AUTOMOTIVE SUPPORT STRUCTURE
ТРАНСПОРТНАЯ ПОДДЕРЖКА

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к вспомогательным устройствам, располагаемым снаружи транспортных средств и предназначенным для перевозки грузов.
В частности, для перевозки длинных спортивных принадлежностей:
байдарок, дельтапланов, каноэ, планеров, деталей плотов и т.п. сверху на легковых автомобилях (ЛА).
Устройство предназначено в основном для эксплуатации совместно со штатными, соответствующими типу ЛА, установленными на крыше багажниками или смонтированными на рейлингах багажными поперечинами, но может эксплуатироваться и самостоятельно.
Устройство позволяет перевозить также и другие длинные предметы и строительные материалы: доски, металлические профили, трубы и т.д., превышающие общую длину ЛА.
Уровень техники.
Максимально эффективное использование ЛА определяется не только его комфортностью при перевозке пассажиров, но и способностью совершать полезную работу, в частности, перевозить различные грузы.
Практически все известные модели оборудованы для этой цели внутренними багажниками. Конфигурация и их полезный объем являются одной из основных декларируемых характеристик, оказывающих влияние на их покупательную способность.
Но практика показывает, что даже для выезда на дачу или кратковременное путешествие объема внутреннего багажника явно недостаточно.
Особенно это остро ощущается, когда надо перевозить спортивные принадлежности: лыжи, удочки и т.д.
Поэтому увеличение объема перевозимого груза и особенно крупногабаритного обеспечивается путем навешивания его (груза) снаружи кузова автомобиля.
Обычно для этих целей используют устанавливаемые на крыше различные багажники, как, например, по патенту RU 2045425 [1], а.с. СССР №546509 [2], а.с. СССР №1549827 [3], а.с. СССР №1595714 [4] и др. или специально монтируемые быстросъемные поперечины, как, например, по патенту RU 2210513 [5].
Современные автомобили зачастую комплектуются заводами-изготовителями продольными дугами - так называемыми рейлингами, на которые могут устанавливаться соответствующие типу крыши и рейлинга автомобиля багажники (www.thule.ru) [6].
Все эти устройства реально позволяют увеличить объем полезного груза, перевозимого ЛА, а самое главное грузов длиной, превышающей длину внутреннего багажника или внутреннюю длину салона ЛА.
Недостатки известных решений.
Грузы длиной в среднем более 3 м перевозить на таких багажниках или невозможно, или небезопасно.
Во-первых, продольная опорная база таких багажников определяется конфигурацией крыши и, как следствие, значительно меньше длины не только ЛА, но и самой крыши.
При укладке длинных грузов и материалов свободные концы груза относительно крайних несущих поперечин багажника имеют значительное свисание.
Это приводит к тому, что масса свисающего груза создает продольные вертикальные и горизонтальные моменты инерции с одной стороны, а с другой - между свисающим над капотом грузом спереди и самим капотом образуется воздушный клин, стремящийся в зависимости от парусности груза оторвать длинный груз от багажника при движении ЛА.
К тому же свисающий упругий и гибкий груз способен раскачиваться и создавать дополнительные резонансные колебания в горизонтальной и вертикальной продольных плоскостях.
Все эти факторы могут привести к разрушению не только багажника, повреждению крыши автомобиля, но и созданию обстоятельств для возникновения ДТП (см. журнал «За рулем» №7 207 г., стр.278-280, [7]).
Одним из компромиссных вариантов [7] является притяжка свисающих концов груза к крайним точкам кузова ЛА.
Но такой способ хотя и решает отчасти проблему стабилизации груза, но он резко увеличивает нагрузку на багажник и снижает его несущую способность, а сама гибкая связь в пределах своей упругости и упругости самого груза не гарантирует надлежащую его фиксацию.
Наиболее предпочтительным вариантом является создание дополнительных опорных точек для груза на одном уровне с плоскостью багажника, связанных с крайними точками кузова ЛА.
Сзади ЛА при наличии на нем шара тягово-сцепного устройства (ТСУ) (см. [7] а также журнал «За рулем» №6, 207 г., стр.289 [8]) такую точку можно сделать, установив дополнительную опору, закрепляемую на шаре ТСУ.
