ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к устройству кузовов с силовым каркасом салона в виде объемной конструкции из сваренных между собой полых силовых элементов, и предназначена для обеспечения повышения безопасности водителя и пассажиров в случае дорожно-транспортного происшествия.
Транспортное средство является источником повышенной опасности. В условиях роста плотности движения автомобильных потоков, мощности и скорости транспортных средств вероятность аварийной ситуации увеличивается.
Для снижения тяжести дорожно-транспортных происшествий транспортное средство должно соответствовать требованиям системы пассивной безопасности, важным элементом которой является кузов.
При аварии транспортного средства безопасная конструкция кузова должна сохранять пространство пассажирского салона в пределах, обеспечивающих выживание пассажиров и водителя. Для этого силовой каркас салона транспортного средства должен иметь максимальную жесткость и прочность.
Особенно проблема безопасности кузова касается легковых транспортных средств среднего и нижнего ценового сегмента. Силовой каркас кузова большинства легковых транспортных средств представляет собой сварную неразборную жесткую пространственную конструкцию, образованную деталями коробчатого сечения, изготовленными из листовой стали. Повышение безопасности кузова возможно за счет применения высокопрочных сталей, но это значительно увеличивает цену транспортного средства.
Известен защитный каркас кабины транспортного средства (авторское свидетельство на изобретение № 1093597SU, МПК B60R21/13, B62D33/06, опубл. 23.05.1984), содержащий передние и задние стойки, соединенные с верхними продольными и поперечными балками. Балки и стойки выполнены составными из тонкостенных прямолинейных отрезков труб. Между смежными отрезками установлены вставки, жестко соединенные с ними. Каждая вставка выполнена коленчатой формы с центральной сплошной перегородкой, в зоне которой присоединены отрезки труб, и, по меньшей мере, с двумя лучеобразными выступами, расположенными в отверстиях соединяемых отрезков труб. Начальный направляющий участок каждого выступа сопряжен с внутренней поверхностью отрезка трубы, а концевой участок расположен относительно последнего с зазором, плавно увеличивающимся в направлении конца выступа.
Недостатком указанного технического решения является недостаточная прочность и жесткость каркаса кабины из-за расположения усиливающих каркас вставок только в местах соединения силовых элементов.
Известен кузов автомобиля (патент на изобретение № 2096231RU, МПК B62D 29/04, B60R 21/00, опубл. 20.11.1997), выполненный в виде капсулы живучести, обладающий памятью первоначальной формы. Кузов содержит трубчатый силовой каркас в виде несущей пространственной конструкции и соединенную с каркасом армированную титановыми связями облицовку, выполненную из прочного эластичного материала, представляющего собой ряд поочередно склеенных друг с другом слоев, одни из которых состоят из бутадиенстирольного каучука, а другие из продукта сополимеризации поликарбоната с полиэтиленом. Обзорные стекла автомобиля, в том числе лобовое, выполнены бронированными.
Недостатком технического решения по патенту № 2096231RU является сложность и дороговизна его осуществления, что делает затруднительным применение его в массовом производстве транспортных средств.
В качестве прототипа принято транспортное средство (патент на изобретение № 2106996RU, МПК B62D 23/00, опубл. 20.03.1998), содержащее силовой агрегат, установленный на силовом каркасе несущего кузова автомобиля, включающем сваренные между собой и образующие объемную конструкцию полые силовые элементы, по крайней мере, частично заполненные элементами в виде сплошных виброшумодемпфирующих брусьев из металлического пористого газопроницаемого сетчатого волокнистого материала. Брусья беззазорно установлены в туннелях силовых элементов, их геометрическая форма соответствует траектории внутреннего пространства туннеля, в котором данный брус смонтирован.
