УСТРОЙСТВО ПРОТИВОПОДКАТНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE UNDERRUN PROTECTION DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам защиты при столкновениях транспортных средств, в частности к устройствам противоподкатной защиты.
Уровень техники
Стандартизация в области безопасности и требования со стороны общества стимулируют разработку различных решений, обеспечивающих безопасность транспортных средств, и в особенности коммерческих транспортных средств, таких как большегрузные транспортные средства. Они снабжаются устройствами противоподкатной защиты для снижения опасности нанесения травм людям, находящимся в транспортном средстве меньших размеров, которое сталкивается с большегрузным транспортным средством. Устройства противоподкатной защиты устанавливаются для поглощения энергии столкновения и для предотвращения или по меньшей мере снижения опасности для транспортного средства меньших размеров попасть под большегрузное транспортное средство. Решения в области противоподкатной защиты направлены прежде всего на защиту транспортных средств меньших размеров при лобовых столкновениях с целью снижения опасности для них попасть под большегрузное транспортное средство. Крупноразмерные большегрузные транспортные средства, такие как большие грузовики, часто имеют большой дорожный просвет между их нижними частями и дорожным полотном.
Обычно устройства противоподкатной защиты снабжаются жесткой конструкцией, устроенной таким образом, чтобы поглощать энергию за счет неупругой деформации его частей, часто вместе с деформацией частей сталкивающегося транспортного средства. Такие типы устройств могут существенно снизить нагрузки, действующие на людей, находящихся в столкнувшемся транспортном средстве, и соответственно снижают опасность травм.
Примеры известных устройств противоподкатной защиты можно найти в публикации WO 0012357, в которой описывается устройство, содержащее элемент противоподкатной защиты, установленный на поворотном элементе крепления. Как следует из документа WO 0012357, устройства противоподкатной защиты имеют поворотную конструкцию для обеспечения изменения дорожного просвета, и в этом документе описываются многочисленные примеры таких устройств, которые поворачиваются при столкновении.
Проблема известных устройств противоподкатной защиты заключается в том, что во многих реальных случаях столкновений зоны деформации слишком малы и не обеспечивают эффективной защиты при достаточно высоких скоростях.
Другая проблема существующих технических решений заключается в том, что устройство противоподкатной защиты может немного смещаться вверх из-за поворотной конструкции, и поэтому во многих сценариях столкновений сталкивающееся транспортное средство меньших размеров рискует попасть под большегрузное транспортное средство.
Поэтому целью настоящего изобретения является создание устройства противоподкатной защиты, в котором исключаются или по меньшей мере ослабляются вышеуказанные проблемы известных устройств.
Краткое изложение сущности изобретения
Первым объектом изобретения является устройство противоподкатной защиты для транспортного средства, содержащее балку, которая прикрепляется к элементу соединения с рамой (далее - соединительный элемент), обеспечивающему механическое крепление балки к раме транспортного средства, проходящей в продольном направлении. Соединительный элемент выполнен таким образом, чтобы в случае действия силы он смещался по существу параллельно горизонтальной плоскости.
Устройство противоподкатной защиты может содержать по меньшей мере два соединительных элемента, устроенных таким образом, чтобы они могли перемещаться независимо друг от друга. Кроме того, устройство может содержать деформируемый элемент, расположенный в направлении смещения балки. Устройство также содержит прямолинейный рельс, расположенный между каждым соединительным элементом и кронштейном. Устройство может также содержать криволинейный рельс, расположенный между каждым соединительным элементом и кронштейном.
Устройство также содержит деформируемую шайбу, являющуюся фиксатором для крепежных элементов, с помощью которых рельс крепится к кронштейну, причем шайба устроена таким образом, чтобы она разрушалась при определенной нагрузке для обеспечения перемещения соединительного элемента в горизонтальной плоскости с удерживанием его от перемещения в вертикальном направлении при действии такой нагрузки.
Другим объектом настоящего изобретения является транспортное средство, содержащее вышеописанное устройство противоподкатной защиты.
Еще одним объектом настоящего изобретения является крепежная деталь для использования в вышеописанном устройстве противоподкатной защиты.
Еще одним объектом настоящего изобретения является крепежный элемент для использования в вышеописанном устройстве противоподкатной защиты.
Еще одним объектом настоящего изобретения является разрушаемая шайба для использования в вышеописанном устройстве противоподкатной защиты.