Такое решение частично облегчает проблему перевозки длинного груза, но оно обладает рядом недостатков:
Во-первых, оно обеспечивает поддержку груза только сзади, что менее важно, чем фиксация его спереди;
Во-вторых, допустимое свисание груза сзади жестко регламентируется техническим регламентом в отличие от отсутствия ограничений на свисание спереди;
В-третьих, из-за того, что нижняя опора располагается в точке, есть опасность раскачивания груза, особенно, если груз не жесткий;
В-четвертых, установка дополнительной опоры возможна лишь при наличии ТСУ;
В-пятых, установка дополнительной опоры на шаре ТСУ исключает возможность эксплуатировать прицеп.
Наиболее надежными устройствами для перевозки длинномерных грузов являются каркасы, жестко связанные с кузовом ЛА.
Подобные устройства (см. журнал «За рулем» №7, 2011 г., стр.79 [9]) могут содержать передние и задние подпорки, жестко прикрепленные к кузову ЛА и одновременно являющиеся багажником или жестко с ним связанные.
Нагрузка от уложенного груза равномерно распределяется на кузов ЛА, а сам груз надежно зафиксирован по всей длине.
Установка таких устройств на ЛА целесообразна только при постоянной перевозке длинномерных грузов, что снижает универсальность автомобиля, ухудшает его эстетические свойства.
Для эпизодической перевозки на дальние расстояния спортивных принадлежностей типа байдарок, дельтапланов, элементов конструкций плотов, а иногда и строительных материалов на дачу навешивать на ЛА дополнительный каркас ни технически, ни экономически нецелесообразно.
Кроме того, хранение таких устройств создает дополнительные проблемы.
Тем не менее, технические решения [8, 9] являются из известных наиболее близким аналогом.
Сущность изобретения
Техническим решением задачи является создание легкосъемных, разборных, легкоперевозимых поддержек, устанавливаемых на кузове ЛА спереди и сзади, надежно связанных с кузовом и обладающих достаточной грузонесущей способностью и жесткостью в вертикальной плоскости перпендикулярной продольной оси автомобиля, исключающей провисание и раскачку свисающих концов груза.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, обеспечивается в общем виде следующим образом:
На несущих деталях бампера или кузова ЛА спереди и сзади на постоянной основе закрепляются несущие основания, содержащие приемные гнезда.
В приемные гнезда нижней стороной вставляются быстросъемные вертикальные стойки и фиксируются в них с помощью байонетного соединения.
На вертикальные стойки сверху устанавливаются с помощью быстросъемного соединения несущие поперечины в одной плоскости с продольной горизонтальной плоскостью багажника.
Горизонтально расположенное основание снизу, параллельно расположенные им поперечины сверху и стойки по бокам образуют несущие прямоугольные каркасы, жесткость которым задают диагональные, снабженные талрепами, растяжки.
Стойки и поперечины независимо от исполнения - цельные или складные - могут укладываться в легкопереносимый чехол и перевозиться постоянно во внутреннем багажнике ЛА до востребования.
Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующими чертежами:
Фиг.1 - вид спереди ЛА с бампером, установленным раздельно с кузовом на кронштейнах и установленной передней поддержкой (ПП).
Фиг.2 - вид сбоку передней части ЛА с бампером, установленным раздельно с кузовом и установленной передней поддержкой (ПП).
Фиг.3 - вид сбоку задней части ЛА с бампером, установленным раздельно с кузовом и установленной задней поддержкой (ПЗ).
Фиг.4 - вид сбоку передней части ЛА с бампером, выполненным слитно с кузовом и установленной передней поддержкой (ПП) и траверсой, расположенной под бампером.
Фиг.5 - вид спереди ЛА с бампером, выполненным слитно с кузовом и установленной передней поддержкой (ПП) и траверсой, расположенной внутри бампера.
Фиг.6 - общий вид крепления гнезд на балке заднего сцепного устройства.
Фиг.7 - вид сбоку ЛА перевозящего байдарку.