Недостатками прототипа являются
недостаточное повышение пассивной безопасности транспортного средства, т.к. предлагаемые брусья из металлического пористого материала, установленные в туннелях силовых элементов, не обладают жесткостью и прочностью, достаточными для защиты кузова от деформации при дорожно-транспортном происшествии;
высокая трудоемкость процесса монтажа силового каркаса кузова транспортного средства, вызванная необходимостью дополнительно тратить время и ресурсы сначала на изготовление брусьев, а потом на установку их в силовые элементы до сварки последних. При этом необходимо отметить, что, как правило, силовые элементы каркаса транспортного средства имеют различные сложные сечения, а требования к технологии изготовления брусьев высоки из-за необходимости соблюдения условия точного соответствия геометрической формы брусьев траектории туннелей силовых элементов, в которые их устанавливают, а также точного соответствия размерам сечений туннелей, т.к. брусья в них должны быть установлены беззазорно.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение безопасности водителя и пассажиров транспортного средства в случае дорожно-транспортного происшествия.
Технический результат заключается в повышении пассивной безопасности транспортного средства за счет увеличения жесткости и прочности силового каркаса салона транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что в транспортном средстве, содержащем кузов, включающий силовой каркас салона, к которому прикреплены двери, при этом силовой каркас салона выполнен в виде объемной конструкции из сваренных между собой полых силовых элементов, заполненных наполнителем, а в каждой из дверей смонтирован полый подоконный силовой элемент, согласно полезной модели внутренняя поверхность полых силовых элементов каркаса салона покрыта жидкой резиной, к тому же внутри каждого из них установлен стальной пруток с рифленой поверхностью, на котором размещены центрующие элементы с отверстиями, причем прутки в местах контакта друг с другом соединены сваркой, кроме того, в качестве наполнителя использована предварительно разогретая до текучего состояния конструкционная пластмасса.
В частном случае выполнения полезной модели внутренняя поверхность полого подоконного силового элемента двери покрыта жидкой резиной, а внутри него установлен стальной пруток с рифленой поверхностью, на котором размещены центрующие элементы с отверстиями, кроме того, в качестве наполнителя использована предварительно разогретая до текучего состояния конструкционная пластмасса.
В качестве конструкционной пластмассы использован высокомолекулярный полиэтилен, или стеклопластик, или полиациталь.
Предлагаемое техническое решение поясняется следующими рисунками.
Фиг. 1 – условное изображение транспортного средства. Конструкция силового каркаса салона различных марок транспортных средств, а также в пределах их модельных рядов, может отличаться количеством полых силовых элементов, образующих каркас салона.
Фиг.2– условное изображение в разрезе силового элемента силового каркаса салона транспортного средства. Форма сечения силового элемента может быть различной. Центрующий элемент изображен в частном случае выполнения, а именно, с пазами.
Силовой каркас салона транспортного средства (фиг. 1) содержит сваренные между собой полые силовые элементы 1 (лонжероны), 2 (поперечины) и 3 (стойки), которые образуют единую жесткую неразъемную пространственную конструкцию.
Силовые элементы 1, 2 и 3 изготовлены из листовой стали и представляют собой замкнутые, преимущественно при помощи точечной сварки, пустотелые профили коробчатого сечения (фиг. 2), на поверхности которых расположены сквозные технологические отверстия (не показано).
Внутри каждого из силовых элементов 1, 2, 3 установлен стальной пруток 4с рифленой поверхностью. Положение прутка 4 ориентировочно по центру силового элемента обеспечивают размещенные на нем центрующие элементы 5, количество которых зависит от длины силового элемента.
Центрующий элемент 5 выполнен с отверстиями для свободного протекания расплавленного наполнителя. Расположение и форма отверстий может быть различной и определяется только технологическими предпочтениями.
Все стальные прутки 4 в местах контакта 8 друг с другом соединены сваркой. Таким образом, силовой каркас салона транспортного средства получает высокопрочную клетку.
Свободное пространство в силовых элементах заполнено наполнителем 6. Для наполнителя важно, чтобы он был прочным и устойчивым к ударным нагрузкам, нехрупким при низких температурах, не горючим, влагоустойчивым, не имел запаха при эксплуатации транспортного средства и обладал незначительной усадкой.
