RU2606431C2

RU2606431C2 - Device for relieving impact loads during vehicles towing

Info

Publication number: RU2606431C2
Application number: RU2015117681A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Михайлович Болотов; Владимир Геннадьевич Болотов; Владислав Геннадьевич Болотов
Original assignee: Геннадий Михайлович Болотов; Владимир Геннадьевич Болотов; Владислав Геннадьевич Болотов
Priority date: 2015-05-12
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2017-01-10
Also published as: RU2015117681A

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, namely to towing devices. Towing device comprises towing rope or belt with hooks on ends, two hollow cylinders, having hooks and rings for connection with vehicles lugs. Cylinders have moving rods with installed on them cylindrical compression springs in amount of one and more springs on each rod. Every next spring has stiffness, higher than previous, which during vehicle towing leads to towing device cylinders springs serial compression. At jerking alternate compression of springs provides smooth acceleration of towed vehicle and its smooth towing during movement.

EFFECT: higher device operating performances and its service life by reducing dynamic loads at vehicle breakaway and during its movement.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к области буксирных устройств с цилиндрическими пружинами сжатия, и предназначено для плавного трогания с места буксируемого транспортного средства в ответ на рывок буксировщика и для дальнейшей плавной буксировки по пересеченной местности.The invention relates to vehicles, in particular to the field of towing devices with coil compression springs, and is intended for smooth moving away from the place of the towed vehicle in response to a towing jerk and for further smooth towing over rough terrain.

Известно устройство с пружинным амортизатором, содержащее шток с цилиндрической пружиной сжатия, служащее для смягчения рывков транспортного средства (Журнал «Катера и яхты», №1 (29), 1971 г.) [1].A device with a spring shock absorber containing a rod with a cylindrical compression spring, used to mitigate jerks of the vehicle (Journal "Boats and Yachts", No. 1 (29), 1971) [1].

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает широкого диапазона работы ввиду того, что основным элементом конструкции является одна цилиндрическая пружина сжатия, жесткость которой должна подбираться в зависимости от сил, действующих на пружину, и от массы транспортного средства. Поэтому устройство работает эффективно только в зависимости от определенной величины воздействия силы. В противном случае, при увеличении силы воздействия на устройство, оно не будет выполнять своего назначения - снижения воздействия внешних сил на транспортное средство, потому что витки пружины сомкнутся, и она не будет обеспечивать упругую связь между двумя транспортными средствами.A disadvantage of the known device is that it does not provide a wide range of operation due to the fact that the main structural element is one cylindrical compression spring, the rigidity of which must be selected depending on the forces acting on the spring and on the mass of the vehicle. Therefore, the device operates efficiently only depending on a certain amount of force. Otherwise, with an increase in the force acting on the device, it will not fulfill its purpose of reducing the impact of external forces on the vehicle, because the coil of the spring will close, and it will not provide an elastic connection between the two vehicles.

Наиболее близким из известных технических решений является буксирное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее шаровые опоры, полусферы, дополнительные опорные полусферы и подпружиненные штоки, подвижно установленные в отверстия шаровых опор (авторское свидетельство СССР №1500512, кл. В60D 1/02 от 15.08.1989) [2].The closest known technical solutions is the towing device, selected as a prototype, containing ball bearings, hemispheres, additional support hemispheres and spring rods, movably mounted in the holes of the ball bearings (USSR author's certificate No. 15000012, class B60D 1/02 of 15.08. 1989) [2].

Недостатком его является сложность конструкции, вследствие чего создаются дополнительные трудности при изготовлении шаровых опор и полусфер, и, в целом, всего устройства.Its disadvantage is the design complexity, which creates additional difficulties in the manufacture of ball bearings and hemispheres, and, in general, the entire device.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных качеств устройства, расширение интервала масс буксируемых транспортных средств, а также снижение действия ударных нагрузок на их элементы за счет повышения надежности и эффективности работы предлагаемого устройства, при одновременном обеспечении его компактности и легкости, и, в связи с этим, сохранение целостности буксирных тросов (ремней) во время рывков.An object of the invention is to improve the performance of the device, expand the range of masses of towed vehicles, and also reduce the impact of shock loads on their elements by increasing the reliability and efficiency of the proposed device, while ensuring its compactness and lightness, and, therefore, maintaining the integrity of tow cables (belts) during jerking.