При этом использовались следующие обозначения на чертежах:
ПП - поддержка передняя;
ПЗ - поддержка задняя;
1 - легковой автомобиль (ЛА);
2 - бампер передний и его элементы;
2.1 - балка бампера;
2.2 - крепление бампера;
3 - бампер задний и его элементы;
3.1 - балка бампера
3.2 - крепление бампера;
4 - кронштейн бампера и его элементы;
4.1 - консоль кронштейна;
4.2 - буксирная петля кронштейна;
5 - траверса и ее элементы;
5.1 - реактивная несущая перемычка (РНП);
5.2 - накладки;
5.3 - косынки;
5.4 - проем косынки;
5.5 - гнездо;
5.6 - упор;
5.7 - байонетный зацеп;
6. - хомут и его элементы;
6.1 - скоба хомута;
6.2 - гайка;
6.3 - планка хомута;
7 - стойка и ее элементы;
7.1 - палец стойки;
7.2 - байонетный шип;
7.3 - петля нижняя;
7.4 - штанга;
7.5- резьбовая втулка;
7.6 - регулировочный стояк;
7.7 - несущая втулка;
7.8 - контргайка;
8 - капот;
9. - несущая поперечина и ее элементы;
9.1 - брус;
9.2 - ушки внутренние;
9.3 - ушки наружные;
9.4 - U-образная скоба;
10 - штифт и его элементы;
10.1 - пальчик;
10.2 - ручка-петля;
11 - растяжка и ее элементы;
11.1 - канат стальной;
11.2 - талреп;
12 - задняя дверь;
13 - легковой автомобиль (ЛА);
14 - бампер;
15 - переходной элемент;
16 - легковой автомобиль;
17 - бампер;
18 - переходной элемент;
19 - заглушка бампера;
20 - заднее сцепное устройство;
21 - поперечная балка;
22 - обводной кронштейн;
23 - вынос;
24 - укос;
25 - багажник ЛА;
26 - байдарка;
Варианты исполнения поддержек определяются особенностями конструкций автомобилей.
Один вид ЛА независимо от типа кузова (седан, универсал, хетчбек и т.д.) снабжен бамперами, выполненными и установленными на кронштейнах раздельно с кузовом (например, ВАЗ-2104, ВАЗ-2121, УАЗ 469 и т.д.).
Другой вид ЛА содержит бамперы, выполненные слитно с кузовом автомобиля или являющиеся продолжением его облицовки (например, ВАЗ-2109, Лада-Калина и т.д.)
Поэтому в конструкциях поддержек будут рассмотрены особенности для каждого типа ЛА.
На Фиг.1, 2, 3 указано устройство передней поддержки (ПП) и задней (ПЗ), устанавливаемых спереди и сзади для ЛА 1, имеющего соответственно передний 2 и задний 3 бамперы, установленные раздельно с кузовом ЛА 1 на кронштейнах 4.
Основной смысл устройства заключается в том, что на кронштейнах бампера 4 тем или иным способом на постоянной основе закрепляется несущее основание поддержек в виде траверсы 5.
Траверса может быть приварена к полой консоли кронштейнов 4, прикручена саморезами или сквозными болтами.
Траверса может быть закреплена также и за буксирные проушины кронштейнов 4.1.
Далее подробно описан универсальный вариант установки траверсы, исключающий необходимость повреждения штатных деталей автомобиля сваркой или сверловкой и не влияющий на буксирные возможности автомобиля.
Траверса 5, например, может состоять из реактивной несущей перемычки РНП 5.1, накладок 5.2, косынок 5.3 с проемами в косынках 5.4, приемных гнезд 5.5 с упорами на дне 5.6 и с байонетными зацепами 5.7 сверху.
РНП опирается на жестко связанные с ней изогнутые по наружному диаметру кронштейнов бампера 4, накладки 5.2 в виде цилиндрического сектора с межцентровым расстоянием равным соответственно межцентровому расстоянию между кронштейнами 4 передних 2 и задних 3 бамперов.
Связь РНП 5.1 и накладок 5.2 усилена дополнительно косынками 5.3.
Косынки 5.3 в нижней части между РНП 5.1 и наружной поверхностью накладок 5.2 имеют проемы 5.4.
С внешней стороны кронштейнов 4 в выступающие торцы РНП 5.1 с наклоном в сторону от кузова передние вперед, задние назад вварены приемные гнезда 5.5.
Приемные гнезда 5.5 могут быть вварены или закреплены на траверсе не только на краях с внешней стороны кронштейнов, но и между ними практически в любом месте или их может быть несколько.
В гнездах 5.5 в торце снизу имеются не глухие упоры 5.6, а на верхнем торце гнезда 5.5 сбоку приварены байонетные зацепы 5.7 с внешней стороны от РНП 5.1.
РНП 5.1 крепится к кронштейнам 4 хомутами 6. В проемы 5.4 косынок 5.3 заводятся (вставляются) скобы хомутов 6.1 и с помощью планок 6.3 и гаек 6.2 РНП 5.1 с обеих сторон наглухо притягивается к кронштейнам 4 передних 2 и задних 3 бамперов.
