Каркас кабины грузового автомобиля

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции кабины колесного транспортного средства, в частности к каркасу кабины грузового автомобиля.
Известна кабина транспортного средства, включающая установленный на несущей раме каркас из композиционного материала, состоящий из верхнего с крышей, нижнего с днищем и задней стенки цельноформованных модулей (см. патент полезную модель №194135 МПК B62D 33/06 (2006.01) опубл. 28.11.2019).
К недостаткам известной кабины следует отнести сложные по конструкции и изготовлению панели, а также отсутствие силового каркаса основания кабины.
Известна кабина транспортного средства, содержащая крышу, пол, двери и корпус, выполненный в виде каркаса с панелями. Корпус, выполненный в виде каркаса, содержит верхнее и нижнее основания, соединенные между собой шестью базовыми трубчатыми стойками, образующими боковые, переднюю и заднюю зоны корпуса. Передняя и задняя зоны поделены горизонтальными балками, жестко связанными с соответствующими базовыми стойками и образующими раму. Боковые зоны выполнены сплошными. Сверху и снизу стойки жестко связаны между собой основаниями. Верхнее основание выполнено в виде контура шестиугольной формы. Передние и задние зоны выполнены в форме трапеций, а все обзорные части каркаса заполнены светопрозрачными панелями. (см. патент на полезную модель №88335, B62D 33/06, 2009).
Недостатком этих кабин является недостаточная прочность, жесткость и, как следствие, недостаточная защищенность водителя транспортного средства во время движения при авариях, например, при опрокидывании транспортного средства.
Известен корпус промышленного транспортного средства, содержащий основание сиденья и пол. Пол содержит первую и вторую опорные поверхности. Вторая опорная поверхность приподнята относительно первой опорной поверхности. Основание сиденья содержит полый корпус, выполненный посредством штампования. Полый корпус содержит соединительную часть, опорную часть, первый и второй соединительные края. Первый соединительный край приваривают к первой опорной поверхности пола, а второй соединительный край - ко второй опорной поверхности пола (см. патент на изобретение RU 2588629, опубл. 10.07.2016 г.).
К недостаткам этих кабин можно отнести недостаточную прочность и жесткость.
Известен каркас кабины грузового автомобиля, задняя часть которого имеет несколько силовых элементов, армирующие профили образуют замкнутый каркас, который охватывает заднюю боковую часть по внешней периферии, где профили выполнены гнутыми листовыми в форме U-образного подрамника со стороны крыши и основания, которые жестко соединены с поперечинами каркаса крыши и боковыми сторонами (см. патент DE102009036755, МПК B62D33/06(2006.01), опубл. 08.04.2010).
Недостатки конструкции заключаются в недостаточной прочности.
Известна кабина для грузового автомобиля содержащая первый коробчатый элемент, выполненный из двух продольных стенок, имеющих поперечное сечение, которое образует изгиб или кривую и второй коробчатый элемент, присоединенный к каждой из стенок при помощи частичного перекрытия его концевого участка и одного конца стенки. Части вспомогательных узлов сварены вдоль плоскости соединения без необходимости накладывания и соединения одного конца первой продольной стенки и концевого участка второго коробчатого элемента, а накладывают и соединяют один конец второй продольной стенки и второй концевой участок второго коробчатого элемента таким образом, что первая и вторая продольные стенки образуют первую коробчатую конструкцию. Кабина для грузового автомобиля содержит указанную коробчатую систему. Достигается упрощение конструкции при увеличении прочности на изгиб и сопротивления скручивающему напряжению (см. патент на изобретение RU2441793, B62D 27/02, опубл. 10.10.2007).
К недостаткам известной кабины транспортного средства следует отнести недостаточную прочность и жесткость конструкции.
За прототип, по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, принимаем кабину транспортного средства содержащую крышу, заднюю, боковые и переднюю стенки, днище , на котором смонтированы сиденье водителя, кроме того в продольно-вертикальной плоскости, часть или вся крыша выполнена дугообразной формы с радиусом кривизны, равным или большим наружной ширины кабины, а задняя стенка выполнена из двух частей, верхней и нижней, наклоненных друг к другу таким образом, что воображаемая линия пересечения их наружных поверхностей расположена выше горизонтальной плоскости, проходящей через контрольную точку сиденья водителя. Днище кабины выполнено отъемным (см. полезную модель №83052, опубл. 20.05.2009 г.).
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточную для сохранения безопасности и защищенности водителя прочность и жесткость конструкции.
Была поставлена задача повысить прочность и жесткость каркаса кабины грузового автомобиля за счет усовершенствования основания каркаса кабины.
,
Поставленная задача решается за счет того, что в каркасе кабины грузового автомобиля, содержащем основание с усилительными элементами, боковины с проемом для установки дверей, крышу и нижнюю переднюю панель, образующие вертикальными стойками, радиусной частью нижней передней панели и радиусной нижней частью панели крыши проем переднего стекла, заднюю панель, соединяющую вертикальными отбортовками панели боковины, горизонтальной верхней частью панель крыши и нижней частью, с центральной арочной выемкой, основание кабины, в соответствие с заявляемой полезной моделью усилительные элементы основания выполнены в виде продольной балки и усилительной балки, жестко соединенных между собой посредством усилительной панели, причем продольная балка имеет П-образное поперечное сечение, а усилительная балка имеет Г-образное поперечное сечение и выполнены с отбортовками, при этом горизонтальная и вертикальные полки этих балок сопрягаются с углом в диапазоне от 92 до 95°.
Совокупность существенных признаков, заключающаяся в том, что «усилительные элементы основания выполнены в виде продольной балки и усилительной балки, жестко соединенных между собой посредством усилительной панели, причем продольная балка имеет П-образное поперечное сечение, а усилительная балка имеет Г-образное поперечное сечение и выполнены с отбортовками, при этом горизонтальная и вертикальные полки этих балок сопрягаются с углом в диапазоне от 92 до 95°, что позволяет повысить прочность и жесткость каркаса кабины грузового автомобиля за счет повышения прочности основания каркаса кабины.
В результате поиска по открытым источникам патентной и другой научно-технической информации каркас кабины грузового автомобиля, содержащий всю совокупность отличительных признаков заявляемой полезной модели, обнаружен не был, что позволяет предположить соответствие заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где изображены:
фиг. 1 - Каркас кабины грузового автомобиля, общий вид;
фиг. 2 - Основание каркаса кабины грузового автомобиля с силовым каркасом;
фиг. 3 - Силовые каркасы, левый и правый.
Каркас кабины грузового автомобиля содержит крышу 1, основание 2, боковину 3 левую и боковину 4 правую с проемами под установку боковых дверей кабины, переднюю нижнюю панель 5 и заднюю панель 6. Верхняя радиусная часть боковин 3 левой и 4 правой и передняя верхняя панель 7 образуют каркас крыши 1, наклонные стойки боковин 3 и 4 с левой и правой стороны, передняя верхняя панель 7 и верхняя часть передней нижней панели 5 образуют проем для установки переднего стекла. Для обеспечения требуемой прочности каркаса кабины основание 2 выполнено с силовым каркасом 8 левым и силовым каркасом 9 правым, состоящим из усилительных балок, соответственно, 10 левой и 11 правой продольных балок, соответственно, 12 левой 13 правой, жестко соединенных, соответственно усилительными панелями 14 левой и 15 правой. Соединения выполнены точечной сваркой, придающей силовому каркасу достаточную жесткость и прочность.
При этом продольные балки 12 и 13 имеют П-образное поперечное сечение, а усилительные балки 10 и 11 имеют Г-образное поперечное сечение и выполнены с отбортовками, при этом горизонтальная и вертикальные полки этих балок сопрягаются с углом в диапазоне от 92 до 95°. Уменьшение угла сопряжения менее 92° приводит к нестабильности процесса холодной штамповки, а увеличение более 95° приводит нежелательному уменьшению жесткости штампованной детали.
Выполнение продольных и усилительных балок с увеличением наклона вертикальной стенки и увеличением радиуса сопряжения вертикальной и горизонтальной стенок продольных балок и усилительных балок обеспечивает изготовление деталей силового каркаса посредством технологии холодного деформирования.
Основание 2 соединяется с силовыми каркасами 8 и 9 посредством точечной сварки по горизонтальным отбортовкам увеличенной ширины усилительных балок 10 левой и 11 правой, а также продольных балок 12 левой и 13 правой.
Предлагаемый каркас кабины транспортного средства представляет собой модульную конструкцию, включающую панели из высокопрочного металла, соединенные между собой наложением фланцев и отогнутых элементов деталей к цельноформованным панелям посредством сварки, предпочтительно точечной сваркой, а для усиления применительно и дуговая сварка.
Предлагаемый каркас кабины грузового автомобиля содержит балки и внутренние усилители, образующие вместе каркасную систему основания кабины, имеющие ступенчатую форму с увеличенными радиусами на перегибах, соединенных между собой усилительными панелями.
Применение силового каркаса основания кабины грузового автомобиля обусловлено необходимостью обеспечения безопасности водителя и пассажира во время движения по пересеченной местности с целью предотвращения травм и негативных последствий для здоровья находящихся в кабине людей.
Кабина грузового автомобиля включает штампованные панели из тонколистового металла, соединенные с несущим каркасом посредством точечной сварки. В том числе:
металлические цельноформованные панели основания каркаса кабины, с выполненными по наружному контуру отбортовками, служащими для соединения с боковыми панелями, передней панелью и задней панелью;
боковые панели по одной с каждой стороны каркаса кабины, со ступенчатой нижней частью, передними стойками с вертикальной частью, переходящей в наклонную, верхняя часть с радиусным изгибом, переходящим в горизонтальную часть, формованная в виде панели задняя часть, образующие проем для доступа в кабину,
передняя цельноформованная панель с изогнутой по радиусу верхней частью, аркообразной выемкой в центральной части и прямоугольными с радиусными проемами с левой и правой стороны панели,
верхняя передняя панель с радиусной поверхностью, повторяющая форму передней части крыши,
панель крыши, состоящая из формованных панелей, радиусной передней и боковых левой и правой части, плоской горизонтальной верхней части и вертикальной плоской задней части,
задняя панель, состоящая из формованного каркаса и цельноформованной панели с аркообразной выемкой в центральной части,
верхняя панель с радиусной частью совместно с радиусной частью боковой панели и радиусной верхней частью передней панели образуют переднюю панель - основание под проем лобового стекла.
Использование полезной модели позволяет создать высокотехнологичную конструкцию каркаса кабины с повышенной жесткостью и прочностью. Применение высокопрочного металла дает возможность изготовления деталей каркаса кабины на штамповой оснастке собственного производства.
Каркас кабины грузового автомобиля был изготовлен в условиях действующего производства и получены положительные результаты испытаний каркаса кабины, что подтверждает соответствие предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость».