УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЯГЧЕНИЯ УДАРНЫХ НАГРУЗОК ПРИ БУКСИРОВКЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
DEVICE FOR RELIEVING IMPACT LOADS DURING VEHICLES TOWING

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к области буксирных устройств с цилиндрическими пружинами сжатия, и предназначено для плавного трогания с места буксируемого транспортного средства в ответ на рывок буксировщика и для дальнейшей плавной буксировки по пересеченной местности.
Известно устройство с пружинным амортизатором, содержащее шток с цилиндрической пружиной сжатия, служащее для смягчения рывков транспортного средства (Журнал «Катера и яхты», №1 (29), 1971 г.) [1].
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает широкого диапазона работы ввиду того, что основным элементом конструкции является одна цилиндрическая пружина сжатия, жесткость которой должна подбираться в зависимости от сил, действующих на пружину, и от массы транспортного средства. Поэтому устройство работает эффективно только в зависимости от определенной величины воздействия силы. В противном случае, при увеличении силы воздействия на устройство, оно не будет выполнять своего назначения - снижения воздействия внешних сил на транспортное средство, потому что витки пружины сомкнутся, и она не будет обеспечивать упругую связь между двумя транспортными средствами.
Наиболее близким из известных технических решений является буксирное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее шаровые опоры, полусферы, дополнительные опорные полусферы и подпружиненные штоки, подвижно установленные в отверстия шаровых опор (авторское свидетельство СССР №1500512, кл. В60D 1/02 от 15.08.1989) [2].
Недостатком его является сложность конструкции, вследствие чего создаются дополнительные трудности при изготовлении шаровых опор и полусфер, и, в целом, всего устройства.
Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных качеств устройства, расширение интервала масс буксируемых транспортных средств, а также снижение действия ударных нагрузок на их элементы за счет повышения надежности и эффективности работы предлагаемого устройства, при одновременном обеспечении его компактности и легкости, и, в связи с этим, сохранение целостности буксирных тросов (ремней) во время рывков.
Поставленная задача достигается в предлагаемом буксирном устройстве, содержащем буксирный трос (ремень) с крюками на его концах и два полых цилиндра, соединенных с концами этого же троса и имеющих амортизационные элементы в виде цилиндрических пружин сжатия различной жесткости, надетых на штоки (по одной и более). Пустотелые цилиндры и штоки имеют крюки и кольца для соединения с проушинами буксировщика и буксирным тросом, а опорные площадки штоков, в которые упираются пружины, имеют по окружности пластиковые кольца для центрирования штоков в цилиндрах и лучшего их скольжения при буксировке, а также для уменьшения истирания опорных площадок штоков и внутренних поверхностей цилиндров. Оси штоков проходят через отверстия в днищах цилиндров, своими концами с резьбой вкручены в опорные площадки штоков и законтрены гайками с шайбами гровера, причем для исключения ударов этих гаек о крышки цилиндров, в последних установлены резиновые или пластиковые кольца для упора в них опорных площадок штоков во время работы буксирных пружин. В нижних частях цилиндров (днищах) имеются отверстия для прохождения в них штоков. В эти же отверстия впрессованы пластиковые втулки, через которые с зазором проходят оси штоков.
Сопоставительный анализ с прототипом позволил сделать вывод о том, что заявленное техническое решение обладает новизной, так как в отличие от прототипа, установленные на каждом штоке пружины, обладают различной жесткостью, за счет чего буксирное устройство работает с лучшей динамической характеристикой благодаря последовательности в работе этих пружин. То есть при рывке буксировщика вначале сжимается пружина, имеющая меньшую жесткость, а к концу ее полного сжатия начинает сжиматься другая пружина, имеющая большую жесткость, и так далее, тогда как в известном устройстве пружины, установленные по обе стороны шаровых опор, имеют одинаковую жесткость и при их малой жесткости, обе пружины мгновенно сжимаются («схлопываются»), после чего рывок буксируемого транспортного средства неизбежен. В случае большой жесткости пружин, они либо недостаточно сжимаются, либо не сжимаются вовсе, и также не сглаживают последствия рывка.
Установленные на штоках каждого цилиндра предлагаемого буксирного устройства по две или более пружин различной жесткости, значительно увеличивают интервал по массам буксируемых транспортных средств (от легкового автомобиля до внедорожника), причем без снижения динамических характеристик и комфортности вождения.
Техническое решение задачи поясняется чертежами:
Фиг. 1 - Общий вид буксирного устройства.