РНП 5.1 размещается в пространстве между бамперами 2 и 3 и кузовом ЛА 1 на постоянной основе и своими габаритами не выходит за внешние поверхности бамперов 2 и 3.
Основное назначение траверсы с РНП заключается в оборудовании на ЛА надежной опорной базы, обеспечивающей равномерное распределение нагрузки на элементы кузова. А для данного типа ЛА РНП 5.1 дополнительно ограничивает шаткость консольных кронштейнов 4 бамперов 2 и 3 и уменьшает нагрузку на крепежные элементы самих бамперов к кронштейнам 2.2, 3.2 соответственно.
Нижние упоры 5,6 в гнездах 5.5 выполнены в виде узкой перемычки с целью исключения вероятности засора гнезд 5.5.
В гнезда 5.5 вставляются стойки 7, состоящие из профильно изогнутых пальцев 7.1 с байонетным шипом 7.2 и нижними петлями 7.3, вертикальных штанг 7.4 с вваренными в них резьбовыми втулками 7.5, регулировочных стояков 7.6 и несущих втулок 7.7.
Пальцы 7.1 состоят из сопрягаемого с гнездом 5.5 участка, имеющего тот же наклон, что и ось гнезда 5.5.
Вставленный палец внизу в гнезде 5.5 опирается на упор 5.6, а сверху сопрягаемого участка сбоку на пальце 7.1 имеется байонетный шип 7.2, входящий в зацепление с байонетным зацепом 5.7, расположенным на гнезде 5.5.
Байонетное зацепление в рабочем положении исключает несанкционированное разъединение пальца 7.1 с гнездом 5.5.
Сопрягаемый участок пальца 7.1 переходит в обводной участок до вертикального.
На вертикальных участках пальцев 7.1 закреплены штанги 7.4.
Длина и наклон обводного участка подобраны таким образом, чтобы был достаточный зазор между штангами 7.4 и капотом 8 спереди и задней дверью 12 даже при их открывании.
С внешней от ЛА стороны пальцев 7.1 на месте перехода обводного участка в вертикальный в направлении между стойками приварены нижние петли 7.3.
В торцы штанг 7.4 сверху вварены резьбовые втулки 7.5.
Во втулки 7.5 вворачиваются резьбовые регулировочные стояки 7.6 с навинченными на них контргайками 7.8.
Сверху к стоякам 7.6 перпендикулярно к продольной их оси вварены несущие втулки 7.7.
Несущие поперечины 9 состоят из поперечного бруса 9.1, на краях которого имеются по две пары ушек - внутренние 9.2 и наружные 9.3 с соосными отверстиями.
На наружных ушках 9.3 сбоку от отверстий в ушках в направлении между ушками 9.3 приварены U-образные скобы 9.4 открытой частью вверх.
Несущие втулки 7.7 стоек 7 вставляются между ушками 9.2 и 9.3 с каждой стороны несущей поперечины 9 и соединятся с ними с помощью быстросъемных штифтов 10. Штифты 10 состоят из пальцев 10.1 и ручек-петель 10.2.
К торцам пальцев 10.1 перпендикулярно продольной их оси приварены верхние петли 10.2, являющиеся одновременно и ручками для штифтов 10.
Разъединение штифтов 10 с ушками 9.2 и 9.3 и с соединенными с ними втулками 7.7 предотвращается укладкой верхних петель-ручек в U-образные скобы 9.4.
Для обеспечения жесткости прямоугольников, образованных снизу горизонтально расположенным траверсами 5, сверху несущими поперечинами 9, а по бокам вертикальными стойками 7 в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси , между верхними петлями-ручками 10.2 и нижними 7.3 устанавливаются диагональные растяжки 11, состоящие из стальных канатов 11.1 и талрепов 11.2.
Диагональные растяжки 11 выполняют и другую важную задачу.
Снизу за счет усилия натяжения обеспечивается гарантированное замыкание в байонетном соединении 5.7-7.2, а сверху тем же усилием предотвращается несанкционированное разъединение штифтов 10 с ушками 9.3 и несущими втулками 7.8, а также петель-ручек 10.2 со скобами 9.4.
Таким образом, траверсы 5 снизу, несущие поперечины 9 сверху и стойки 7, по бокам растянутые растяжками 11, образуют переднюю ПП и заднюю ПЗ поддержки.
Для ЛА 13 Фиг.4, у которых бампер 14 выполнен слитно с кузовом, устройство транспортных поддержек имеет свои отличия.
Траверса 5 с приемными гнездами располагается под кузовом ЛА 13.