Поставленная задача достигается в предлагаемом буксирном устройстве, содержащем буксирный трос (ремень) с крюками на его концах и два полых цилиндра, соединенных с концами этого же троса и имеющих амортизационные элементы в виде цилиндрических пружин сжатия различной жесткости, надетых на штоки (по одной и более). Пустотелые цилиндры и штоки имеют крюки и кольца для соединения с проушинами буксировщика и буксирным тросом, а опорные площадки штоков, в которые упираются пружины, имеют по окружности пластиковые кольца для центрирования штоков в цилиндрах и лучшего их скольжения при буксировке, а также для уменьшения истирания опорных площадок штоков и внутренних поверхностей цилиндров. Оси штоков проходят через отверстия в днищах цилиндров, своими концами с резьбой вкручены в опорные площадки штоков и законтрены гайками с шайбами гровера, причем для исключения ударов этих гаек о крышки цилиндров, в последних установлены резиновые или пластиковые кольца для упора в них опорных площадок штоков во время работы буксирных пружин. В нижних частях цилиндров (днищах) имеются отверстия для прохождения в них штоков. В эти же отверстия впрессованы пластиковые втулки, через которые с зазором проходят оси штоков.The task is achieved in the proposed towing device containing a tow rope (belt) with hooks at its ends and two hollow cylinders connected to the ends of the same cable and having shock absorbing elements in the form of cylindrical compression springs of different stiffness, worn on rods (one or more ) Hollow cylinders and rods have hooks and rings for connecting with towing eyes and a tow rope, and the bearing pads of the rods against which the springs abut have plastic rings on the circumference to center the rods in the cylinders and better slip when towing, as well as to reduce abrasion of the supporting pads of rods and internal surfaces of cylinders. The axis of the rods pass through the holes in the bottoms of the cylinders, screwed at the ends of the rods of the rods with their threaded ends and locked with nuts and washers on the rover, and to prevent these nuts from hitting the cylinder covers, rubber or plastic rings are installed in the latter to stop the rod support pads in them operating time of tow springs. In the lower parts of the cylinders (bottoms) there are holes for the passage of rods in them. Plastic bushings are pressed into these holes through which the axis of the rods pass with a gap.

Сопоставительный анализ с прототипом позволил сделать вывод о том, что заявленное техническое решение обладает новизной, так как в отличие от прототипа, установленные на каждом штоке пружины, обладают различной жесткостью, за счет чего буксирное устройство работает с лучшей динамической характеристикой благодаря последовательности в работе этих пружин. То есть при рывке буксировщика вначале сжимается пружина, имеющая меньшую жесткость, а к концу ее полного сжатия начинает сжиматься другая пружина, имеющая большую жесткость, и так далее, тогда как в известном устройстве пружины, установленные по обе стороны шаровых опор, имеют одинаковую жесткость и при их малой жесткости, обе пружины мгновенно сжимаются («схлопываются»), после чего рывок буксируемого транспортного средства неизбежен. В случае большой жесткости пружин, они либо недостаточно сжимаются, либо не сжимаются вовсе, и также не сглаживают последствия рывка.Comparative analysis with the prototype allowed us to conclude that the claimed technical solution has novelty, since, unlike the prototype, the springs installed on each rod have different stiffness, due to which the towing device works with better dynamic response due to the sequence in the operation of these springs . That is, when the towbar is jerked, a spring having a lower rigidity is first compressed, and towards the end of its full compression another spring with a higher rigidity begins to compress, and so on, whereas in a known device, springs installed on both sides of the ball bearings have the same rigidity and at their low rigidity, both springs instantly compress (“collapse”), after which a jerk of a towed vehicle is inevitable. In the case of high stiffness of the springs, they are either not compressed enough, or not compressed at all, and also do not smooth out the consequences of the jerk.

Установленные на штоках каждого цилиндра предлагаемого буксирного устройства по две или более пружин различной жесткости, значительно увеличивают интервал по массам буксируемых транспортных средств (от легкового автомобиля до внедорожника), причем без снижения динамических характеристик и комфортности вождения.Two or more springs of different stiffnesses installed on the rods of each cylinder of the proposed towing device significantly increase the mass spacing of towed vehicles (from a passenger car to an SUV), without reducing dynamic performance and driving comfort.

Техническое решение задачи поясняется чертежами:The technical solution to the problem is illustrated by the drawings:

Фиг. 1 - Общий вид буксирного устройства.FIG. 1 - General view of the towing device.

