БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60R19/02 

Изобретение относится к устройствам пассивной безопасности транспортных средств, в частности к бамперам последних.

Известен бампер (а.с. SU N 745738), состоящий из корытообразного кожуха и расположенных в нем пакетов энергопоглощающих элементов, состоящих из корытообразных полос с закрепленными на них пружинами кручения.

Недостатком такой конструкции бампера является ее сложность и малая энергоемкость, обусловленная применением обычных пружин кручения.

Также известен бампер (а.с. SU N 990561), взятый за прототип, состоящий из переднего и заднего брусьев. Эти брусья с помощью шарнирных жестких звеньев связываются друг с другом и с энергопоглощающим элементом (амортизатором).

Недостатком такой конструкции бампера является ее сложность и малая энергоемкость. Так, для эффективной работы бампера необходимо на всей его длине расположить значительное число жестких шарнирных звеньев, масса которых практически не участвует в энергопоглощении.

Цель изобретения повышение энергоемкости бампера при одновременном упрощении его конструкции.

Для достижения этой цели в бампере, содержащем жестко закрепленный на раме транспортного средства несущий элемент, кожух, прикрепленный к несущему элементу с образованием полости и расположенного между ними энергопоглощающего элемента, энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух винтовых пружин поперечного сжатия (ВППС), расположенных симметрично относительно продольной оси транспортного средства с возможностью контактирования боковых поверхностей витков пружины с опорными поверхностями кожуха и несущего элемента, причем одни концы каждой пружины закреплены в центре несущего элемента, а другие на краях, а витки пружин направлены в противоположные стороны.

В частности, в бампере могут применяться ВППС Смоловика Е.С. (а.с. SU N 1392272).

Отличительными особенностями такого бампера являются:
1) при значительно большей энергоемкости, чем у бамперов с обычными пружинами, наличие значительного участка с квазипостоянным усилием деформации;
2) равномерная, практически, передача усилия от кожуха к несущему элементу, что позволяет существенно снизить жесткость, а следовательно, и массу кожуха;
3) отсутствие в рабочей зоне бампера каких-либо других (кроме кожуха и пружины) конструктивных элементов, не участвующих в энергопоглощении. А это также позволяет снизить массу бампера, или при той же массе увеличится его энергоемкость;
4) простота конструкции.

При необходимости существенно увеличить рабочий ход бампера, или получить ступенчатую жесткостную характеристику, или для выполнения других требований возможно применение в бампере двух или более рядов ВПСС (в этом бампере также могут применяться ВПСС Смоловика Е.С.), расположенных в горизонтальной плоскости друг перед другом. Схема их установки будет определяться решаемой задачей.

Для исключения отдачи бампера (при распрямлении пружины после удара) жесткостные характеристики боковых сторон кожуха выбираются такими, чтобы усилие их деформации было больше или соизмеримо с усилием ВППС при обратном ходе (т.е. чтобы деформированный кожух не позволял пружине распрямиться).

Авторами не обнаружено технических решений, содержащих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. На этом основании можно сделать вывод, что заявляемое решение обладает существенными отличиями.

На фиг.1 изображен бампер до столкновения, вид в плане; на фиг.2 его поперечное сечение; на фиг. 3, 4 бампер и его поперечное сечение после столкновения; на фиг.5 жесткостная характеристика одного из предполагаемых бамперов; на фиг.6 поперечное сечение бампера с двумя последовательно установленными рядами пружин (до и после столкновения).

Бампер содержит кожух 1, несущий элемент 2, расположенную между ними ВППС 3.

Кронштейнами 4 несущий элемент крепится к кузову или раме транспортного средства.

Кожух выполнен из пластичных материалов, например, мягкой стали, титана, алюминиевых сплавов. Его боковые стенки, охватывающие пружину, крепятся к несущему элементу (наиболее просто сваркой).

На боковых стенках кожуха, с целью предварительного формообразования, сделаны неглубокие гофры 5. На лицевой стороне кожуха может крепиться декоративный отделочный элемент 6, одновременно увеличивающий жесткость кожуха.

При лобовом ударе транспортного средства о препятствие, кожух 1, воспринимая удар, останавливается, а движущееся транспортное средство через кронштейны 4 и несущий элемент 2 сжимает ВППС.

Кинетическая энергия удара переходит в потенциальную энергию сжатой пружины, частично расходуется на преодоление сил трения пружины об опорные поверхности, а также на деформацию боковых стенок кожуха по предварительно организованным гофрам. При этом усилие сопротивления бампера (фиг.5, кривая 1), практически на всем участке деформации, остается постоянным и складывается из усилия, обеспечиваемого пружиной (ее жесткостная характеристика кривая II), сил трения пружины об опорные поверхности ΔP_тр (жесткостная характеристика пружины с учетом сил трения кривая III), усилия пластической деформации боковых стенок кожуха ΔP_пл.

При разгрузке бампера (отдаче) его жесткостная характеристика (кривая I) будет определяться:
1) жесткостной характеристикой пружины при разгрузке (кривая II');
2) силами трения пружины об опорные поверхности ΔP_тр;
3) усилием обратной деформации боковых стенок кожуха (в первом приближении ). Заштрихованная область на графике энергия, необратимо поглощаемая бампером.

Как видно из графиков, управляя усилием деформации боковых стенок кожуха, отдачу бампера можно сделать или пренебрежимо малой или вообще равной нулю (увеличив ΔP_пл).

Выполнение бампера транспортного средства предлагаемой конструкции позволит создать достаточно эффективную (с высоким энергопоглощением) систему гашения удара транспортного средства об препятствие, простую, технологическую, а следовательно, дешевую.

Использование: изобретение относится к устройствам пассивной безопасности транспортных средств. Цель - повышение энергоемкости бампера и упрощение его конструкции. Сущность изобретения: бампер содержит кожух 1, несущий элемент 2, расположенную между ними винтовую пружину поперечного сжатия Смоловика Е.С. 3 и кронштейнов 4, с помощью которых несущий элемент 2 крепится жестко в раме транспортного средства. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Бампер транспортного средства, содержащий жестко закрепленный на раме транспортного средства несущий элемент, кожух, прикрепленный к несущему элементу с образованием полости и расположенный в этой полости энергопоглощающий элемент, отличающийся тем, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух винтовых пружин поперечного сжатия, расположенных симметрично относительно продольной оси транспортного средства с возможностью контактирования боковых поверхностей витков пружины с опорными поверхностями кожуха и несущего элемента, одни концы каждой пружины закреплены в центре несущего элемента, а другие на краях, а витки пружин направлены в противоположные стороны, каждый из которых выполнен в виде эллипсовидных полувитков, расположенных под углом к оси пружины, углы наклона полувитков, лежащие по одну сторону оси, выбраны для одного полувитка в пределах 60 - 90^o, а по другую сторону для другого полувитка 45 75^o. 2. Бампер по п.1, отличающийся тем, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде двух или более рядов винтовых пружин поперечного сжатия, расположенных в горизонтальной плоскости друг перед другом. 3. Бампер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что жесткость боковых стенок кожуха больше или равна жесткости винтовых пружин поперечного сжатия.