автомобиль с рамой безопасности

Формула изобретения

Автомобиль с рамой безопасности, выполненной из продольно расположенных труб, установленных одна в другой с возможностью их раздвижения, включающий передний моторный отсек, кабину и расположенный сзади багажник, отличающийся тем, что противоударный демпфер выполнен двухступенчатым одностороннего действия с использованием труб рамы, первая ступень которого установлена по длине автомобиля, вторая ступень с закрепленной на ней кабиной установлена вдоль кабины и багажника, при этом задние концы обеих ступеней противоударного демпфера соединены шарнирно, а на первой ступени установлены направляющие для второй ступени с обеспечением поочередного срабатывания первой и второй ступеней противоударного демпфера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к конструктивным средствам обеспечения безопасности водителя и пассажиров при столкновениях автомобиля с препятствиями и другими автомобилями.

Известен автомобиль (патент США №4826209 от 1989 г., 280-780), в котором двигатель и передние колеса прикреплены к сочлененной полураме. При столкновении, например, со стеной полурама складывается таким образом, что кабина как бы отламывается от моторного отсека и оказывается над ним и колесами.

Недостатком этого автомобиля является почти полное отсутствие расстояния для снижения начальной скорости удара кабины о препятствие, в результате чего люди в кабине подвержены опасным перегрузкам.

Для устранения этого недостатка известен автомобиль с рамой безопасности (патент РФ №2057671 от 1992 г., В 62 D 21/15; 63/02), составленной из связанных между собой трубчатых передка и задника Н-образной формы, телескопического амортизатора (противоударного депфера), установленного между поперечинами передка, и задника, обеспечивающего снижение скорости кабины на расстоянии более 25% (но согласно рисункам не более 30%) длины автомобиля при его столкновении с препятствием. При этом взаимодействие элементов конструкции рамы приводит к выведению кабины с людьми из зоны потенциальной деформации.

Недостатком этого автомобиля является то, что расстояния в 25-30% длины автомобиля может быть не достаточно для снижения с допустимыми перегрузками высокой скорости удара о препятствие при лобовых столкновениях автомобиля. Известно, что человеческий организм не в состоянии выдержать кратковременное ускорение или замедление, равное или более 50g, где g=9,81 м/с². Поэтому, чем большее расстояние проходит кабина, замедляясь до столкновения с препятствием, тем большую начальную скорость удара автомобиля можно снизить и погасить при допустимых перегрузках.

Сущность предлагаемого изобретения: автомобиль с рамой безопасности, составленной из продольно расположенных труб, вложенных одна в другую с возможностью их раздвижения, включающий передний моторный отсек, кабину, багажник, задний отсек, противоударный демпфер, связывающий передний и задний отсеки, выполнен с демпфером, который изготовлен с использованием труб рамы двухступенчатым одностороннего действия, имеющим первую ступень с установленным на ее передней части моторным отсеком, расположенную по длине автомобиля, и вторую ступень с закрепленной на ней кабиной и приставленным к задней ее части задним отсеком автомобиля, расположенную вдоль кабины с багажником, причем задние концы обеих ступеней демпфера соединены шарнирно, а на первой ступени установлены направляющие для второй ступени.

На фиг.1 изображен автомобиль с рамой безопасности в транспортном положении (вид сбоку); на фиг.2 - рама автомобиля (вид сверху); на фиг.3 показана защелка, связывающая наружные трубы-цилиндры первой ступени демпфера c внутренними - со штоками; на фиг.4 - автомобиль с раздвинутыми трубами первой ступени и вдвинутыми трубами второй ступени; на фиг.5 - то же, но с раздвинутыми трубами второй ступени и вдвинутыми трубами первой ступени; на фиг.6 показан автомобиль о раздвинутыми трубами обеих ступеней демпфера.

Автомобиль содержит передний моторный отсек 1, кабину 2, задний отсек 3 и двухступенчатый противоударный демпфер одностороннего действия. Первую ступень демпфера составляют продольно и параллельно расположенные спаренные трубы 4 с крышкой 5, являющиеся частью рамы автомобиля и одновременно наружной трубой - цилиндром первой ступени демпфера, и трубы 6, вставленные в трубы 4, являющиеся штоками первой ступени, имеющие крышки 7 с клапанами 8. Крышки 7 выполняют функции поршней демпфера. Вторую ступень составляют так же спаренные продольно расположенные параллельные трубы 9 с крышками, являющиеся цилиндрами второй ступени демпфера, а также трубы 10, вставленные вместе с промежуточными тубами 11 в трубы 9. Трубы 10 являются штоками второй ступени демпфера, имеющими крышки-поршни, куда вставлены клапаны 12. Штоки 6 и 10 соединены задними концами шарниром 13. На наружных трубах первой ступени установлены моторный отсек и направляющие 14 для движения труб второй ступени с кабиной. На трубах 9 установлены ловители 15, кабина 2, а задний отсек смонтирован к задним концам труб-штоков 10 второй ступени. К одной из труб 4 закреплены неподвижные блоки 16 обратного полиспаста, подвижные блоки 17 которого закреплены к пружине 18, установленные также на трубе 4. Канат 19 полиспаста перекинут через блок 20, закрепленный к заднему концу одной из труб 4, и закреплен к крышке 7 внутренней трубы 6. Трубы 4 и 6 связаны между собой защелкой, имеющей пружинную собачку 21, установленную на поперечине 22, соединяющей трубы 6, и пружинный выступ 23, закрепленный к трубе 4. В кабине 2 установлена подпружиненная ручка 24 (фиг.3), которая через гибкую тягу 25 связана о упором 26, контактирующим с собачкой 21. Трубы 9 и 10 второй ступени демпфера также связаны между собой защелкой, имеющей пружинную собачку 27 и выступ 28 (фиг.1). Собачка 27 установлена на трубе 9, а выступ 28 вмонтирован к трубе 10. В трубу 4 ввинчен штифт 29, ограничивающий ход первой ступени демпфера.

