанное произведение P_F определяется наименьшими значениями толщины стенки и предела текучести.

Такой предел текучести передней части 14 может быть получен посредством закалки под прессом стальной детали с высоким пределом прочности на разрыв, например, с пределом прочностью на разрыв более 1200 МПа.

Сталь может включать в себя, например, в масс. %: 0,15% ≤ C ≤ 0,5%; 0,5% ≤ Mn ≤ 3%; 0,1% ≤ Si ≤ 1%; 0,005% ≤ Cr ≤ 1%; Ti ≤ 0,2%; Al ≤ 0,1%; S ≤ 0,05%; P ≤ 0,1%; B ≤ 0,010%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки.

Согласно другому варианту выполнения, сталь может включать в себя, например, в масс. %: 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 железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки. При таком составе стали предел прочности на разрыв закаленной под прессом детали будет составлять от 1300 МПа до 1650 МПа.

Согласно другому варианту выполнения, сталь может включать в себя, например, в масс. %: 0,24% ≤ C ≤ 0,38%; 0,40% ≤ Mn ≤ 3%; 0,10% ≤ Si ≤ 0,70%; 0,015% ≤ Al ≤ 0,070%; Cr ≤ 2%; 0,25% ≤ Ni ≤ 2%; 0,015% ≤ Ti ≤ 0,10%; Nb ≤ 0,060%; 0,0005% ≤ B ≤ 0,0040%; 0,003% ≤ N ≤ 0,010%; S ≤ 0,005%; P ≤ 0,025%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки. При таком составе стали предел прочности на разрыв закаленной под прессом детали будет составлять более 1800 МПа.

Такая сталь имеет очень высокие механические характеристики, что делает её пригодной для изготовления передней части 14 продольного элемента 1, поскольку эта передняя часть 14 расположена в пространстве под пассажирской кабиной и обеспечивает неизменность геометрии этого пространства, что будет более подробно описано ниже. Микроструктура такой стали включает в себя большую долю мартенсита.

Толщина t_R стенки задней части 18 может составлять, например, от 0,6 мм до 3,0 мм. Предел текучести Ys_R материала задней части 18 может составлять, например, от 350 МПа до 950 МПа. Толщина стенки t_R и предел текучести Ys_R задней части 18 могут быть, например, постоянными по всей длине задней части в продольном направлении. В другом варианте выполнения, толщина стенки t_R и предел текучести Ys_R задней части 18 могут, например, изменяться по всей длине задней части в продольном направлении. В этом случае, вышеуказанное произведение P_R определяется наивысшими значениями толщины стенки и предела текучести.

Такой предел текучести задней части 18 может быть получен посредством закалки под прессом стальной детали с низким пределом прочности на разрыв, например, с пределом прочности на разрыв от 350 МПА до 800 МПа.

Такая сталь может включать в себя, например, в масс. %: 0,04% ≤ C ≤ 0,1%; 0,3% ≤ Mn ≤ 2%; Si ≤ 0,3%; Ti ≤ 0,08%; 0,015% ≤ Nb ≤ 0,1%; Al ≤ 0,1%; S ≤ 0,05%; P ≤ 0,1%; Cu, Ni, Cr, Mo, менее 0,1%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки. Микроструктура такой стали включает в себя небольшую долю мартенсита или даже совсем не содержит его. В любом случае, доля мартенсита в микроструктуре передней части 14 больше доли мартенсита в микроструктуре задней части 18.

Задняя часть 18 может иметь, например, угол изгиба более 75°, предпочтительно, более 80°, что обеспечивает задней части 18 хорошую пластичность. Угол изгиба определяется на закаленных под прессом деталях размером 60×60 мм², установленных на двух роликах, согласно стандарту VDA-238 испытаний на изгиб. Изгибающее усилие прикладывается острым пробойником с радиусом 0,4 мм. Расстояние между роликами и пробойником равно толщине тестируемых деталей с добавлением зазора 0,5 мм. Возникновение трещины обнаруживается, когда снижается усилие на кривой «усилие-перемещение». Тестирование останавливают при уменьшении усилия более чем на 30Н от его максимального значения. Угол изгиба (a) каждого образца измеряют после снятия нагрузки, т.е. после упругого восстановления образца. Тестирование проводят на пяти образцах в обоих направлениях (в направлении проката и в поперечном направлении) для получения среднего значения a_A угла изгиба.

Передняя часть 14 и задняя часть 18 могут иметь одинаковую толщину стенки. Однако в некоторых вариантах выполнения толщина стенки t_F передней части 14 может быть больше толщины стенки t_R задней части 18.

