Сцепное устройство для транспортных средств для механического соединения первого и второго транспортных средств
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Сцепное устройство для транспортных средств для механического соединения первого и второго транспортных средств содержит корпус сцепного устройства и один конструктивный участок, выполненный из металлической пены. Корпус сцепного устройства содержит сцепную пластину и зев сцепного устройства. Металлическая пена расположена на находящемся в силовом потоке участке корпуса сцепного устройства. Достигается снижение веса сцепного устройства. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к сцепному устройству для транспортных средств для механического соединения первого и второго транспортных средств, причем сцепное устройство для транспортных средств содержит корпус сцепного устройства.
Корпус сцепного устройства и взаимодействующие с ним конструктивные элементы изготавливаются, как правило, с использованием технологии литья из стали или чугуна с шаровидным графитом или свариваются из деталей из листового металла. Сформированный в результате этого крепкий тип конструкции необходим при ожидающихся больших рабочих усилиях для предотвращения деформаций и обеспечения максимальной защиты от износа. Тем не менее, эти до настоящего времени используемые конструкции невыгодны в том отношении, что собственный вес сцепного устройства для транспортных средств очень большой, а это опять же отрицательно сказывается на весе незагруженного транспортного средства, поэтому при заданном максимально допустимом общем весе в распоряжении имеется более незначительная полезная нагрузка. Другой недостаток литых конструктивных элементов заключается в риске образования включений и усадочных раковин, в частности, на участках локально необходимых металлических скоплений.
Следовательно, в основе изобретения лежит задача создания сцепного устройства для транспортных средств, имеющего по сравнению с известными сцепными устройствами для транспортных средств значительно уменьшенный собственный вес.
Задача решается согласно изобретению посредством сцепного устройства для транспортных средств, в котором, по меньшей мере, один конструктивный участок корпуса сцепного устройства выполнен из металлической пены. Существенное преимущество металлической пены состоит в очень высокой прочности при значительно сниженной, по сравнению со сталью, объемной массой.
Металлическую пену изготавливают из вспенивающего агента и добавленного к нему металлического порошка, причем металлический порошок состоит в большинстве случаев из алюминия или стали. После соединения и смешивания вспенивающего агента с металлическим порошком следуют первый процесс формовки и последующее вспенивание. За счет пенной структуры получают в высшей степени незначительную плотность объема при только незначительно уменьшенной прочности металлической пены.
Предпочтительно корпус сцепного устройства содержит сцепную пластину седельно-сцепного устройства. Альтернативно к этому корпус сцепного устройства может быть образован также из зева сцепного устройства прицепного устройства или пальцевой муфты.
Оказалось благоприятным, если металлическая пена имеет полное или частичное покрытие. Изготовленное из металлической пены сцепное устройство для транспортных средств и соответственно выполненные участки имеют сравнительно шероховатую поверхность, которая может разглаживаться посредством покрытия. Кроме того, за счет покрытия можно повысить коррозионную стойкость. Покрытие может быть выполнено, например, из лака с наполнителем.
Так же возможно предусматривать покрытие из облицовки экструзией или запенивании полимерного материала. Оно может быть нанесено ограниченно вокруг всего сцепного устройства для автотранспортных средств или частично.
В частности, отдельные элементы конструкции могут быть инкапсулируемы полностью с покрытием.
Целесообразно, если конструктивный участок образован сэндвичной конструкцией. Сэндвичная конструкция - это конструкция, в которой в материал закладывают несколько слоев с различными свойствами. Сэндвичной конструкцией называют форму тонкостенной конструкции, в которой конструктивные элементы состоят из поглощающих энергию облицовочных слоев, фиксируемых на расстоянии относительно мягким, в большинстве случаев, легким, сердцевинным материалом. Эти элементы при незначительном весе очень прочные на изгиб и устойчивые. Сердцевинный материал поглощает возникающие толкающие силы и подпирает наружные слои.
В сэндвичной конструкции металлическая пена должна образовывать сердцевину, соединенную, по меньшей мере, с одним облицовочным слоем из стали, и/или полимерного материала, и/или алюминия. При этом в местах, в которых требуется поверхность с закрытыми порами для достижения, например, низких коэффициентов трения, следует использовать обычную листовую сталь или при необходимости также слой полимерного материала.