С помощью переходных элементов 15, имеющих индивидуальные особенности для каждого ЛА, траверса 5 крепится к кузову ЛА 13.
Крепление траверсы 5 подобрано таким образом, чтобы крайние точки гнезд не выступали за вертикальную линию крайнего габарита автомобиля.
Установка гнезд 5.5 траверсы 5 под бампером возможна и для ЛА, бампер которых установлен раздельно с кузовом ЛА с помощью специальных переходных элементов между РНП и гнездами 5.5.
Возможна установка траверсы 5 на ЛА 16 под любым углом внутри самого бампера 17 Фиг.5, а также с вариантным расположением гнезд горизонтально с креплением траверсы 5 с помощью переходных элементов 18.
При этом в бампере 17 прорезаются технологические отверстия, закрываемые при обычной эксплуатации автомобиля декоративными заглушками 19.
Независимо от вариантного расположения траверсы и гнезд дальнейшая установка стоек в них и поперечин производится способом, аналогичным описанному ранее.
При наличии на автомобиле заднего сцепного устройства 20 Фиг.6, как, например, по патенту RU №2025292 [9], гнезда 5.5 могут быть установлены на поперечной балке 21 совмещающей в себе функции траверсы.
При этом для ЛА, бамперы которого стоят раздельно с кузовом ЛА, гнездо 5.5 закрепляется, например, на обводном кронштейне 22 и стойки могут вставляться сверху между кузовом и бампером 2 как с наружной от присоединительных торцов балки 21 стороны, так и между ними.
Если на ЛА бамперы 14, 17 установлены слитно с кузовом ЛА, то гнезда 5.5 устанавливаются или на выносах 23 снизу под бампером, или закрепляются с помощью укосов 24 под любым углом и даже горизонтально внутри бампера.
Использование поперечной балки в качестве траверсы упрощает установку задних поддержек (ПЗ).
В вариантном исполнении при систематической перевозке одного и того же груза, например байдарки, на траверсе могут располагаться несколько гнезд для закрепления груза с индивидуальными особенностями.
Работа устройства
Работает устройство следующим образом.
На ЛА, оборудованным соответствующим типу ЛА багажником, предварительно на постоянной основе закрепляется задняя и передняя траверсы или по крайней мере одна из них.
В гнезда закрепленной траверсы нижним концом слегка повернутыми наружу изгибами пальцев стоек 7.1 стойки вставляются до упора в гнезде и проворачиваются до полного вхождения шипа 7.2 в байонетный зацеп 5.7.
Временно на стойках с помощью штифтов 10 устанавливается поперечина 9.
Проверяется положение поперечины 9 относительно плоскости багажника 25 Фиг.7.
Изменением длины стояков 7.6 подбирается такое положение поперечины 9, при котором они будут располагаться на одной линии с плоскостью багажника 25 Фиг.7 и в таком положении затягивают контргайки 7.8.
Затем стойки 7 вынимают и вместе с поперечинами 9, растяжками 11 упаковывают в чехол и укладывают в багажник ЛА до востребования или хранят в гараже.
При появлении потребности в перевозке длинного груза, скажем байдарки 26 Фиг.7, из багажника вынимают чехол с поддержками, устанавливают их и растягивают растяжками.
После этого укладывают груз 26 и притягивают как к багажнику 25, так и к поперечинам 9.
Для повышения удобства пользования все элементы поддержек стойки перемычки могут быть не цельными, а складными и при перевозке в багажнике занимать минимум объема.
Стойки могут эксплуатироваться самостоятельно и без багажника, но тогда их грузоподъемность будет значительно ниже.
Основной технический результат
Уложенный на крыше ЛА с помощью поддержек груз надежно зафиксирован во всех направлениях, при этом исключается раскачка свисающих концов груза.
Равномерно распределяется нагрузка как на багажник, так и на кузов ЛА, исключается вероятность отрыва груза за счет его парусности при движении.
Кроме того, снаряженный поддержками, ЛА может буксировать совместимый с ним грузовой прицеп, а также имеется возможность буксировать автомобиль с грузом в штатном, предусмотренном изготовителем режиме.
Таким образом, предложенное техническое решение повышает эффективность применения ЛА и его универсальность, позволяя безопасно и на дальние расстояния перевозить спортивные принадлежности и строительные материалы с высокой степенью готовности, не требует дорогостоящих конструкций и значительных затрат.
Устройство не ухудшает показатели пассивной безопасности ЛЛ, предусмотренные техническим регламентом.