Согласно возможному варианту выполнения, на переднюю часть 14 и заднюю часть 18 нанесено покрытие на основе цинка (т.е. покрытие, основной составляющей которого является цинк) или покрытие на основе алюминия (т.е. покрытие, основной составляющей которого является алюминий). Такое покрытие, например, может содержать цинк и алюминий (примерно 3,7%) и магний (примерно 3%).

Продольную балку 1 получают путем соединения плоской заготовки передней части, выполненной из материала для передней части 14, с плоской заготовкой задней части, выполненной из материала для задней части 18, для получения заготовки продольного элемента и последующей горячей формовки этой заготовки для создания продольного элемента.

Толщина стенки передней части плоской заготовки, выполненная из материала для передней части 14, соответствует толщине стенки этой передней части 14, а толщина стенки задней части плоской заготовки, выполненная из материала для задней части 18, соответствует толщине стенки этой задней части 18. Для соединения заготовки передней части с заготовкой задней части эти заготовки размещают бок о бок так, чтобы их торцы контактировали друг с другом. Размещение происходит так, чтобы заготовка передней части и заготовка задней части не перекрывались, т.е. чтобы заготовка элемента не содержала двух слоев, один из которых был бы образован заготовкой передней части, а другой - заготовкой задней части. Смежные торцы заготовок передней и задней частей после этого соединяют друг с другом, например, сваркой. В частности, такое соединение может производиться с помощью лазерной сварки.

Придание заготовке формы продольного элемента осуществляется, например, посредством горячей штамповки или горячей формовки, и заготовке придают U-образную форму поперечного сечения и получают изогнутый второй участок 24. После горячей штамповки у полученного продольного элемента P_F больше P_R.

Затем полученный продольный элемент может быть подвергнут гальванизации для нанесения покрытия на основе цинка или алюминия.

После этого к переднему концу 6 продольного элемента прикрепляют элемент 10 шарнира, а к заднему концу 8 продольного элемента прикрепляют соединительный элемент 12. Элемент 10 шарнира может быть образован двумя выступами, отходящими от нижней стенки 28 продольного элемента 1, причем каждый выступ продолжает соответствующую полку 30. В выступах могут быть выполнены, например, отверстия для размещения соответствующего штифта, установленного на остове 2. Соединительный элемент 12 может быть выполнен в виде любого средства, приспособленного для непостоянного взаимодействия с соответствующим фиксирующим элементом, установленным на остове 2. Согласно показанному на чертежах варианту выполнения, соединительный элемент 12 выполнен в виде пластины, удерживающей параллельные кольца 31, которые образуют продольные опоры для размещения соответствующего фиксирующего элемента в виде стержня, установленного на раме транспортного средства, как показано на фиг. 2. Как вариант, элемент 10 шарнира и/или соединительный элемент 12 могут быть выполнены за одно целое с продольным элементом 1 в процессе формовки заготовки элемента.

Описанный продольный элемент является частью конструкции пола кабины транспортного средства и, например, прикреплен свободными концами полок 30 к панели пола, закрывающей открытую U-образную форму поперечного сечения продольного элемента. Таким образом, продольный элемент 1 проходит под конструкцией пола. Конструкция пола может содержать два продольных элемента 1, прикрепленных с обеих боковых сторон к панели пола. Это означает, что конструкция пола содержит два параллельных продольных элемента, проходящих с левой и правой стороны кабины транспортного средства под панелью пола.

Передняя часть 14 продольного элемента 1 проходит под передним пространством 32 кабины 4, где расположены кресла пассажиров, а задняя часть 18 продольного элемента 1 проходит под задним пространством 34 кабины 4, где располагается место для хранения багажа. Согласно показанному на чертежах варианту выполнения, задняя часть 18 проходит также под моторным отсеком 36 (показан пунктиром на фиг. 2-4), закрепленным на остове 2. На втором участке 24 передней части 14 высота продольной балки 1 относительно остова 2 и моторного отсека 36 изменяется так, что моторный отсек 36 может располагаться под задним пространством 34 кабины 4, как показано на фиг. 2.

Как указано выше, продольный элемент 1 прикреплен к остову 2 посредством элемента 10 шарнира и соединительного элемента 12. Такой остов 2 приспособлен для установки на нем, помимо кабины, колес транспортного средства, моторного отсека 36 и автомобильного прицепа, например, с помощью средства для крепления автомобильного прицепа к остову транспортного средства. Остов 2 выполнен в виде металлической рамы, содержащей необходимые средства для крепления и установки вышеуказанных элементов. Металлическая рама, например, может быть выполнена из стали с толщиной стенки от 8 до 15 мм. Таким образом, остов 2 имеет высокий предел прочности, обеспечивающий высокую сопротивляемость ударам без деформации металлической рамы.