Устройство работает следующим образом.

В транспортном положении (фиг.1, 2, 3) внутренние трубы 6, 10 и 11 вдвинуты в наружные трубы-цилиндры соответственно 4 и 9. Пружина 18 растянута, блоки 16 и 17 максимально сближены друг к другу. Ручка 24 вдвинута вперед. Собачка 21 прижата упором 26 и держит выступ 23. Собачка 27 держит выступ 28. Ловители 15 охватывают края направляющих 14.

В ситуации неизбежного столкновения водитель дергает ручку 24 на себя назад и через тягу 25 двигает упор 26 вперед, освобождая собачку 21. Последняя под действием своей пружины поднимается вверх, выходит из зацепления с выступом 23 и тем самым разъединяет трубы 4 и 6, т.е. цилиндры и штоки. Пружина 18 сжимается, раздвигает блоки 16 и 17 обратного полиспаста, канат 19 которого вытягивает трубу 6 из трубы 4. При этом клапаны 8 свободно пропускают воздух в пространство между крышками 5 и 7 и первая ступень демпфера выполняет свободный ход до соприкосновения кромки крышки 7 со штифтом 29. Автомобиль трансформируется к виду по фиг.4, т.е. кабина 2 вместе с задним отсеком 3 отодвигается от переднего моторного отсека 1, так как защелка с собачкой 27 и выступом 28 замкнута. В результате лобового столкновения с препятствием передний моторный отсек 1 останавливается, а кабина 2 с задним отсеком 3 продолжает по инерции двигаться вперед, увлекая штоки 6, к концам которое прикреплен задний отсек. Давление воздуха в пространстве между крышками 5 и 7 резко возрастает. Клапаны 8 частично закрываются. Воздух снова выходит постепенно из указанного пространства через те же клапаны 8 в полости штоков 6 и тем самым снижает скорость движения кабины 2 с пассажирами с допустимыми перегрузками. Происходит рабочий ход первой ступени демпфера.

Если начальная скорость удара не высока, кабина 2 не доходит до моторного отсека 1 или доходит и останавливается в положении по фиг.1.

Если скорость автомобиля большая, то сила инерции, созданная движущейся массой кабины 2, преодолевает сопротивление пружинной собачки 27, выводит ее из зацепления с выступом 28 и двигает кабину 2 вперед. При этом кабина 2 передней частью и ловителями 15 скользит по направляющим 14. Происходит движение кабины вперед-вверх с замедлением при допустимых расчетных перегрузках, так как срабатывает вторая ступень демпфера при раздвижении труб 9, 10, 11 с частично закрытыми клапанами 12, через которые воздух постепенно заполняет надпоршневые пространства цилиндров 9.

После остановки кабины 2, например в положении по фиг.5, снова срабатывает пружина 8 потому, что упор 26, являясь частью кабины 2, не нажимает на собачку 21, которая, следовательно, не держит выступ 23. Пружина 18 сжимается, раздвигает блоки 16 и 17 и канатом 19 раздвигает трубы 6 и 4 и одновременно стаскивает кабину 2 с направляющих 14 в положение по фиг.6.

Чтобы из положения по фиг.6 автомобиль привести в транспортное положение по фиг.1, под задние колеса подкладывают тормозные "башмаки". Включают двигатель и задний ход передних ведущих колес. Внутренние трубы 6 заходят во внешние 4 и канатами 19 постепенно стягивают блоки 16 и 17, растягивают пружину 18. Собачка 21 попадает в зазор между упором 26 и пружинным выступом 23, отжимает его вниз и, двигаясь вперед, заходит за него. Одновременно трубы 10, 11 входят в трубы 9. Пружинная собачка 27 заходит за выступ 28, соединив кабину 2 с задним отсеком 3. Ловители 15 заходят за края направляющих 14.

Стягивание заднего отсека 3 к кабине 2 можно произвести так же с помощью ручной лебедки.

Для раздвижения ступеней демпфера автомобиль может быть дополнительно оснащен пиропатронами замедленного действия, срабатывающими в пространстве между крышками труб, например 6 и 7, а также могут быть использованы выхлопные газы двигателя самого автомобиля.

Трубы второй ступени демпфера могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости с трубами первой ступени.

Багажник автомобиля может быть выполнен заодно с кабиной или находиться в заднем отсеке.

Направляющие 14 могут быть выполнены выдвигающимися.

Выполнение автомобиля с рамой безопасности, составленной из продольно расположенных труб, вложенных одна в другую с возможностью их раздвижения, включающим противоударный демпфер, связывающий передний моторный отсек с задним отсеком, изготовленный с использованием труб рамы двухступенчатым одностороннего действия, имеющим первую ступень с установленным на ее передней части моторным отсеком, расположенную по длине автомобиля, и вторую ступень с закрепленной на ней кабиной и приставленным к задней ее части задним отсеком автомобиля, расположенную вдоль кабины с багажником, причем задние концы обеих ступеней демпфера соединены шарнирно, а на первой ступени установлены направляющие для второй ступени, позволяет увеличить общую длину хода противоударного демпфера по сравнению с прототипом в несколько раз (примерно до 140% длины автомобиля), т.е. увеличить настолько же тормозной путь кабины и обеспечить замедление более высоких скоростей движения автомобиля с допустимыми для человеческого организма перегрузками и тем самым повысить безопасность людей, находящихся в кабине, при лобовых столкновениях с препятствиями и другими автомобилями.