В качестве наполнителя 6использована конструкционная пластмасса, предварительно разогретая до текучего состояния. Например, высокомолекулярный полиэтилен, или стеклопластик, или полиациталь.
В настоящее время термин «конструкционная пластмасса» (иначе называемая инженерным пластиком) является устоявшимся и широко известным. Конструкционные пластмассы имеют лучшие механические, термические и технологические характеристики в отличие от других типов материалов, их ассортимент значителен и продолжает увеличиваться.
Рифленая поверхность стального прутка 4увеличивает его площадь и улучшает сцепление с наполнителем 6, что придает силовым элементам 1, 2, 3 дополнительную прочность.
При отвердевании наполнитель 6 уменьшается в объеме. Это может привести к зазору между ним и силовыми элементами 1, 2, 3, что отрицательно повлияет на прочность последних и может привести к увеличению шума при движении транспортного средства. Для устранения этого эффекта, до операций установки стального прутка 4 и заполнения наполнителем 6, внутреннюю поверхность силовых элементов покрывают жидкой резиной (не показано).
Жидкая резина обладает высокой способностью к сцеплению с любым материалом и надежно связывает наполнитель с силовыми элементами в монолитную прочную конструкцию.
Таким образом, силовой каркас салона транспортного средства представляет собой жесткую и высокопрочную силовую клетку. В случае аварии наполнитель защитит силовые элементы и в целом силовой каркас салона от сминания, а стальной пруток - от разрыва. Даже при очень больших ударных нагрузках салон транспортного средства сохранит пространство, необходимое для выживания водителя и пассажиров.
С целью дополнительной защиты водителя и пассажиров при аварии силовой подоконный элемент 7, установленный в каждой двери кузова транспортного средства, также представляет из себя монолитную конструкцию, описанную выше для силовых элементов 1, 2, 3, а именно его внутренняя поверхность покрыта жидкой резиной, внутри установлен стальной пруток 4 с рифленой поверхностью, на котором размещены центрующие элементы 5 с отверстиями, а в качестве наполнителя 6 использована предварительно разогретая до текучего состояния конструкционная пластмасса.
Предлагаемую конструкцию можно осуществить как при производстве транспортного средства, так и в автосервисах.
При производстве транспортного средства выполняют следующие операции.
Сначала внутренние поверхности силовых элементов 1, 2, 3 покрывают жидкой резиной методом холодного распыления через технологические отверстия, расположенные на поверхности силовых элементов.
После ее затвердевания устанавливают в силовой элемент через технологическое отверстие стальной пруток 4 с размещенными на нем центрующими элементами 5, придав прутку предварительно форму силового элемента. Затем в местах контакта 8 стальных прутков друг с другом их сваривают.
Далее герметизируют технологические отверстия, не используемые для заполнения силовых элементов наполнителем, после чего осуществляют заполнение последних наполнителем, предварительно разогретым до текучего состояния. Жидкий наполнитель быстро заполняет свободное пространство силовых элементов, свободно проходя через отверстия и/или пазы центрующих элементов. После отвердевания наполнителя конструкция готова к дальнейшей сборке транспортного средства.
В автосервисах сначала производят разборку салона, т.е. снимают все элементы для обеспечения доступа к силовому каркасу салона. Затем осуществляют доступ внутрь силовых элементов 1, 2, 3, например, путем выполнения отверстий на силовом элементе. Далее производят необходимые операции в указанной выше последовательности.
Предлагаемое техническое решение конструкции силовой клетки салона применимо также для укрепления кабины грузового транспортного средства и салона автобуса.
Монолитный жесткий и прочный силовой каркас салона транспортного средства повышает его пассивную безопасность. При любом столкновении – фронтальном, боковом, ударе сзади, смещение элементов конструкции транспортного средства в салон будет отсутствовать, либо минимизировано. Это не только снизит тяжесть телесных повреждений, но и поможет сохранить человеческие жизни.
Предлагаемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «новизна»,  т.к. из уровня техники не выявлены  решения того же назначения с предложенной совокупностью признаков.