RU204613U1

RU204613U1 - VEHICLE

Info

Publication number: RU204613U1
Application number: RU2021106187U
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Малухин
Original assignee: Сергей Иванович Малухин
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-06-01

Abstract

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к устройству кузова с силовым каркасом салона в виде объемной конструкции из сваренных между собой полых силовых элементов (1), (2), (3) и предназначена для обеспечения повышения безопасности водителя и пассажиров в случае дорожно-транспортного происшествия. Внутри каждого из элементов (1), (2), (3) установлен стальной пруток (4) с рифленой поверхностью. Центрующие элементы (5) обеспечивают положение прутка (4) ориентировочно по центру силового элемента. Прутки (4) в местах контакта (8) друг с другом соединены сваркой. Свободное пространство в элементах (1), (2), (3) заполнено наполнителем (6) из конструкционной пластмассы, предварительно разогретой до текучего состояния. Внутренняя поверхность элементов (1), (2), (3) покрыта жидкой резиной для исключения зазора между ними и наполнителем (6). Силовой каркас салона транспортного средства представляет собой жесткую и высокопрочную силовую клетку, защищенную от сминания и разрыва при аварии. Повышена пассивная безопасность транспортного средства. 2 з.п. ф-лы, 2 фиг.The utility model relates to the automotive industry, namely to a body structure with a load-bearing frame of the passenger compartment in the form of a volumetric structure made of hollow load-bearing elements welded together (1), (2), (3) and is intended to ensure an increase in the safety of the driver and passengers in the event of road traffic. transport accident. Inside each of the elements (1), (2), (3), a steel bar (4) with a corrugated surface is installed. Centering elements (5) ensure the position of the bar (4) approximately in the center of the load-bearing element. The rods (4) at the points of contact (8) are connected to each other by welding. The free space in the elements (1), (2), (3) is filled with a filler (6) made of structural plastic, preheated to a fluid state. The inner surface of the elements (1), (2), (3) is covered with liquid rubber to eliminate the gap between them and the filler (6). The power frame of the vehicle interior is a rigid and high-strength power cage, protected from crushing and rupture in an accident. The passive safety of the vehicle has been increased. 2 c.p. f-crystals, 2 fig.

Description

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.The utility model relates to the automotive industry, namely to the construction of bodies with a load-bearing frame of the cabin in the form of a volumetric structure made of hollow load-bearing elements welded together, and is intended to ensure increased safety of the driver and passengers in the event of a traffic accident.

Транспортное средство является источником повышенной опасности. В условиях роста плотности движения автомобильных потоков, мощности и скорости транспортных средств вероятность аварийной ситуации увеличивается.The vehicle is a source of increased danger. With the growth of the traffic density of automobile streams, the power and speed of vehicles, the probability of an emergency situation increases.

Для снижения тяжести дорожно-транспортных происшествий транспортное средство должно соответствовать требованиям системы пассивной безопасности, важным элементом которой является кузов.To reduce the severity of road accidents, a vehicle must meet the requirements of a passive safety system, an important element of which is the body.

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.In the event of a vehicle crash, the safe body structure must keep the passenger compartment space within limits for the survival of passengers and the driver. For this, the power frame of the vehicle interior must have maximum rigidity and strength.

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.Especially the problem of body safety concerns light vehicles of the middle and lower price segment. The power frame of the body of most passenger vehicles is a welded non-separable rigid spatial structure formed by box-section parts made of sheet steel. Improving the safety of the body is possible due to the use of high-strength steels, but this significantly increases the price of the vehicle.

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.Known protective frame of the vehicle cab (inventor's certificate No. 1093597SU, IPC B60R21 / 13, B62D33 / 06, publ. 05/23/1984), containing the front and rear struts connected to the upper longitudinal and transverse beams. Beams and struts are made of thin-walled straight pipe sections. Inserts are installed between adjacent segments, rigidly connected to them. Each insert is made of an elbow shape with a central solid partition, in the area of which pipe sections are connected, and at least two radial protrusions located in the openings of the pipe sections being connected. The initial guide section of each protrusion is mated with the inner surface of the pipe segment, and the end section is located relative to the latter with a gap that gradually increases towards the end of the protrusion.

Недостатком указанного технического решения является недостаточная прочность и жесткость каркаса кабины из-за расположения усиливающих каркас вставок только в местах соединения силовых элементов.The disadvantage of this technical solution is the insufficient strength and rigidity of the cab frame due to the location of the reinforcing inserts for the frame only at the junction of the power elements.

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.Known car body (patent for invention No. 2096231RU, IPC B62D 29/04, B60R 21/00, publ. 20.11.1997), made in the form of a vitality capsule, having a memory of the original shape. The body contains a tubular load-bearing frame in the form of a supporting spatial structure and a lining reinforced with titanium bonds connected to the frame, made of a strong elastic material, which is a series of layers alternately glued to each other, some of which consist of styrene-butadiene rubber, and others from the copolymerization product of polycarbonate with polyethylene. The sight glass of the car, including the windshield, is armored.