Фиг. 2 - Первая ступень работы буксирного устройства - «Начало рывка»: плавное трогание с места буксируемого автомобиля малой массы.FIG. 2 - The first step in the operation of the towing device - “Start of the jerk”: smooth starting from the place of the towed small car.

Фиг. 3 - Вторая ступень работы буксирного устройства - «Продолжение рывка»: состояние пружин в первом цилиндре перед началом сжатия третьей пружины второго цилиндра.FIG. 3 - The second stage of the towing device - “Continuation of the jerk”: the state of the springs in the first cylinder before the compression of the third spring of the second cylinder.

Буксирное устройство состоит из двух цилиндров 1 и 2 с навинченными на них крышками 3 и 4, имеющими кольцо 5 (на крышке 3), служащее для сцепления с крюком 6 буксирного троса (ремня) 7, и крюк 8 (на крышке 4), служащий для соединения с проушиной транспортного средства. В крышках 3 и 4 ввинчены стальные болты 9 и 10, которые своими острыми концами входят в тела цилиндров 1 и 2 и предохраняют крышки 3 и 4 от откручивания во время буксировки.The towing device consists of two cylinders 1 and 2 with the caps 3 and 4 screwed on them, having a ring 5 (on the cover 3), which serves to engage the hook 6 of the tow rope (belt) 7, and a hook 8 (on the cover 4), which serves to connect with the eye of the vehicle. In caps 3 and 4, steel bolts 9 and 10 are screwed in, which with their sharp ends enter the bodies of cylinders 1 and 2 and protect the caps 3 and 4 from unscrewing during towing.

В цилиндрах 1 и 2 установлены штоки 11 и 12, оси которых с зазором проходят через центральные отверстия 13 и 14 в днищах цилиндров со вставленными в эти отверстия пластиковыми втулками 15 и 16. Шток 11 имеет на одном конце крюк 17 для присоединения к проушине транспортного средства, а на другом - опорную площадку 18, имеющую по своей окружности кольцевую проточку, в которую вставлено пластиковое кольцо 19 для уменьшения истирания поверхности опорной площадки 18 и внутренней поверхности цилиндра 1, а также для улучшения скольжения во время работы буксирного устройства. В опорную площадку 18 вкручен второй конец штока 11 и закреплен контргайкой 20 с шайбой гровера. Для исключения контакта контргайки 20 с внутренней поверхностью крышки 3 опорная площадка 18 упирается в пластиковое кольцо 21 с кольцевым вырезом 22, глубина которого превышает толщину контргайки 20.In the cylinders 1 and 2, rods 11 and 12 are installed, the axes of which pass through the central holes 13 and 14 in the cylinder bottoms with plastic sleeves 15 and 16 inserted into the holes. The rod 11 has a hook 17 at one end for connection to the vehicle’s eye and on the other, a support platform 18, having an annular groove around its circumference, into which a plastic ring 19 is inserted to reduce the abrasion of the surface of the support platform 18 and the inner surface of the cylinder 1, as well as to improve sliding during operation of the towing vehicle th device. The second end of the rod 11 is screwed into the support platform 18 and secured with a lock nut 20 with a Grover washer. To prevent contact of the lock nut 20 with the inner surface of the cover 3, the support platform 18 abuts against a plastic ring 21 with an annular cutout 22, the depth of which exceeds the thickness of the lock nut 20.

Аналогично штоку 11 шток 12 цилиндра 2 имеет на одном конце кольцо 23 для соединения с крюком 24 буксирного троса 7, а на другом - резьбу, с помощью которой он соединен с опорной площадкой 25 и законтрен гайкой 26 с шайбой гровера. Для уменьшения истирания внутренней поверхности цилиндра 2 и опорной площадки 25 последняя имеет пластиковое кольцо 27 и опирается на пластиковое или резиновое кольцо 28.Similarly to the stem 11, the rod 12 of the cylinder 2 has a ring 23 at one end for connecting to the hook 24 of the towing cable 7, and at the other end there is a thread by means of which it is connected to the support platform 25 and locked by a nut 26 with a grover washer. To reduce the abrasion of the inner surface of the cylinder 2 and the bearing pad 25, the latter has a plastic ring 27 and rests on a plastic or rubber ring 28.

Концы цилиндрических пружин сжатия 29, 30, 31 и 32 заправлены в металлические или пластиковые стаканы 33, 34, 35, 36, 37 и 38 для осуществления через них плотного контакта.The ends of the compression coil springs 29, 30, 31 and 32 are tucked into metal or plastic cups 33, 34, 35, 36, 37 and 38 to make tight contact through them.