Краткое описание чертежей
В нижеприведенном описании раскрываются частные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематический вид большегрузного автомобиля, снабженного устройством противоподкатной защиты, предлагаемым в настоящем изобретении;
на фиг.2 - схематический увеличенный вид устройства противоподкатной защиты, представленного на фиг.1;
на фиг.3а - увеличенный вид узла крепления для устройства противоподкатной защиты, представленного на фиг.1;
на фиг.3б - схематический увеличенный вид штифта с цилиндрической головкой, используемого для установки устройства противоподкатной защиты, представленного на фиг.1;
на фиг.3в - схематический вид сечения штифта с цилиндрической головкой и окружающих его частей устройства противоподкатной защиты, представленного на фиг.1;
на фиг.4 - схематический вид сверху другого варианта осуществления настоящего изобретения.
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1 ссылочный номер 1 обозначает в целом большегрузный коммерческий автомобиль (напр., тяжелый грузовик, газовоз, мусоровоз) и ссылочный номер 2 обозначает переднее устройство противоподкатной защиты, выполненное в соответствии с изобретением и прикрепленное к автомобилю 1. Автомобиль 1 содержит раму 5, колеса 4 и кабину 3 водителя. Кроме того, автомобиль содержит двигатель, коробку передач, элементы распределения мощности и другие компоненты, которые обычны для автомобиля, и полный их состав определяется функцией и типом автомобиля; они не представлены на чертежах, но специалист в данной области техники может легко их себе представить.
На фиг.2 представлен более подробный вид предлагаемого в настоящем изобретении устройства противоподкатной защиты. Балка 200 переднего устройства противоподкатной защиты показана вместе с частями рамы автомобиля для иллюстрации взаимного расположения соответствующих частей. Балка 200 устройства противоподкатной защиты прикреплена к соединительному элементу 202 (элементу соединения с рамой), который, в свою очередь, прикреплен к раме 204 автомобиля 1 непосредственно или с использованием дополнительных элементов. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения на раме 204 установлен кронштейн 205, и соединительный элемент 202 балки 200, в свою очередь, прикреплен к кронштейну 205. Между соединительным элементом 202 и кронштейном 205 может быть установлен рельс 201 для обеспечения возможности перемещения балки 200, соединительного элемента 202 и рельса 201 относительно кронштейна 205. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.2, движение будет поступательным. Балка 200 может быть изготовлена из жесткого материала, например из любого подходящего металла, такого как алюминий или сталь, или из армированной керамики.
На фиг.3а представлен более подробно вариант соединения рельса 201 с кронштейном 205. Такое соединение между рельсом 201 и кронштейном 205 обеспечивается с использованием одного или нескольких штифтов (крепежных элементов) 304 с цилиндрической головкой. Кронштейн 205 может быть снабжен одним или несколькими конструктивными элементами 305, в которые входят штифты с цилиндрическими головками и которые имеют соответствующие фланцы, служащие опорами для гаек 308 с резьбой, когда монтируется переднее устройство 210 противоподкатной защиты, содержащее балку 200, соединительный элемент 202 и рельс 201. Как можно видеть на фиг.3б, штифт 304 с цилиндрической головкой содержит цилиндрическую головку 306, стержень 309 и часть болта с резьбой (резьба не показана) на противоположном конце штифта, если смотреть со стороны части 306, для навинчивания гайки с резьбой при прикреплении штифта к кронштейну 205. Для обеспечения плотного прилегания может использоваться шайба 307. Такая шайба 307 может быть выполнена из волокна для обеспечения фрикционного сопротивления поступательному движению относительно кронштейна до определенного предела действующей силы. В результате, если легковой автомобиль или какое-либо другое транспортное средство врезается в переднее устройство 210 противоподкатной защиты, то при некоторой величине действующей силы шайба разрушается, и между частью 306 штифта и рельсом 201 не будет действовать сила трения или она будет мала, и переднее устройство 210 может перемещаться относительно кронштейна 205. Действующая сила, при которой шайба 307 разрушится, может быть заранее определена таким образом, чтобы начало действия зоны деформации соответствовало требованиям нормативных актов. На фиг.3в представлен вид поперечного сечения штифта 304 с цилиндрической головкой и рельса 201, из которого ясно, как штифт 304 крепится к рельсу 201, когда гайка тянет штифт 304 вверх, и шайба 307 прижимается к нижней стороне верхней части рельса 201.