Недостатком технического решения по патенту № 2096231RU является сложность и дороговизна его осуществления, что делает затруднительным применение его в массовом производстве транспортных средств.The disadvantage of the technical solution according to patent No. 2096231RU is the complexity and high cost of its implementation, which makes it difficult to use it in the mass production of vehicles.

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.A vehicle (patent for invention No. 2106996RU, IPC B62D 23/00, publ. 03/20/1998) was adopted as a prototype, containing a power unit mounted on a load-bearing frame of a car body, including hollow load-bearing elements welded together and forming a volumetric structure, at least partially filled with elements in the form of solid vibration-noise-damping bars made of metal porous gas-permeable mesh fibrous material. The bars are installed without clearance in the tunnels of the load-bearing elements; their geometric shape corresponds to the trajectory of the inner space of the tunnel in which this bar is mounted.

Недостатками прототипа являютсяThe disadvantages of the prototype are

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;insufficient increase in the passive safety of the vehicle, tk. the proposed bars made of metal porous material, installed in the tunnels of the load-bearing elements, do not have the rigidity and strength sufficient to protect the body from deformation in a road accident;

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.the high labor intensity of the process of installing the power frame of the vehicle body, caused by the need to spend additional time and resources, first on the manufacture of beams, and then on their installation into the power elements before welding the latter. It should be noted that, as a rule, the power elements of the vehicle frame have different complex sections, and the requirements for the technology of manufacturing the beams are high due to the need to comply with the condition of the exact correspondence of the geometric shape of the beams to the trajectory of the tunnels of the power elements in which they are installed, as well as exact correspondence to the dimensions of the cross-sections of the tunnels, since the bars in them must be installed without backlash.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение безопасности водителя и пассажиров транспортного средства в случае дорожно-транспортного происшествия.The task of the proposed utility model is to improve the safety of the driver and passengers of the vehicle in the event of a road accident.

Технический результат заключается в повышении пассивной безопасности транспортного средства за счет увеличения жесткости и прочности силового каркаса салона транспортного средства.The technical result consists in increasing the passive safety of the vehicle by increasing the rigidity and strength of the power frame of the vehicle interior.

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.The specified technical result is achieved by the fact that in a vehicle containing a body, including a power frame of the cabin, to which the doors are attached, while the power frame of the cabin is made in the form of a volumetric structure of welded hollow power elements filled with filler, and in each of the doors a hollow window-sill power element is mounted, according to the utility model, the inner surface of the hollow power elements of the cabin frame is covered with liquid rubber, in addition, a steel bar with a corrugated surface is installed inside each of them, on which centering elements with holes are placed, and the rods are in contact with each other connected by welding, in addition, structural plastic preheated to a fluid state is used as a filler.

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.In the particular case of the utility model, the inner surface of the hollow window-sill power element of the door is covered with liquid rubber, and a steel bar with a corrugated surface is installed inside it, on which centering elements with holes are placed, in addition, structural plastic preheated to a fluid state is used as a filler.

В качестве конструкционной пластмассы использован высокомолекулярный полиэтилен, или стеклопластик, или полиациталь.High molecular weight polyethylene, or fiberglass, or polyacital is used as a structural plastic.

Предлагаемое техническое решение поясняется следующими рисунками.The proposed technical solution is illustrated by the following figures.

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.FIG. 1 - a conventional image of a vehicle. The design of the power frame of the cabin of various brands of vehicles, as well as within their model ranges, may differ in the number of hollow power elements that form the frame of the cabin.

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.Fig. 2 is a schematic sectional view of the load-bearing element of the load-bearing frame of the vehicle interior. The cross-sectional shape of the load-bearing element can be different. The centering element is shown in a particular case of execution, namely, with grooves.

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. The power frame of the vehicle interior (Fig. 1) contains welded together hollow power elements 1 (spars), 2 (cross members) and 3 (struts), which form a single rigid one-piece spatial structure.

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). Power elements 1, 2 and 3 are made of sheet steel and are closed, mainly by means of spot welding, hollow box-section profiles (Fig. 2), on the surface of which there are through technological holes (not shown).

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.Inside each of the power elements 1, 2, 3, a steel bar 4 with a corrugated surface is installed. The position of the rod 4 approximately in the center of the power element is provided by the centering elements 5 placed on it, the number of which depends on the length of the power element.

Центрующий элемент 5 выполнен с отверстиями для свободного протекания расплавленного наполнителя. Расположение и форма отверстий может быть различной и определяется только технологическими предпочтениями.Centering element 5 is made with holes for free flow of molten filler. The location and shape of the holes can be different and is determined only by technological preferences.

Все стальные прутки 4 в местах контакта 8 друг с другом соединены сваркой. Таким образом, силовой каркас салона транспортного средства получает высокопрочную клетку.All steel rods 4 at the points of contact 8 are connected by welding. Thus, the power frame of the vehicle interior receives a high-strength cage.

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.The free space in the load-bearing elements is filled with filler 6. It is important for the filler that it is strong and shock-resistant, non-fragile at low temperatures, non-flammable, moisture-resistant, odorless during vehicle operation and has little shrinkage.

В качестве наполнителя 6использована конструкционная пластмасса, предварительно разогретая до текучего состояния. Например, высокомолекулярный полиэтилен, или стеклопластик, или полиациталь. As a filler 6, a structural plastic, preheated to a fluid state, is used. For example, high molecular weight polyethylene, or fiberglass, or polyacital.

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.Nowadays, the term "engineering plastic" (otherwise called engineering plastic) is well established and widely known. Engineering plastics have better mechanical, thermal and technological characteristics than other types of materials, their range is significant and continues to grow.

Рифленая поверхность стального прутка 4увеличивает его площадь и улучшает сцепление с наполнителем 6, что придает силовым элементам 1, 2, 3 дополнительную прочность.The corrugated surface of the steel bar 4 increases its area and improves adhesion to the filler 6, which gives the strength elements 1, 2, 3 additional strength.

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).When curing, the filler 6 decreases in volume. This can lead to a gap between it and the power elements 1, 2, 3, which will negatively affect the strength of the latter and can lead to an increase in noise when the vehicle is moving. To eliminate this effect, before the operations of installing the steel bar 4 and filling with filler 6, the inner surface of the power elements is covered with liquid rubber (not shown).

Жидкая резина обладает высокой способностью к сцеплению с любым материалом и надежно связывает наполнитель с силовыми элементами в монолитную прочную конструкцию. Liquid rubber has a high ability to adhere to any material and reliably binds the filler to the load-bearing elements into a monolithic strong structure.

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.Thus, the power frame of the vehicle interior is a rigid and high-strength power cage. In the event of an accident, the filler will protect the load-bearing elements and, in general, the load-carrying frame of the cabin from creasing, and the steel bar from rupture. Even at very high shock loads, the vehicle interior will retain the space necessary for the survival of the driver and passengers.

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.For the purpose of additional protection of the driver and passengers in an accident, the power window sill 7 installed in each door of the vehicle body is also a monolithic structure described above for the power elements 1, 2, 3, namely, its inner surface is covered with liquid rubber, inside a steel bar 4 with a corrugated surface is installed, on which centering elements 5 with holes are placed, and a structural plastic preheated to a fluid state is used as a filler 6.

Предлагаемую конструкцию можно осуществить как при производстве транспортного средства, так и в автосервисах.The proposed design can be implemented both in the production of a vehicle and in car services.

При производстве транспортного средства выполняют следующие операции.In the manufacture of a vehicle, the following operations are performed.

Сначала внутренние поверхности силовых элементов 1, 2, 3 покрывают жидкой резиной методом холодного распыления через технологические отверстия, расположенные на поверхности силовых элементов.First, the inner surfaces of the power elements 1, 2, 3 are covered with liquid rubber by cold spraying through the technological holes located on the surface of the power elements.

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.After it has hardened, a steel bar 4 with centering elements 5 placed on it is installed in the power element through the technological hole, giving the bar the shape of a power element in advance. Then, in the places of contact of 8 steel bars with each other, they are welded.

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.Next, the technological openings that are not used for filling the power elements with filler are sealed, after which the latter are filled with filler preheated to a fluid state. The liquid filler quickly fills the free space of the load-bearing elements, freely passing through the holes and / or grooves of the centering elements. After the filler has cured, the structure is ready for further assembly of the vehicle.

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.In car services, the interior is disassembled first, i.e. remove all elements to provide access to the power frame of the cabin. Then, the inside of the load-bearing elements 1, 2, 3 is accessed, for example, by making holes on the load-bearing element. Next, perform the necessary operations in the above sequence.

Предлагаемое техническое решение конструкции силовой клетки салона применимо также для укрепления кабины грузового транспортного средства и салона автобуса.The proposed technical solution for the structure of the power cage of the passenger compartment is also applicable for strengthening the cab of a cargo vehicle and the passenger compartment of a bus.

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. The monolithic rigid and durable power frame of the vehicle interior increases its passive safety. In any collision - frontal, side, rear impact, the displacement of the vehicle's structural elements into the passenger compartment will be absent or minimized. This will not only reduce the severity of injuries, but will also help save lives.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию полезной модели «новизна», т.к. из уровня техники не выявлены решения того же назначения с предложенной совокупностью признаков. The proposed technical solution meets the criterion of the utility model "novelty", because from the prior art, no solutions have been identified for the same purpose with the proposed set of features.

Claims

1. A vehicle containing a body, including a power frame of the cabin, to which the doors are attached, while the power frame of the cabin is made in the form of a volumetric structure of hollow load-bearing elements welded together, filled with filler, and a hollow window-sill load-bearing element is mounted in each of the doors, characterized in that the inner surface of the hollow power elements of the cabin frame is covered with liquid rubber, in addition, a steel bar with a corrugated surface is installed inside each of them, on which centering elements with holes are placed, and the rods are connected by welding at the points of contact with each other, in addition , structural plastic, preheated to a fluid state, is used as a filler.

2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the inner surface of the hollow window-sill power element of the door is covered with liquid rubber, and a steel bar with a corrugated surface is installed inside it, on which centering elements with holes are placed, in addition, it is preliminarily used as a filler structural plastic heated to a fluid state.

3. A vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that high molecular weight polyethylene, or fiberglass, or polyacital is used as a structural plastic.