Остов 2 содержит по меньшей мере один ответный элемент 38 шарнира, взаимодействующий с элементом 10 шарнира продольного элемента 1, так что продольный элемент своим передним концом 6 шарнирно соединен с остовом 2. Ответный элемент 38 шарнира может быть образован штифтами, вставленными с возможностью вращения в соответствующие отверстия выступов элемента 10 на продольном элементе 1. Ось поворота проходит в поперечном направлении, т.е. перпендикулярно продольному направлению. Если на кабине выполнены два продольных элемента 1, остов 2 содержит два ответных элемента 38, каждый из которых взаимодействует с одним элементом 10.

Таким образом, элемент 10 и ответный элемент 38 образуют шарнир 39, соединяющий передний конец продольного элемента 1 с передним концом остова 2, так что кабина 4 посредством двух продольных элементов 1 способна поворачиваться передней частью относительно остова 2 между нормальным рабочим положением, показанным на фиг. 2, и наклонным положением, показанным на фиг. 3. Такой наклон кабины 4 обычно используется в большегрузных транспортных средствах для обеспечения доступа к моторному отсеку 36 при техобслуживании или ремонте, поскольку моторный отсек 36 расположен под задним пространством 34 кабины 4, как было указано выше.

Шарнир 39, образованный элементами 10 и 38, выполнен с возможностью разрушения при воздействии на передний конец 6 продольного элемента 1 продольного внешнего усилия, равного или превышающего заданное. Заданное усилие составляет, например, 80 кН и соответствует минимальному внешнему усилию, прикладываемому к продольному элементу в продольном направлении во время фронтального удара, выше которого требуется поглощение части энергии этого удара.

Остов 2 также содержит по меньшей мере один запорный элемент 40, взаимодействующий с соединительным элементом 12 продольного элемента 1 так, чтобы продольный элемент своим задним концом 8 разъемно соединялся с остовом 2. Запорный элемент 40 образован любым средством, приспособленным для взаимодействия с соединительным элементом 12 для закрепления заднего конца 8 продольного элемента 1 в блокированном положении, в котором задний конец 8 неподвижен относительно остова 2, и кабина не может переместиться в наклонное положение. Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 2 - 4, запорный элемент 40 выполнен в виде стержня, который входит в кольца 31, образующие соединительный элемент 12.

Запорный элемент 40 может также перемещаться в разблокированное положение, в котором соединительный элемент 12 не взаимодействует с ним, и кабина может переместиться в наклонное положение. Как вариант, между разблокированным и блокированным положениями может перемещаться соединительный элемент 12. Например, запорный элемент 40 может перемещаться в продольном направлении в разблокированное положение, в котором стержень может выйти из колец 31, как показано на фиг. 3. Если кабина содержит два продольных элемента 1, остов 2 содержит два запорных элемента 40, каждый из которых взаимодействует с одним соединительным элементом 12.

Соединительный элемент 12 и запорный элемент 40 вместе образуют фиксатор, соединяющий задний конец продольного элемента 1 с остовом 2. Такой фиксатор также обычно применяется на большегрузных транспортных средствах и предотвращает перемещение кабины в наклонное положение при нормальной эксплуатации этого транспортного средства, например, при поломке в результате аварии или в случае удара.

С этой целью фиксатор, образованный соединительным элементом 12 и запорным элементом 40, способен выдерживать внешнее усилие, приложенное к продольному элементу 1 в продольном направлении во время фронтального удара. Под «выдерживанием» подразумевается то, что фиксатор не ломается во время удара, и что неподвижное соединение, обеспечиваемое фиксатором, после удара остается в блокированном положении. Фиксатор может выдерживать внешнее усилие, равное, например, 80 кН и выше - до 140 кН.

Остов 2 может также содержать средство (не показано) для перемещения кабины 4 из нормального рабочего положения в наклонное положение, когда фиксатор находится в разблокированном положении. Такое средство, например, может быть выполнено в виде одного или нескольких поршневых устройств, расположенных между остовом 2 и кабиной 4.

Продольный элемент при фронтальном ударе в конструкцию большегрузного транспортного средства действует следующим образом.

В случае фронтального удара, например, при ударе большегрузного транспортного средства в стену или в другое транспортное средство, удар приходится на передний край этого транспортного средства, в частности, на передний конец 6 продольного элемента 1.

Если внешняя сила, действующая на продольный элемент вследствие удара, равна или выше заданного значения, для которого требуется поглощение энергии, шарнир 39 разрушается, а фиксатор остается целым, как показано на фиг. 4. В результате продольный элемент 1 становится деформируемой конструкцией, способной деформироваться между передним и задним концами 6 и 8, оставаясь прикрепленной к остову 2.

Поскольку передняя часть 14 является по существу недеформируемой, энергия удара передается на заднюю часть 18 продольного элемента 1 без деформации передней части 14. В частности, если передняя часть 14 содержит второй участок 24 изогнутой формы, то он не деформируется и не отклоняет заднюю часть 18 от её второй продольной оси B. Как показано на фиг. 4, переднее пространство 32 при ударе остается неизменным, поскольку продольный элемент не деформируется при ударе, чем обеспечивается защита пассажиров.

Энергия, передаваемая передней частью 14 на заднюю часть 18 продольного элемента 1, заставляет заднюю часть 18 деформироваться по направлению второй продольной оси B, поскольку задняя часть 18 образует пластичную часть продольного элемента 1. В частности, деформация задней части 18 происходит в виде смятия в направлении второй продольной оси B. В результате такой деформации происходит раздавливание или смятие задней части и образование складок 42 в направлении продольной оси. Эта деформация происходит в направлении вдоль второй продольной оси B благодаря тому, что конец второго участка 24 передней части 14, образованный промежуточной поверхностью 16, расположен на второй продольной оси B. Образование складок 42 обеспечивает поглощение части энергии удара, уменьшая воздействие удара на кабину. Деформация задней части 18 продольного элемента приводит к деформации стенок кабины 4 вокруг заднего пространства 34 кабины, что показано в виде складок 44 на фиг. 4. Таким образом, стенки вокруг заднего пространства 34 также участвуют в поглощении энергии удара.

Деформация заднего пространства 34 кабины не представляет существенной опасности для пассажиров, поскольку они не находятся в нем.

Продольный элемент 1 согласно изобретению обеспечивает защиту пространства кабины 4, где находятся пассажиры, обеспечивая поглощение энергии в свободном пространстве за счет размещения пластичной части продольного элемента на расстоянии от точки удара, расположенной непосредственно перед пространством, в котором располагаются пассажиры большегрузного транспортного средства.

Такой продольный элемент отвечает требованиям Теста A (или теста на фронтальный удар) регламента ECE-R29/03 Европейской экономической комиссии (ЕЭК).

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Продольный элемент конструкции большегрузного транспортного средства содержит передний конец с элементом шарнира для соединения этого продольного элемента с остовом большегрузного транспортного средства и задний конец с соединительным элементом для разъемного соединения продольного элемента с остовом. Произведение толщины стенки передней части на предел текучести материала передней части больше произведения толщины стенки задней части на предел текучести материала задней части. Конструкция большегрузного транспортного средства включает остов и кабину, прикрепленную к остову посредством по меньшей мере одного упомянутого продольного элемента. Способ изготовления упомянутого продольного элемента включает в себя этапы, на которых: обеспечивают наличие заготовки передней и задней части; соединяют заготовку передней части с заготовкой задней части; подвергают заготовку элемента горячей штамповке. Достигается повышение уровня защиты транспортного средства в случае удара. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Продольный элемент конструкции большегрузного транспортного средства, содержащий направленный к передней части указанной конструкции передний конец с элементом шарнира для шарнирного соединения этого продольного элемента с остовом большегрузного транспортного средства и направленный к задней части указанной конструкции задний конец с соединительным элементом для разъемного соединения продольного элемента с остовом, при этом продольный элемент включает в себя переднюю часть, проходящую от переднего конца до промежуточной поверхности, и заднюю часть, проходящую от промежуточной поверхности до заднего конца, отличающийся тем, что произведение толщины стенки передней части на предел текучести материала передней части больше произведения толщины стенки задней части на предел текучести материала задней части.

2. Продольный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки передней части составляет от 0,6 до 3,0 мм, а предел текучести материала передней части составляет от 960 до 1550 МПа.

3. Продольный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки задней части составляет от 0,6 до 3,0 мм, а предел текучести материала задней части составляет от 350 до 950 МПа.

4. Продольный элемент по п.2, отличающийся тем, что толщина стенки задней части составляет от 0,6 до 3,0 мм, а предел текучести материала задней части составляет от 350 до 950 МПа.

5. Продольный элемент по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки передней части больше толщины стенки задней части.

6. Продольный элемент по п.1, отличающийся тем, что продольный элемент закален под прессом.

7. Продольный элемент по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что толщина стенки передней части больше толщины стенки задней части.

8. Продольный элемент по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что продольный элемент закален под прессом.

9. Продольный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что передняя часть выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей в масс. %:

0,15% ≤ C ≤ 0,5%; 0,5% ≤ Mn ≤ 3%; 0,1% ≤ Si ≤ 1%; 0,005% ≤ Cr ≤ 1%; Ti ≤ 0,2%; Al ≤ 0,1%; S ≤ 0,05%; P ≤ 0,1%; B ≤ 0,010%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки; или

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 железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки; или

0,24% ≤ C ≤ 0,38%; 0,40% ≤ Mn ≤ 3%; 0,10% ≤ Si ≤ 0,70%; 0,015% ≤ Al ≤ 0,070%; Cr ≤ 2%; 0,25% ≤ Ni≤ 2%; 0,015% ≤ Ti ≤ 0,10%; Nb ≤ 0,060%; 0,0005% ≤ B ≤ 0,0040%; 0,003% ≤ N ≤ 0,010%; S ≤ 0,005%; P ≤ 0,025%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки.

10. Продольный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что задняя часть выполнена из закаленной под прессом стали, содержащей в масс. %: 0,04% ≤ C ≤ 0,1%; 0,3% ≤ Mn ≤ 2%; Si ≤ 0,3%; Ti ≤ 0,08%; 0,015% ≤ Nb ≤ 0,1%; Al ≤ 0,1%; S ≤ 0,05%; P ≤ 0,1%; Cu, Ni, Cr, Mo менее 0,1%, остальное железо и неизбежные примеси, образующиеся в результате обработки.

11. Продольный элемент по п.10, отличающийся тем, что задняя часть имеет угол изгиба более 75°.

12. Продольный элемент по п.6, отличающийся тем, что доля мартенсита в микроструктуре передней части больше доли мартенсита в микроструктуре задней части.

13. Продольный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на переднюю и заднюю части нанесено покрытие на основе цинка или алюминия.

14. Продольный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что промежуточная поверхность проходит по концу изогнутого участка первой части так, что передняя часть, расположенная вне изогнутого участка, проходит в основном вдоль первой продольной оси, а задняя часть проходит в основном вдоль второй продольной оси, причем первая и вторая продольные оси не совпадают и проходят по существу параллельно друг другу.

15. Продольный элемент по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что продольный элемент приспособлен для прохождения под конструкцией пола кабины большегрузного транспортного средства.

16. Конструкция большегрузного транспортного средства, включающая в себя остов и кабину, прикрепленную к остову посредством по меньшей мере одного продольного элемента по любому из пп.1-6, при этом расположенный на переднем конце продольного элемента элемент шарнира соединен с ответным элементом шарнира на остове, образуя шарнир, соединяющий кабину с остовом с возможностью поворота, а соединительный элемент на заднем конце продольного элемента соединен с запорным элементом на остове, образуя фиксатор, обеспечивающий разъемное соединение кабины с остовом.

17. Конструкция по п.16, в которой шарнир выполнен с возможностью разрушения, если внешнее усилие удара, действующего по существу в продольном направлении на передний конец, превышает 80 кН, а фиксатор выполнен с возможностью выдерживания указанного удара, когда соединительный элемент прикреплен к запорному элементу, так что задняя часть продольного элемента сминается, поглощая энергию удара.

18. Конструкция по п.16, в которой продольный элемент проходит под конструкцией пола кабины.

19. Конструкция по п.18, в которой кабина прикреплена к остову посредством по меньшей мере двух продольных элементов, проходящих с обеих боковых сторон конструкции пола кабины.

20. Способ изготовления продольного элемента по п.1, включающий в себя этапы, на которых

обеспечивают наличие заготовки передней части и заготовки задней части;

соединяют заготовку передней части с заготовкой задней части, получая заготовку элемента; и

подвергают заготовку элемента горячей штамповке для формирования продольного элемента с передней и задней частями так, чтобы произведение толщины стенки передней части на предел текучести материала передней части было больше произведения толщины стенки задней части на предел текучести материала задней части.

21. Способ по п.20, в котором заготовку элемента подвергают горячей штамповке с приданием ей формы с U-образным поперечным сечением.

22. Способ по п.21, в котором заготовке элемента придают форму с изогнутым участком.

23. Способ по любому из пп.20-22, в котором заготовку передней части соединяют с заготовкой задней части посредством сварки без их взаимного перекрытия.

24. Способ по п.23, в котором в качестве сварки используют лазерную сварку.

25. Способ по любому из пп.20-22, дополнительно включающий в себя этап, на котором к переднему концу продольного элемента прикрепляют элемент шарнира, а к заднему концу продольного элемента прикрепляют соединительный элемент.