Когда переднее устройство 210 противоподкатной защиты может перемещаться относительно рамы 204, как указано выше, может активизироваться другой энергопоглощающий механизм, такой как, например, трубчатый аварийный элемент 203, который можно видеть на фиг.2. Трубчатый аварийный элемент 203 имеет такую конструкцию, чтобы он мог деформироваться при воздействии на него сил, поглощая при этом энергию столкновения, например элемент 203 может быть выполнен таким образом, чтобы он мог складываться гармошкой, то есть иметь сминаемую конструкцию. В альтернативном варианте трубчатый аварийный элемент может быть снабжен демпфирующим элементом, таким как пневматический или гидравлический демпфирующий элемент (напр., как в системе подвески автомобиля). В переднем устройстве противоподкатной защиты вместо трубчатого аварийного элемента 203 может использоваться какое-либо другое устройство, обеспечивающее зону деформации. Например, штифты с цилиндрической головкой могут быть устроены таким образом, чтобы после разрушения шайб 304 они создавали определенное трение при движении по рельсу 201, и, таким образом, может быть обеспечено поглощение некоторой части энергии при столкновении. Аналогично, и другие элементы крепления, используемые для удерживания устройства 210 противоподкатной защиты на раме 5, 204, могут быть устроены таким образом, чтобы они создавали некоторое трение при столкновении для поглощения энергии.
Балка 200 может иметь различные подходящие формы, однако в любом случае она должна быть достаточно упругой, для того чтобы выдерживать без разрушения действующие на нее силы для передачи этих сил на элемент 203, обеспечивающий зону деформации. Балка 200 может быть соединена с конструкцией бампера (не показан), размещенного снаружи и закрывающего устройство 210 противоподкатной защиты, или же конструкция бампера может быть жестко соединена с какой-либо другой частью автомобили, например непосредственно с рамой 5, 204. Конструкция бампера предназначена для поглощения несильных ударов, например, при столкновении с грузами на погрузочно-разгрузочной площадке или с другим автомобилем на сравнительно небольшой скорости. Устройство 210 противоподкатной защиты вступает в действие, когда действующие силы превышают заданное пороговое значение, которое может быть установлено регулятивными нормами или выбираться на основе других важных соображений безопасности.
Предлагаемое в изобретении устройство действует следующим образом. Например, легковой автомобиль, сталкивающийся с большегрузным автомобилем, сначала ударяется в конструкцию бампера, и если действующие силы достаточно велики, бампер разрушается, и легковой автомобиль ударяется в устройство 210 противоподкатной защиты, находящееся позади бампера. Если действующие силы превышают установленное пороговое значение, шайбы 307, создающие трение между штифтами 304 с цилиндрической головкой и рельсом 201, разрушаются, и устройство 210 противоподкатной защиты начинает перемещаться поступательно относительно рамы 5, 204. Если силы, действующие при столкновении, достаточно велики, то в устройстве 210 противоподкатной защиты начинает работать деформируемый элемент, например аварийный трубчатый элемент, показанный на фиг.2, который поглощает энергию столкновения. Установленное пороговое значение нагрузки может составлять, например, 200 кН, однако могут устанавливаться и другие значения в зависимости от типа автомобиля 1.
Техническое решение, в котором устройство 210 противоподкатной защиты может перемещаться поступательно по существу параллельно раме 204, обеспечивает возможность большего хода устройства по сравнению с известными решениями, в которых осуществляется поворотное или маятниковое перемещение устройства; например маятник имеет определенную длину, и его смещение ограничивается расстоянием между дорожным полотном и точкой вращения. В рассмотренных вариантах осуществления изобретения максимальная величина поступательного перемещения устройства может составлять в общей сложности, например, 600 мм.
Достоинство предложенного технического решения заключается в том, что его действие мало зависит от того, в какое место балки 200 ударится сталкивающийся объект; в любом случае будет обеспечиваться эффективная защита противоподкатной защиты и эффективное распределение сил, действующих при столкновении. Например, для варианта с использованием рельса 201 штифтами с цилиндрической головкой могут восприниматься любые возможные мгновенные нагрузки. Независимо от сценария столкновения (по меньшей мере для большинства сценариев) действие устройства 201 противоподкатной защиты в соответствии с настоящим изобретением будет приводить к поступательному перемещению устройства. Однако в некоторых случаях силы, действующие на балку 200, будут таковы, что поступательное линейное перемещение в продольном направлении автомобиля не будет оптимальным решением, поскольку действующие силы будут действовать на устройства 210 в направлении внутрь к центру автомобиля. Например, боковые части рамы могут даже толкаться навстречу друг к другу. В этом случае может использоваться разрезная балка устройства противоподкатной защиты (переднего или заднего). Такая разрезная балка 200 показана на фиг.4, на котором представлен вид сверху предлагаемого в настоящем изобретении варианта устройства 210 противоподкатной защиты. Разрез показан линией 403, и две части балки 200 удерживаются вместе с помощью шарнирного элемента 404 на поверхности, обращенной в сторону сталкивающегося автомобиля, и фиксирующего элемента 402 на задней стороне балки 200. Фиксирующий элемент может формироваться, например, из неразрезного листа механически жесткого материала, который прикрепляется к балке 200 на каждом из ее концов и сгибается в форме буквы V, как это показано на виде сверху. По линии V-образной части в вертикальном направлении ее стороны удерживаются вместе с помощью подходящих крепежных элементов, например сварных швов, винтов, заклепок или болтов с гайками. При столкновении разрез начинает работать, при этом крепежные элементы, удерживающие стороны V-образной части, будут разрушаться и соответственно поглощать энергию столкновения. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором обеспечивается поглощение больших боковых сил, может использоваться криволинейный рельс 201, загибающийся внутрь к центру автомобиля в направлении назад. Этот вариант также схематически иллюстрируется на фиг.4. Балка 200 устройства противоподкатной защиты установлена непосредственно на криволинейном рельсе 401 или с использованием дополнительных элементов так же, как и в варианте, представленном на фиг.2. Криволинейный рельс, в свою очередь, установлен на кронштейне 205, устанавленном на раме 204 автомобиля. Конструкция кронштейна может быть изменена для обеспечения установки криволинейного рельса 401 в соответствии с радиусом его кривизны. Большие силы, действующие при столкновении по направлению внутрь, будут направляться внутрь за счет кривизны рельса 401, и балка 200 устройства противоподкатной защиты будет все более перемещаться к центру автомобиля по мере того, как будет действовать все большая сила. В этом случае уменьшается возможность смещения внутрь боковых частей рамы. В этом варианте перемещение также ограничено плоскостью, которая по существу параллельна дорожному полотну.
Разрезная балка 200 может использоваться во всех вариантах осуществления настоящего изобретения, в том числе и в вариантах с прямолинейным (фиг.2) и криволинейным (фиг.4) рельсами.
Другим достоинством изобретения является возможность легко и просто изменять положение устройства 210 противоподкатной защиты: например, его положение может быть изменено, если автомобиль 1 находится в зоне ограниченного маневрирования (напр., на пароме или на площадке для стоянки автомобилей). Это может быть осуществлено, например, путем отпускания гаек 308, удерживающих штифты 304 с цилиндрической головкой, и перемещения устройства 210 противоподкатной защиты в нужном направлении. В другом варианте может обеспечиваться автоматическое изменение положения устройства противоподкатной защиты, которое может осуществляться электрическим регулятором, расположенным, например, в кабине 3 или в любом другом подходящем месте автомобиля 1. В таком варианте могут использоваться электромеханические, пневматические или гидравлические исполнительные механизмы для привода фиксирующего элемента, удерживающего на месте переднего устройство 210 противоподкатной защиты, и перемещения устройства 210 в нужном направлении с использованием аналогичных исполнительных механизмов с дистанционным управлением.
Переднее устройство 210 противоподкатной защиты может быть собрано предварительно в виде модуля, который легко прикрепляется к раме 5, в результате чего можно снизить стоимость и/или время установки устройства на автомобиль. Предварительно собранный модуль может содержать и другие элементы, например фары, сигнализаторы поворота или другие элементы автомобиля, которые обычно размещаются на бампере или возле него.
Переднее устройство 210 противоподкатной защиты может иметь различные геометрические формы и размеры, и оно может комплектоваться различными крепежными средствами для различных типов и моделей автомобилей.
Хотя во всех вышеописанных вариантах осуществления изобретения рассматривается переднее устройство противоподкатной защиты, изобретение может использоваться также и для заднего устройства противоподкатной защиты.
Необходимо иметь в виду, что использование слов "содержит" ("содержащий") не исключает наличия и других элементов или стадий, кроме перечисленных, и указание элемента в единственном числе не исключает использования нескольких таких элементов. Далее, необходимо отметить, что использование ссылочных обозначений никоим образом не ограничивает объема, определяемого формулой изобретения, и что несколько "средств", "устройств" и "блоков" могут быть представлены одной единицей оборудования.
Вышеописанные варианты осуществления изобретения даются всего лишь в качестве примеров и никоим образом не ограничивают объем изобретения. Специалисту в данной области техники должны быть ясны и другие решения, применения, назначения и функции в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой.