УСТРОЙСТВО ЗАПРАВКИ ТОПЛИВНОГО БАКА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к автомобилям, имеющим двигатель внутреннего сгорания, в частности к устройствам заправки топливом топливных баков (далее ТБ).
5
Известно устройство заправки топливом ТБ по патенту Франции №2650227 (int. cl.: B60K 15/035, 15/04), содержащее ТБ и наливную трубу. Наливная труба при этом жестко присоединена к корпусу ТБ, без промежуточной эластичной детали (шланга). Недостатком устройства является не достаточная его надежность в отношении пожаробезопастности, из-за отсутствия участка деформации в соединении наливной трубы и ТБ. Учитывая то, что, как правило наливная труба расположена в задней части автомобиля и закреплена на его кузовных деталях, а ТБ расположен под полом автомобиля, то при аварийной ситуации (заднее столкновение), из-за разности жесткости кузова, (в месте установки наливной трубы и месте установки ТБ) происходит перемещение наливной трубы относительно ТБ. При этом, механическое напряжение в месте жесткого соединения наливной трубы с ТБ возрастает, что приводит к разгерметизации ТБ, выливанию топлива в окружающую среду и возгоранию, что не допустимо. Ограничения по конструкторскому исполнению деталей топливной системы автомобилей изложены в «Техническом регламенте о безопасности колесных транспортных средств», утвержденном постановлением Правительства Российской Федерации от 10 сентября 2009 г. №720. Данный технический регламент имеет силу закона и устанавливает требования к безопасности колесных транспортных средств, при их выпуске в обращение на территории Российской Федерации и их эксплуатации.
Известно устройство «Заправочное устройство топливного бака транспортного средства» по патенту России №2270107 С1 (МПК В60К 15/03, дата публикации 20.02.2006, бюллетень №5). Устройство содержит ТБ, штуцер, наливную трубу с наливной горловиной и шланг изогнутый в пространстве, из эластичного материала, соединяющий штуцер ТБ и наливную трубу. К недостаткам данного устройства можно отнести, так же как и в предыдущем устройстве, недостаточную надежность в отношении пожаробезопастности, т.к. при вышеописанной аварийной ситуации (заднее столкновение), произойдет разгерметизация в соединении заливной горловины ТБ и наливной трубы. Это объясняется следующим. Как правило, при заднем столкновении происходит перемещение наливной трубы относительно ТБ и соответственно деформируется шланг из эластичного материала. При этом должна сохраняться герметичность топливной системы. Рукав, находящийся внутри шланга, придает дополнительную жесткость при изгибе шланга, что может способствовать срыву одного их крепежных элементов (хомутов), закрепляющих шланг к ТБ и наливной трубе и как следствие приводит к разгерметизации ТБ, что не допустимо, т.к. вызывает вытекание топлива и его возгорание.
Устройство «Заправочное устройство топливного бака транспортного средства» по патенту России RU 63293 U1 (МПК В60К 15/00, дата публикации 27.05.2007, бюллетень №15), содержащее ТБ, с заливной горловиной, наливную трубу и шланг из эластичного материала, соединяющий наливную трубу и штуцер ТБ, так же имеет недостатки, т.к. шланг не имеет участка деформации достаточной длины и не изогнут в пространстве. Такая конструкция шланга с большой вероятностью будет способствовать его обрыву при перемещении наливной трубы относительно ТБ. Последствия наступающие в случае заднего столкновения описаны выше.
Прототипом выбрано устройство применяющееся в настоящее время в конструкции ТБ автомобилей модельного ряда LADA GRANTA (см. каталог деталей и сборочных единиц Автомобиля LADA GRANTA 2190, ОАО «АВТОВАЗ», Тольятти 2011, стр.А24, прилагается). Описанное устройство заправки ТБ содержит корпус ТБ со штуцером, наливную трубу с наливной горловиной, шланг из эластичного материала, соединяющий штуцер ТБ и наливную трубу. Шланг изогнут в пространстве, и имеет по меньшей мере один участок деформации и концевые участки. Средства закрепления шланга расположены на концевых участках. Данная конструкция лишена недостатков вышеописанных устройств, однако, ее геометрические параметры углы изгиба, длина и т.п. не позволяют обеспечить пожаробезопастность автомобиля при аварийной ситуации в особенности при заднем столкновении с не регламентируемым импульсом механической системы, (превышающем допустимый Техническим Регламентом). Кроме того, это изделие имеет высокую себестоимость.
Задача ПМ направлена на разработку устройства заправки ТБ, которое сохраняет пожаробезопастность в случаях аварийных ситуаций, сопровождаемых механическими повреждениями, превышающими нормы предельно допустимые Техническим Регламентом.
Технический результат, получаемый при реализации устройства, заключается в оптимизации геометрических параметров шланга, характеризующих его позиционирование в пространстве и позиционирование относительно присоединяемых узлов топливного бака и деталей кузова автомобиля.
Сущность ПМ заключается в том, что в устройстве заправки топливного бака автомобиля, известном из прототипа и содержащем наливную трубу, с одной стороны к которой присоединена наливная горловина, а с другой стороны шланг из эластичного материала, шланг выполнен в виде цельной детали и имеет два концевых участка, а между ними, по меньшей мере один участок деформации, величина геометрического угла Y между по меньшей мере, одним концевым участком и по меньшей мере, одним участком деформации составляет 30±3 градусов, участок деформации выполнен по радиусу R, величина составляет из диапазона от 50 до 75 миллиметров.
ПМ поясняется графически, при этом конструктивное исполнение не обязательно ограничивается данными, приведенными графическим примером.
На Фиг.1 изображен ТБ в сборе.
На Фиг.2 изображен шланг (аксонометрическая проекция).
