КУЗОВ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к автотранспортным средствам, а именно к конструкциям кузовов автомобилей или тракторов.
Известна конструкция кузова автотранспортного средства, включающая несущие стойки, лонжероны, пороги, днище, детали наружной оболочки выполненные из штампованных листов, соединенные сваркой с несущей рамой (Ильин М.С. Кузовные работы: рихтовка, сварка, покраска, антикоррозионная обработка М.: издательство «Современная школа» 2009 г.).
Недостатком данной конструкции является ее низкая надежность при ударных нагрузках, которые могут возникать при столкновениях или опрокидывании устройства.
Известен кузов автотранспортного средства, включающий модуль усиления кузова автомобиля, выполненный как часть кузова, с местами для монтажа компонентов кузова автомобиля. Модуль усиления выполнен в виде цельно металлической профильной конструкции со сквозным отверстием под направляющую втулку для средств крепления. Средство крепления деталей кузова к модулю выполнено в виде болта, гайки, стопорного элемента или пружинного зажима. (RU №2424938, B62D 25/04, 2006 г)
Недостатком конструкции является ее сложность, высокая металлоемкость и низкая ремонтопригодность.
Прототипом данной полезной модели является конструкция кузова автомобиля, содержащая вертикальную стойку с элементами передачи нагрузки, включающую скобы, расположенные на внутренней поверхности стойки автомобиля для повышения безопасности пассажиров при столкновении транспортных средств (RU №2427494, B62D 21/15, 2007 г).
Недостатком прототипа является сложность профильной геометрии элементов передачи нагрузки, разработанной для каждой модели кузова, невозможность применения сплошных сварных швов на тонколистовых сложнопрофильных конструкциях обеспечивающих их равнопрочность.
Задачей полезной модели является создание конструкции, обеспечивающей уменьшение воздействия разрушающих сил на деформацию усиливающих элементов при аварии
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности автотранспортных средств в аварийных ситуациях.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в кузове автотранспортного средства, включающем корпус, раму в виде вертикальных стоек, соединенных с корпусом, элемент передачи нагрузки в виде скоб, расположенных на внутренней поверхности стойки, согласно полезной модели, элементы передачи нагрузки установлены во внутренней полости вертикальных стоек и выполнены в виде разновеликих скоб, расположенных друг за другом и жестко соединенных между собой, при этом на каждой последующей скобе, на ее внешней поверхности жестко прикреплена втулка с установленным в нее стержнем, принимающим на себя ударные нагрузки при авариях. При этом втулки снабжены резьбой, а стержни установлены во втулки частично по длине с возможностью восприятия на себя ударных нагрузок
Расположение элементов передачи нагрузки во внутренних полостях вертикальных стоек обеспечивает уменьшение повреждения кузова за счет превращения значительной части энергии на пластическую деформацию и разрушение металла втулок и стержней при авариях.
Выполнение элементов передачи нагрузки в виде разновеликих скоб, расположенных друг за другом и жестко соединенных между собой, позволяет последовательно гасить энергию удара за счет деформации стержней.
В аварийных ситуациях при ударах по корпусу и изгибе профилей стержни упираются во втулки, которые в процессе деформации перемещаются и происходит срез металла по их цилиндрическим поверхностям. Поэтому, часть энергии удара затрачивается не на деформацию вертикальных стоек и корпуса, а на деформацию и разрушение металла втулок вдоль их цилиндрических поверхностей (гладких или при срезе по винтовой резьбе). Уменьшение деформации деталей кузова тракторов или автомобилей в аварийных ситуациях при их опрокидывании или столкновениях (с другими транспортными средствами, зданиями и т.д.) имеет первостепенное значение, поскольку часто именно из-за такой деформации кузова становится не возможной открытие двери и быстрая эвакуация людей для их спасения.
Именно указанные отличительные признаки, обеспечивают решение поставленной технической задачи, уменьшая энергию, расходуемую на деформацию кузова вертикальных стоек, к которым крепятся двери и лонжероны, днище, пороги, детали салона транспортного средства, поскольку значительная часть энергии затрачивается на пластическую деформацию и разрушение металла втулок, что уменьшает общую деформацию всей конструкции.
Кузов автотранспортного средства поясняется чертежами, где: на фиг.1 - изображен элемент передачи нагрузки в виде скоб; на фиг.2 - общий вид кузова и место расположения элементов передачи нагрузки.
Кузов автотранспортного средства, включает корпус 1, раму в виде вертикальных стоек 2 соединенных с корпусом 1. Во внутренних полостях вертикальных стоек 2 установлены элементы передачи нагрузки 3, выполненные в виде разновеликих скоб 4, расположенных друг за другом и жестко соединенных между собой. На каждой последующей скобе 4, на ее внешней поверхности 5 жестко прикреплена втулка 6 с установленным в нее стержнем 7, принимающим на себя ударные нагрузки при авариях. При этом снабжен резьбой 8 стержень 9, установленный во втулки 6 частично по длине с возможностью восприятия на себя ударных нагрузок.
Устройство работает следующим образом. При эксплуатации устройства в аварийной ситуации на вертикальные стойки 2 приходится основное воздействие. Во внутренних полостях стоек 2, установлены скобы 4, соединенные между собой легкой сваркой, швами обеспечивающими передачу статических нагрузок, например силы Р (фиг.1). Сварные швы при действии силы P легко разрушаются и происходит сначала изгиб скобы 4 до соприкосновения со стержнем 7, запрессованным во втулку 6, затем деформация стержня 7 приводит к разрушению втулки 6 к срезу ее днища. Далее деформация скоб 4 приводит к их контакту с закрепленной резьбой во втулке 6 стержня 9, что сопровождается срезом резьбы 8 по длине ее контакта с втулкой 6 и происходит деформация всех трех скоб 4. При ударе по стойке 2 некоторым телом массой "m" максимальный прогиб равен:
где E - энергия удара, δ - «податливость» системы, т.е. прогиб под действием единичной силы приложенной в точку удара, равный для балки на шарнирных опорах:
a
где  - расстояние от опоры;
l - длина профиля подвергаемого изгибу;
Y - момент инерции сечения;
0
E - модуль упругости материала профиля;
P=1.
Максимальный прогиб будет при .
при P=1
(Справочник машиностроителя Т.З.Агамаров и др. под редацией С.В.Серенесина. М.: Машгиз, 1962 с.439-440).
Обычно массы внешних тел, взаимодействуют с кузовом при ударе, намного больше, чем масса балок, по этому величиной  - можно пренебречь. Отсюда следует что вместо (3) можно применить формулу:
Максимальное напряжение изгиба балки , где W - момент сопротивления и можно записать прогиб
T
T
При σ=σ в балке начинается пластическая деформация (здесь σ - - предел текучести) приравняв (4) и (5), получим
что энергия, расходуемая на изгиб до начала пластической деформации равна
Например, для швеллера №80
4
-7
4
Y=12,8 см=1,28·10 м
3
-6
3
W=4,75 см=4,75·10 м
; l=1 м;
Согласно формуле (6)
1
0
a
После развития пластической деформации прогиб может быстро возрастать. Если диаметр стержня 7 равен d, а длина участка , подвергается срезу l, то сила среза:
0
Предел текучести при касательных напряжениях  работа среза на длине l приближенно равна  и в данном примере при
0
1
-2
-2
; l=10 м; d=2·10 м
т.е. А=208 Дж и эта величина превышает энергию, затраченную на упругую деформацию изгиба. Если пластическая деформация происходит при величине энергии в 20-30 раз, превышающий упругую энергию, т.е. 360-540 Дж, то ее поглощение обеспечат четыре стержня 7 во втулках 6 с указанными параметрами. Можно расположить 2 стержня 7 на скобе 4 и два на скобе 4, на расстоянии ±0,2 см от центра скоб 4.
Для кузовов обычной конструкции вся энергия удара в аварийной ситуации расходуется на деформацию кузова, что и угрожает безопасности водителя. В кузове данной конструкции значительная часть энергии будет израсходована на разрушение нескольких предохранительных деталей, что уменьшает деформацию кузова и повышает безопасность в аварийных ситуациях.
Устройство находится на стадии технического предложения.