Альтернативно или дополнительно к сэндвичной конструкции конструктивный участок содержит предпочтительно выполненный в корпусе сцепного устройства опорный элемент из металлической пены. Под опорным элементом понимают реберную конструкцию, усиливающую сцепную пластину или зев сцепного устройства. В седельно-сцепном устройстве она расположена на нижней поверхности сцепной пластины, в зеве сцепного устройства, на внешней стороне конически расширяющегося входного отверстия.
Предпочтительно, если опорный элемент соединен клеевым слоем с корпусом сцепного устройства. Клеевой слой может быть изготовлен посредством полимерной массы, предпочтительно волоконно усиленной.
В качестве материалов для полимерной массы подходят термопласты или термореактивные пластмассы. Термопластический полимерный материал деформируется при нагревании и сохраняет свою форму при охлаждении. Самые известные термопласты - это полипропилен, полиэтилен, полиэфир, поливинилхлорид и полиамид. Термореактивные пластмассы, называемые также дюромерами, являются полимерными материалами, которые больше не могут деформироваться после их отверждения. Термореактивные пластмассы - это жесткие, стекловидные полимерные материалы, жестко сшитые трехмерно химическими соединениями главной валентности. Сшивание происходит при смешивании полуфабрикатов с местами разветвления и активируется химически либо при комнатной температуре с помощью катализаторов, либо термически при высоких температурах.
В качестве полимерной массы также может использоваться, в частности, пенопласт. Особенно хорошо также подходит для изготовления клеевого слоя применение металлической пены.
Следующие возможности соединения опорного элемента с корпусом сцепного устройства состоят в термическом стыковании или в болтовом, в частности, клепаном соединении.
Из-за высокой прочности на изгиб металлическую пену располагают, предпочтительно, в расположенном в силовом потоке участке корпуса сцепного устройства.
Предпочтительно металлическая пена выполнена с местом опоры и/или крепежным отверстием. Места опоры расположены в седельно-сцепном устройстве в находящихся напротив друг-друга боковых положениях для опоры сцепной пластины на находящихся под ней опорных кронштейнах. Крепежные отверстия могут быть выполнены, например, как элемент резьбовой вставки.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - частичный вид снизу сцепной пластины седельно-сцепного устройства;
фиг.2 - поперечное сечение по линии А-А по фиг.1 согласно первому варианту выполнения с приклеенным к сцепной пластине опорным элементом;
фиг.3 - поперечное сечение по линии А-А по фиг.1 согласно второму предпочтительному варианту выполнения с запененным опорным элементом;
фиг.4 - поперечное сечение по линии А-А по фиг.1 согласно третьему предпочтительному варианту выполнения со сцепной пластиной сэндвичной конструкции;
фиг.5 - поперечное сечение по линии А-А по фиг.1 согласно четвертому варианту выполнения с привинченным к сцепной пластине опорным элементом.
На фиг.1 показан вид снизу сцепной пластины 4 седельно-сцепного устройства, с помощью которого пояснение изобретения распространяется на все корпуса 1 сцепного устройства.
Сцепная пластина 4 имеет на ее задней стороне 15 входное отверстие 16, в которое может вводиться в седельно-сцепное устройство обычным способом не показанный шкворень полуприцепа. Входное отверстие 16 ограничено с двух сторон рычагом 17 сцепного устройства, причем на изображении по фиг.1 показан лишь правый в направлении движения рычаг 17 сцепного устройства.
При эксплуатации автомобиля нижняя сторона также не показанного полуприцепа опирается на опорный участок 18 (см. фиг.2) сцепляющей пластины 4. Поэтому в этот опорный участок 18 в сцепляющую пластину 4 передаются значительные усилия. Чтобы не задавать размеры всей сцепной пластины 4 с большой толщиной материала и соответственно с большим весом, конструктивный участок 2 расположен на нижней стороне 19 (см. фиг.2) сцепной пластины 4 в форме выступающего по отношению к сцепной пластине 4 вниз опорного элемента 10 из металлической пены 3. На изготовленном из металлической пены 3 опорном элементе 10 видно одно из обоих зеркально симметрично расположенных мест 13 опоры, с помощью которых сцепная пластина 4 опирается на не показанные опорные кронштейны.
