Устройство для крепления кузова на раме транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B62D27/04 

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 прижимающие балки кузова к верхним полкам лонжеронов 1.

Это устройство обеспечивает крепление кузова к раме транспортного средства в нормальных условиях эксплуатации и одновременно является устройством 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 подъеме кузова с грузом по наклонной плоскости и за счет работы пластической деформации стяжек, при этом не требуется увеличения габарита бамперов.

Однако энергоемкость этого устройства ограничена протяженностью наклонных или профилированных плоскостей накладок и объемом пластически деформируемого 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 кронщтейнах, 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 щайбах, смонтированных в верхних и нижних кронщтейнах. Опоры выполнены ступенчатыми по длине, причем ступень большего диаметра заканчивается ограничителем в виде буртика, которым она опирается на полусферическую шайбу, верхнего кронщтейна 2.

Тарельчатые пружины, как промежуточные компенсационные звенья, обеспечивают 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 V-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 работь 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 щайбе. В результате расстояние между опорными кронщтейнами, 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 V-образных держателей, гарантирует небольщой 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 недостатки ограничивают энергоемкость элементов пассивной безопасности: пластически деформируемых опор и разрушаемых болтов V-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

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, 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 направляющим башмаком с,закруглейными кромка ми, расположенными внутри нее, и выполнена в виде упругой обечайки, нижнее основание которой зафиксировано с возможностью продольного перемещения относительно лонжеронов стремянкой, обхватывающей напправляющий бащмак, нижнее основание обечайки и лонжерон, свободными концами жестко прикр епленной к последнему и снабженной ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки выполнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей.

1

На фиг. 1 показано транспортное средство с устройством для крепления кузова к раме, .общий вид; на фиг. 2 - узел I 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.

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

г обечайка 6 снабжена направляющим бащмаком 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 ви0 де П-образного изогнутого стержня с нарезанной на концах резьбой. На перемычке 16стремянки 15 установлена втулка 17 для обеспечения равномерного перемещения башмака 14--под стремянкой 15 и исключения тем самым возможных заеданий в процес се 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

5 являются нагрузки в вертикальном направлении. Учитывая, что жесткость указанной опоры в этом направлении минимальна, ее несущую способность Р определяют по формуле

р KnGT-B&2,

S - толщина стенки обечайки, мм; В - ширина обечайки, мм; t предел текучести металла обечайки, кгс/мм ;

К - 1,5-1,75 - коэффициент динамического упрочения материала; . - радиус кривизны криволинейного участка обечайки. При этом соотношение -принято - 0,5 где DH - наибольший габаритный размер обечайки в поперечном направлении; S - толщина стенки обечайки. Например, для опоры из Ст. 3 , имющей следующие геометрические размеры D, 300 мм, RC 500 мм; & 4 мм; В 100 мм, несущая способность Р 1200кг ,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-упругих 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 бащмака 14 под; перемычкой 16 по лонжерону 3 (фиг. 3). Предлагаемая конструкция крепления опоры 5 к лонжерону 3 обеспечивает двойной пластический перегиб обечайки 6, так как участок плоского нижнего основания 9, проскальзывая под башмаком 14, изгибается на его закругленном торце 17, так что 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 /. 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 башмаком 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 обеспечивает тормозное воздействие на кузов 1 и груз на всем пути перемещения кузова за счет крепления опоры 5. Лри 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 наиболь 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. наибольщее 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 № малодеформирбванных волокон в середине сечения. При опрокидывании транспортного средства вступают одновременно в работу опоры 5, устанЬвленные 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 кия 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 работу по поглощению энергии кузова и груза. Повышенная энергоемкость предлагае ° ° устройства по сравнению с известным обеспечивается путем вовлечения в пластическую деформацию относительно большего объема металла, что позволяет расITTOm rirSUCUVA QЛ ЛТаППОIlrr n/-,OD/-l ттгтлт r о (-. ширить 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.

Замена сдеформировавшихся опор не представляет сложности.

Таким образом, 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, воздействующих 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.

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 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 i ограничителем продольного перемещения, при этом боковые поверхности обечайки вы(Л полнены с прорезями, расположенными вдоль ее образующей. 00 о 1C со со

I