На Фиг.3 изображено сечение по Фиг.1
Топливный бак 1 (Фиг.1) установленный в задней части автомобиля, под его полом (не показан), содержит корпус 2, штуцер 3 (Фиг.3), герметично присоединенный к корпусу 2 с помощью сварки, наливную трубу 4 с наливной горловиной 5. Наливная труба 4 закреплена на кузовных деталях автомобиля (не показаны), шланг 6 (Фиг.1, 2, 3) выполнен в виде цельной детали и соединяет штуцер 3 корпуса 2 ТБ 1 с наливной трубой 4. Шланг 6 имеет участки деформации 7, 8, 9, 10, концевые участки 11 и 12, средства закрепления 13 шланга 6 (Фиг.3) расположены на концевых участках 11 и 12. величина геометрического угла Y между концевым участком 11, шланга 6 и участком деформации 7 составляет 30±3 градусов, а участки деформации 8 и 9 выполнены по радиусу R, величина которого составляет из диапазона от 50 мм (миллиметров) до 75. миллиметров. Шланг выполнен из эластичного материала.
При эксплуатации автомобиля и возникновении аварийной ситуации (например, заднее столкновение), велика вероятность возникновения пожара из-за повреждения и разгерметизации топливной системы автомобиля, попадания топлива в окружающую среду и его возгорание. Ввиду этого, детали топливной системы должны быть сконструированы таким образом, чтобы предотвратить возникновение пожара. Это требование отражено, как уже было сказано выше, в «Техническом регламенте о безопасности колесных транспортных средств». Указанное требование носит законодательный характер, суть которых заключается в том, что для осуществления производства и продажи транспортных средств (в частности автомобилей), производители должны пройти процедуру соответствия каждого типа транспортного средства законодательным требованиям. Средством оценки соответствия, являются испытания автомобиля, в данном случае, на заднее столкновение при установленных регламентируемых условиях, а именно импульсе механической системы. В реальной эксплуатации, при аварийной ситуации импульс наезжающей сзади механический системы, например другой автомобиль, может быть больше, чем при проверочных испытаниях отраженных в документах перечисленных выше. Это приведет к разгерметизации топливной системы и возникновению пожара на автомобиле, который удовлетворяет требованиям законодательных документов. Представленное устройство, по данной ПМ, повышает пожаробезопастность топливной системы автомобиля.
Устройство работает обычным образом. Для работы двигателя внутреннего сгорания автомобиля, автомобильное топливо заливается с помощью заправочного крана топливозаправочной станции (не показана) через наливную горловину 5. Далее топливо попадает в наливную трубу 4, проходит через шланг 6, штуцер 3 и попадает в корпус 2 ТБ 1. Шланг 6 выполнен из эластичного материала, например резины. Средства закрепления 13 шланга 6 представляющие собой известные и широко применяющиеся в технике хомуты радиального обжатия. Они служат для обеспечения герметичности в соединениях шланга 6 с наливной трубой 4 и штуцером 3, топливного бака 1. Средства закрепления 13 установлены на концевых участках 11 и 12 шланга 6. Концевые участки 11 и 12 не деформируются при заднем столкновении (направление движения «В» другого автомобиля при заднем столкновении показано стрелкой на Фиг.1), тогда как участки деформации 7, 8, 9, 10 перемещается в пространстве, испытывая при этом изгибное напряжение (см. любой учебник по сопротивлению материалов). Сложная конфигурация шланга 6 объясняется насыщенностью пространства, где он расположен, деталями шасси и кузова автомобиля. Выделение участков деформации и концевых участков, а именно, участков деформации 7, 8, 9, 10 и двух концевых участков 11 и 12, является конструктивной особенностью шлангов устройств заправки ТБ. При этом оси всех участков шланга 6 пересекаются и таким образом деталь (шланг 6) является цельной.
Данные участки имеют разную конфигурацию и расположены в пространстве под разными геометрическими углами, что необходимо, для предотвращения контактов различных участков шланга 6 с вышеописанными деталями шасси и кузова.
В общем случае изгибное напряжение прямо пропорционально изгибающему моменту и обратно пропорционально моменту сопротивления сечения. Если допустить, с известной степенью погрешности, что величина изгибающего момента в данном конкретном случае (при заднем столкновении) постоянна, то изгибное напряжение, которое испытывает шланг 6, будет зависеть только от его геометрии. При относительно малом диаметре шланга 6 и длинных участках деформации 7, 8, 9, 10 изгибное напряжение будет небольшим, но при этом увеличиваются затраты (стоимость) при его производстве. При увеличении диаметра шланга и его укорочении, затраты снизятся, но возрастет риск отрыва концевых участков 11 и 12 от соответственно штуцера 3, корпуса 2 ТБ 1 или от наливной трубы 4, из-за превышения усилия отрыва над усилиями затяжки средств закрепления 13 при заднем столкновении. Это приведет к разгерметизации, выливанию топлива в окружающую среду и возгоранию, что не допустимо.
Оптимальным решением задачи повышения пожаробезопастности и снижения затрат при производстве шланга 6 является выполнение следующих геометрических соотношений при конструировании, а именно: Величина геометрического угла Y между концевым участком 11 и участком деформации 7 составляет 30±3 градусов, а участки деформации 8 и 9 выполнены по радиусу R, величина которого составляет из диапазона от 50 до 75 миллиметров.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности по критерию «Новизна». Предложенное техническое решение может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности по критерию «Промышленная применимость». При этом промышленный выпуск изделий по данной полезной модели возможен на оборудовании и с применением технологий массового производства. Полезность предложенного технического решения заключается в снижении затрат на производство и в улучшении его технической характеристики - пожаробезопастность, что достигается оптимизацией геометрии.