Опорный элемент 10 содержит по существу горизонтально расположенную опорную пластину 10а, на которой выполнены вертикально направленные участки 10b стенки.
Как показано на фиг.2, опорный элемент 10 приклеен посредством клеевого слоя 11 под сцепной пластиной 4. При этом клеевой слой 11 ограничен по существу контактным участком опорного элемента 10 к сцепной пластине 4. Металлическая пена 3 опорного элемента 10 делает возможной, например, особенно простое выполнение крепежного отверстия 14. В него могут завинчиваться затем другие агрегаты или также конструктивные элементы запирающей механики с корпусом 1 сцепного устройства.
На фиг.3 показан другой вариант выполнения, в котором опорный элемент 10 снабжен наряду с клеевым слоем 11 покрытием 5. Покрытие 5 нанесено как запенивание 6 и окружает почти полностью опорный элемент 10. Только один участок вокруг крепежного отверстия 14 исключен от запенивания 6, так что там металлическая пена 3 образует доступную снаружи поверхность. Эта поверхность из металлической пены 3 допускает более высокое давление поверхности для завинчиваемых в крепежное отверстие 14 конструктивных элементов.
На фиг.4 показан вариант выполнения со сцепной пластиной 4 сэндвичной конструкции 7. Верхняя сторона 20 сцепной пластины 4 имеет в качестве верхнего облицовочного слоя 9а металлическую пластину для обеспечения на стабильном опорном участке 18 незначительных сил трения. Вследствие этого опирающаяся на него, не показанная пластина полуприцепа может соскальзывать без существенного износа на опорный участок 18.
Под верхним облицовочным слоем 9а в качестве сердцевины 8 в сэндвичной конструкции непосредственно установлена металлическая пена 3, образующая после затвердевания соединение с силовым замыканием с облицовочным слоем 9а. Кроме того, сэндвичная конструкция 7 имеет нижний облицовочный слой 9b, также непосредственно сцепляющийся с металлической пеной 3. Нижний облицовочный слой 9b может быть, в частности, слоем полимерного материала.
Нижний облицовочный слой 9b соединен посредством клеевого слоя 11 с дополнительным опорным элементом 10 из металлической пены 3. Также и в этой форме выполнения возможно полностью влитое или запененное крепление опорного элемента 10.
На фиг.5 показано альтернативное крепление опорного элемента 10 на сцепной пластине 4 посредством нескольких элементов соединения, изображенных, например, в виде винтов 12. Они полностью пронизывают сцепную пластину 4 в вертикальном направлении и неподвижно фиксированы на нижней поверхности 19 при помощи гайки. В этой конструктивной форме можно полностью отказаться от клеевого слоя 11.
1. Сцепное устройство для транспортных средств для механического соединения первого и второго транспортных средств, содержащее корпус (1) сцепного устройства, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один конструктивный участок (2) выполнен из металлической пены (3), при этом металлическая пена (3) расположена на находящемся в силовом потоке участке корпуса (1) сцепного устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) сцепного устройства содержит сцепную пластину (4).
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) сцепного устройства содержит зев сцепного устройства.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что металлическая пена (3) полностью или частично имеет покрытие (5).
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что покрытие (5) выполнено из лака с наполнителем.
6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что покрытие (5) выполнено посредством облицовки экструзией или запенивания (6).
7. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что конструктивный участок (2) выполнен в виде сэндвичной конструкции (7).
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в сэндвичной конструкции (7) металлическая пена (3) образует сердцевину (8), соединенную, по меньшей мере, с одним облицовочным слоем (9а, 9b) из стали и/или полимерного материала, и/или алюминия.
9. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что конструктивный участок (2) содержит выполненный на корпусе (1) сцепного устройства опорный элемент (10).
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что опорный элемент (10) соединен с корпусом (1) сцепного устройства клеевым слоем (11).
11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что опорный элемент (10) соединен с корпусом (1) сцепного устройства посредством термической стыковки.
12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что опорный элемент (10) соединен с корпусом (1) сцепного устройства посредством болтов (12) или заклепок.
13. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что в металлической пене (3) выполнено место (13) опоры и/или крепежное отверстие (14).