Фиг. 2 - Первая ступень работы буксирного устройства - «Начало рывка»: плавное трогание с места буксируемого автомобиля малой массы.
Фиг. 3 - Вторая ступень работы буксирного устройства - «Продолжение рывка»: состояние пружин в первом цилиндре перед началом сжатия третьей пружины второго цилиндра.
Буксирное устройство состоит из двух цилиндров 1 и 2 с навинченными на них крышками 3 и 4, имеющими кольцо 5 (на крышке 3), служащее для сцепления с крюком 6 буксирного троса (ремня) 7, и крюк 8 (на крышке 4), служащий для соединения с проушиной транспортного средства. В крышках 3 и 4 ввинчены стальные болты 9 и 10, которые своими острыми концами входят в тела цилиндров 1 и 2 и предохраняют крышки 3 и 4 от откручивания во время буксировки.
В цилиндрах 1 и 2 установлены штоки 11 и 12, оси которых с зазором проходят через центральные отверстия 13 и 14 в днищах цилиндров со вставленными в эти отверстия пластиковыми втулками 15 и 16. Шток 11 имеет на одном конце крюк 17 для присоединения к проушине транспортного средства, а на другом - опорную площадку 18, имеющую по своей окружности кольцевую проточку, в которую вставлено пластиковое кольцо 19 для уменьшения истирания поверхности опорной площадки 18 и внутренней поверхности цилиндра 1, а также для улучшения скольжения во время работы буксирного устройства. В опорную площадку 18 вкручен второй конец штока 11 и закреплен контргайкой 20 с шайбой гровера. Для исключения контакта контргайки 20 с внутренней поверхностью крышки 3 опорная площадка 18 упирается в пластиковое кольцо 21 с кольцевым вырезом 22, глубина которого превышает толщину контргайки 20.
Аналогично штоку 11 шток 12 цилиндра 2 имеет на одном конце кольцо 23 для соединения с крюком 24 буксирного троса 7, а на другом - резьбу, с помощью которой он соединен с опорной площадкой 25 и законтрен гайкой 26 с шайбой гровера. Для уменьшения истирания внутренней поверхности цилиндра 2 и опорной площадки 25 последняя имеет пластиковое кольцо 27 и опирается на пластиковое или резиновое кольцо 28.
Концы цилиндрических пружин сжатия 29, 30, 31 и 32 заправлены в металлические или пластиковые стаканы 33, 34, 35, 36, 37 и 38 для осуществления через них плотного контакта.
Предлагаемая конструкция буксирного устройства работает следующим образом.
При трогании с места буксировщика, соединенного с буксируемым транспортным средством массой 0,8-1,2 тонны, шток 11 цилиндра 1 начинает перемещаться в сторону движения буксировщика. При этом первой начинает сжиматься пружина 29, как имеющая наименьшую жесткость. К моменту полного сжатия витков пружины 29 буксируемое транспортное средство еще стоит на месте, но оно уже получило импульс силы, равный силе сжатия пружины 29. Далее начинает сжиматься пружина 30 и, преодолевая оставшееся сопротивление массы буксируемого автомобиля, мягко сдвигает транспортное средство с места (Фиг. 2).
При наборе скорости автомашин пружины 29 и 30 разжимаются, и дальнейшая буксировка осуществляется, как обычно, с неравномерной скоростью транспортных средств, во время которой наблюдаются небольшие рывки и появляются динамические нагрузки, объясняющиеся тем, что транспортные средства то сближаются, то удаляются друг от друга, вследствие чего натяжение буксирного троса все время меняется, однако эти нагрузки исключает или сводит к минимуму только одна пружина 29.
При начальном рывке буксировщика, соединенного с буксируемым транспортным средством массой 1,5-3,0 тонны, пружины 29 и 30 предлагаемого устройства мгновенно сжимаются, передавая на стоящее транспортное средство усилие, равное силе сжатия этих пружин (Фиг. 3), далее начинает сжиматься пружина 31 (на чертежах сжатие не показано), передавая буксируемому транспортному средству дополнительное усилие, равное усилию сжатия этой пружины, и только к моменту начала сжатия пружины 32 буксируемое транспортное средство плавно сдвигается с места.
Таким образом, предлагаемое буксирное устройство компактно, имеет небольшой вес и обеспечивает работу в широком диапазоне переменных нагрузок с высоким КПД сглаживания рывков, что позволяет увеличить интервал по массам буксируемых транспортных средств, улучшить комфортность и свободу движения за счет значительного снятия напряжения водителей буксируемых автомобилей и увеличить скорость буксировки.