Предлагаемая конструкция буксирного устройства работает следующим образом.The proposed design of the towing device operates as follows.

При трогании с места буксировщика, соединенного с буксируемым транспортным средством массой 0,8-1,2 тонны, шток 11 цилиндра 1 начинает перемещаться в сторону движения буксировщика. При этом первой начинает сжиматься пружина 29, как имеющая наименьшую жесткость. К моменту полного сжатия витков пружины 29 буксируемое транспортное средство еще стоит на месте, но оно уже получило импульс силы, равный силе сжатия пружины 29. Далее начинает сжиматься пружина 30 и, преодолевая оставшееся сопротивление массы буксируемого автомобиля, мягко сдвигает транспортное средство с места (Фиг. 2).When moving away from a towing vehicle connected to a towed vehicle weighing 0.8-1.2 tons, the rod 11 of the cylinder 1 begins to move in the direction of movement of the towing vehicle. In this case, the spring 29 begins to compress first, as having the smallest rigidity. By the moment of full compression of the coils of the spring 29, the towed vehicle still stands still, but it has already received a force impulse equal to the compression force of the spring 29. Next, the spring 30 begins to compress and, overcoming the remaining mass resistance of the towed vehicle, gently moves the vehicle from its place (Fig. . 2).

При наборе скорости автомашин пружины 29 и 30 разжимаются, и дальнейшая буксировка осуществляется, как обычно, с неравномерной скоростью транспортных средств, во время которой наблюдаются небольшие рывки и появляются динамические нагрузки, объясняющиеся тем, что транспортные средства то сближаются, то удаляются друг от друга, вследствие чего натяжение буксирного троса все время меняется, однако эти нагрузки исключает или сводит к минимуму только одна пружина 29.When picking up the speed of the cars, the springs 29 and 30 are unclenched, and further towing is carried out, as usual, with an uneven speed of the vehicles, during which small jerks are observed and dynamic loads appear, due to the fact that the vehicles are approaching, then moving apart as a result, the tension of the tow rope changes all the time, however, only one spring 29 eliminates or minimizes these loads.

При начальном рывке буксировщика, соединенного с буксируемым транспортным средством массой 1,5-3,0 тонны, пружины 29 и 30 предлагаемого устройства мгновенно сжимаются, передавая на стоящее транспортное средство усилие, равное силе сжатия этих пружин (Фиг. 3), далее начинает сжиматься пружина 31 (на чертежах сжатие не показано), передавая буксируемому транспортному средству дополнительное усилие, равное усилию сжатия этой пружины, и только к моменту начала сжатия пружины 32 буксируемое транспортное средство плавно сдвигается с места.At the initial jerk of the towbar connected to a towed vehicle weighing 1.5-3.0 tons, the springs 29 and 30 of the proposed device instantly compress, transmitting to a standing vehicle a force equal to the compression force of these springs (Fig. 3), then begins to compress spring 31 (compression is not shown in the drawings), transmitting an additional force equal to the compression force of this spring to the towed vehicle, and only by the moment the spring 32 begins to compress, the towed vehicle smoothly moves.

Таким образом, предлагаемое буксирное устройство компактно, имеет небольшой вес и обеспечивает работу в широком диапазоне переменных нагрузок с высоким КПД сглаживания рывков, что позволяет увеличить интервал по массам буксируемых транспортных средств, улучшить комфортность и свободу движения за счет значительного снятия напряжения водителей буксируемых автомобилей и увеличить скорость буксировки.Thus, the proposed towing device is compact, light in weight and provides operation in a wide range of variable loads with high jerking smoothing efficiency, which allows to increase the interval between the masses of towed vehicles, improve comfort and freedom of movement due to significant stress relief of towed car drivers and increase towing speed.

Claims

A towing device comprising a towing cable or a belt with hooks at the ends, two hollow cylinders having hooks and rings for connecting to the eyes of vehicles and containing movable rods with cylindrical compression springs installed on them in the amount of one spring or more on each rod, characterized in that, in order to improve the operational characteristics of the device and its durability by reducing dynamic loads when moving away from the vehicle and during its movement over rough terrain STI, each successive spring has a rigidity greater than the previous one, that the towing vehicle leads to a successive compression spring cylinders of the towing device.