БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2008 года по МПК B60R19/02 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.

Известны бамперы транспортных средств, содержащие смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой либо винтовыми пружинами сжатия /см., например, а.с. СССР № 1162641, кл. В60R 19/18, 1984 [1]/, либо системой параллельно соединенных телескопических цилиндрических устройств с расположенными концентрично внутри каждого из них цилиндрическими пружинами, снабженной штоком с упорами и стопорным устройством /см. а.с. СССР № 746141, кл. F16F 3/04, 1978 [2]/.

Недостатками данных устройств является низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием, что объясняется малой степенью энергопоглощения конструкцией, практическим отсутствием в конструкции элементов, обладающих свойством поглощения кинетической энергии удара, преобразования ее в другие виды энергии, повышенной энергоемкостью.

Известен также бампер транспортного средства, содержащий ударный брус, упругосоединенный с толкателем, взаимодействующим с подпружиненным пакетом энергопоглощающих, частично деформирующихся элементов в форме гофрированных дисков, размещенных между соединенным с толкателем поршнем и неподвижным упором /см. а.с. СССР № 664544, кл. B60R 19/08, F16F 13/00, 1973 [3]/.

Обладая элементами со значительной энергоемкостью и характеризуясь высокой степенью энергопоглощения, данные конструкции имеют значительную сложность, а главное серьезно увеличивают габариты транспортного средства. Однако, как известно, при движении в пределах городской черты к транспортным средствам и, главным образом, к большегрузным автомобилям предъявляются жесткие ограничения по длине и т.д.

Известен также бампер транспортного средства, имеющий возможность автоматически выдвигаться навстречу препятствию в момент аварийного торможения, оснащенный датчиками торможения и исполнительным механизмом в виде телескопических пневмоцилиндров, подушки безопасности с тремя полостями, индикаторов контакта бампера с препятствием и системы клапанов для заданного соединения полостей /см. патент РФ на изобретение № 2261187, кл. B60R 19/40, 21/34, 2003 [4]/.

Недостатками известного устройства являются предельная сложность конструкции, значительные габариты, низкая надежность, что практически ограничивает возможность применения устройства транспортными средствами специального назначения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и подвижное основание, связанные между собой шарнирно соединенными с ними и расположенными симметрично продольной оси транспортного средства жесткими стойками, расположенными попарно под углом друг к другу /см. патент РФ на полезную модель № 53632, кл. B60R 19/02, 2005 [5]/, и принятый за прототип.

Недостатками известного устройства-прототипа является низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновениях транспортного средства с препятствием вследствие практического отсутствия в конструкции бампера элементов с повышенной энергоемкостью, а также невозможности необходимого удлинения конструкции бампера из-за ограничения длины транспортного средства при его движении в пределах городской черты.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции бампера транспортного средства, характеризующегося значительной эффективностью поглощения энергии при столкновениях за счет присутствия в своей конструкции элементов, обладающих значительной энергоемкостью и способностью диссипации энергии удара при своих упругих и пластических деформациях вплоть до разрушения, а также возможностью предельно компактного полного складывания конструкции бампера при движении в пределах черты города с частичным сохранением им энергопоглощающих свойств и раскладывания при выезде на трассу за пределы городской черты с приобретением при этом конструкцией бампера максимальных энергопоглощающих свойств и способности защиты транспортного средства от сильных ударов при их различных направлениях. Таким образом, предлагаемое устройство реализует универсальную конструкцию бампера с расширенными функциональными возможностями, отличающуюся простотой, надежностью и предельной компактностью в городских условиях при сравнительно низких скоростях, где предъявляются ограничения по длине транспортного средства и высокие требования по его маневренности, и одновременно значительной эффективностью поглощения энергии удара на трассе, где важнейшую роль играет защита транспортного средства при столкновении с препятствием на значительных скоростях.

Технический результат - повышение эффективности поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием и расширение функциональных возможностей конструкции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бампере транспортного средства, содержащем смонтированные в передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой шарнирно соединенными с ними и расположенными симметрично продольной оси транспортного средства стойками, что каждая из стоек состоит из двух брусьев сплошного прямоугольного сечения, выполненных из пластичного металла с сотовой /ячеистой/ структурой, шарнирно соединенных обращенными друг к другу торцами при обеспечении максимальной жесткости стоек в разложенном состоянии бампера за счет охвата места подвижного контакта брусьев жестким пространственным кожухом с допущением однонаправленного проворота брусьев, а также обеспечена возможность полного складывания стоек с максимальной компактностью при размещении брусьев в сложенном бампере непосредственно друг за другом параллельными рядами в перпендикулярной продольной оси транспортного средства плоскости, для чего шарнирные соединения брусьев с ударной пластиной, основанием и между собой выполнены в виде рояльных петель, установленных вдоль параллельных поперечных ребер брусьев, отдаленных в каждой стойке последовательно друг от друга на диагональ бруса и с расположением петель у брусьев соседних рядов на противоположных ребрах, при этом петли, соединяющие ударную пластину с брусьями, расположенными при разложенном бампере друг за другом в чередующихся рядах, насажены на единые расположенные последовательно в одной плоскости и параллельные полуоси, снабженные установленными с одной стороны на их свободных концах коническими зубчатыми шестернями, введенными в контакт поочередно с противоположными от их осей вращения сторонами с аналогичными шестернями, насаженными на ось, установленную в опорах вращения перпендикулярно вышеуказанным полуосям с возможностью ручного поворота.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 схематично изображен предлагаемый бампер, вид сверху, соответственно в разложенном и сложенном состояниях; на фиг.3 и 4 - разрезы по А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез по В-В на фиг.1 со схемой расположения стоек и механизмом складывания-раскладывания бампера.

Бампер транспортного средства содержит смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную платину 1, выполненную, например, методом литья из упругого эластомера, и неподвижное основание 2, связанные между собой шарнирно соединенными и расположенными симметрично продольной оси транспортного средства стойками 3. При этом каждая из стоек 3 состоит из двух брусьев 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, выполненных из пластичного металла с сотовой /ячеистой/ структурой, например алюминиевого сплава. В бампере обеспечена возможность полного складывания стоек 3 с максимально возможной компактностью /фиг.2/, для чего стойки 3 расположены /см. фиг.5/ параллельными рядами в перпендикулярной оси транспортного средства плоскости. Так, первый ряд со стороны ударной пластины 1 образуют стойки, состоящие из брусьев 4 и 5, 8 и 9 т.д., второй ряд - стойки из брусьев 6 и 7, 10 и 11 /естественно, число рядов и стоек в одном ряду определяется необходимой жесткостью бампера, его возможными габаритами и т.д., то есть техническими параметрами бампера, в схеме на фиг.5 показано четыре ряда с двумя стойками в каждом/. С той же целью максимально возможной компактности бампера шарнирные соединения брусьев 6, 8, 10 с ударной пластиной 1, брусьев 5, 7, 9, 11 с основанием 2, а также вышеуказанных брусьев попарно между собой выполнены с помощью цилиндрических шарниров типа «рояльная петля», соответственно 12, 13, 14, установленных вдоль параллельных поперечных ребер брусьев и отдаленных в каждой стойке последовательно друг от друга на диагональ одного из двух составляющих стойку брусьев, например брусьев 4 и 5. При указанном расположении брусьев и шарниров брусья 4, 5 и 8, 9 стоек первого ряда могут разворачиваться при складывании бампера только в одном направлении /разворот вниз на фиг.1, а брусья 6, 7 и 10,11 стоек второго ряда, наоборот, разворачиваться только вверх на фиг.1. Именно при таком складывании в полностью сложенном бампере, фиг.2, брусья 4, 5 и 6, 7, а также 8, 9 и 10, 11 будут расположены непосредственно друг за другом /последние пары 6, 7 и 10, 11 расположены на фиг.2 сзади и показаны пунктиром/, причем плоскости брусьев в сложенном состоянии будут прижаты к плоскостям ударной пластины 1 и основания 2. Следует отметить, что в действительности при полностью разложенном состоянии бампера на фиг.1 брусья 4, 5 и две другие пары брусьев раположены вдоль одной горизонтальной прямой, их торцы полностью прижаты друг к другу, ударной пластине 1 и основанию 2, то есть стойка 4, 5 прямолинейна, аналогично на фиг.2 в полностью сложенном состоянии бампера пластина 1, основание 2 и брусья 4, 5 и 8, 9 и т.д. полностью прижаты плоскостями. Просто на фиг.1 и 2 для лучшей наглядности и лучшего понимания процесса складывания-раскладывания бампера изображены соответственно не полностью разложенное и не полностью сложенное состояние бампера. Для обеспечения максимальной жесткости стоек при разложенном состоянии бампера на место подвижного стыка каждой пары брусьев 4, 5 в соответствующей стойке плотно надет жесткий пространственный стальной кожух 15 П-образного поперечного сечения /фиг.3/, плотно прикрепленный к брусу 5 и свободно охватывающий брус 4, то есть допускающий свободный односторонний проворот брусьев 4, 5 в месте их контакта. При этом в стойке из брусьев 6, 7 кожух 16 допускает /фиг.4/ проворот брусьев в противоположную сторону. Поэтому в плоскости, перпендикулярной продольной оси транспортного средства, при разложенном бампере стойка, состоящая из брусьев 4, 5, обеспечивает заданную поперечную жесткость бампера вдоль вертикальной на фиг.1 оси в направлении вверх, расположенная рядом в соседнем ряду стойка, состоящая из брусьев 6, 7, - жесткость вдоль той же оси в направлении вниз, а обе стойки одновременно с помощью кожухов 15, 16 - жесткость в ортогональном поперечном направлении, перпендикулярном плоскости листа на фиг.1, причем в обе стороны. При этом все петли 12, соединяющие ударную пластину 1 с брусьями, расположенными при разложенном бампере друг за другом в чередующихся рядах /см. фиг.5 - брус 4 и т.д. справа, брус 6 и т.д. справа, брус 8 и т.д. справа, брус 10 и т.д. справа/ насажены на единые, размещенные последовательно в одной плоскости и параллельные полуоси 17, 18, 19, 20, снабженные установленными с одной стороны на их свободных концах коническими зубчатыми шестернями 21, 22, 23, 24, введенными в контакт поочередно противоположными от их осей вращения сторонами с аналогичными шестернями 25, 26, 27, 28, насаженными на ось 29, установленными в опорах вращения 30 перпендикулярно вышеуказанным полуосям с возможностью с помощью рукоятки 31, выведенной сбоку бампера за его пределы.

Работа предлагаемого бампера осуществляется следующим образом.

Складывание бампера производится вращением рукоятки 31 в сторону, показанную на фиг.5 стрелкой, при этом полуоси 17, 19 вращаются в одну сторону, стойки 4, 5; 8, 9 и все расположенные за ними в других рядах соответственно на полуосях 17, 19 разворачиваются в направлении вниз на фиг.1, полуоси 18, 20 за счет встречного включения конических шестерен 22, 24 шестерням 21, 23 вращаются в противоположную сторону и стойки 6, 7; 10, 11 вместе с расположенными за ними в других рядах на полуосях 18, 20 разворачиваются вверх на фиг.1. В результате такого вращения бампер полностью складывается и занимает компактное положение /фиг.2/. В данном состоянии бампер работает при движении транспортного средства в пределах городской черты, он практически не увеличивает длину транспортного средства, не ухудшая его маневренность и обеспечивая необходимую защиту от ударных столкновений при сравнительно малых скоростях за счет деформаций упругой ударной пластины 1 и местных деформаций стоек бампера в сложенном состоянии. При выезде транспортного средства за пределы городской черты на трассу вращением рукоятки 31 в противоположную стрелке на фиг.5 сторону бампер полностью раскладывает /фиг.1/. При этом части брусьев 4, 6, 8, 10 в местах их подвижного контакта с брусьями 5, 7, 9, 11 плотно входят внутрь жестких стальных кожухов 15, 16 и т.д., закрепленных на брусьях 5, 7, 9, 11. За счет этого обеспечивается как продольная жесткость бампера, так и поперечная жесткость, практически одинаковая во всех направлениях. Гашение слабых ударов обеспечивается ударной пластиной 1, а также продольными упругими деформациями брусьев 4, 5 и т.д., ориентированными по одной прямой и имеющими значительную продольную устойчивость и сопротивление изгибу. При сильных столкновениях происходит пластическая продольная деформация брусьев с сотовой структурой из пластичного металла, причем вследствие их объемного закрепощения кожухами 15, 16 в месте изгиба такая деформация происходит практически одновременно по всему объему, сминание сотовой структуры и в итоге - разрушение брусьев, приводящее к интенсивному энергопоглощению кинетической энергии удара, ее диссипации и преобразованию в другие виды энергии: тепловую, потенциальную энергию деформирующихся ячеек и т.п.

Таким образом, предложенный бампер, отличаясь сравнительной простотой и надежностью, характеризуется при этом высокой эффективностью поглощения энергии удара при столкновениях транспортного средства с препятствиями и расширенными функциональными возможностями конструкции за счет достижения универсального обеспечения необходимых технических характеристик как при движении транспортного средства в городских условиях, так и на трассе за городской чертой. За счет довольно удачного, по мнению авторов, механизма полного складывания-раскладывания бампера данная конструкция обеспечивает сравнительно простое получение в зависимости от требуемых условий эксплуатации устройств бамперов с кардинально отличающимися характеристиками.

Бампер транспортного средства относится к устройствам для поглощения энергии удара при столкновениях. Бампер содержит смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой шарнирно соединенными с ними и расположенными симметрично продольной оси транспортного средства стойками. Каждая из стоек состоит из двух брусьев сплошного прямоугольного сечения, выполненных из пластичного металла с сотовой структурой, шарнирно соединенных обращенными друг к другу торцами. Возможность полного складывания стоек с максимальной компактностью обеспечена в сложенном бампере. Для этого шарнирные соединения брусьев с ударной пластиной, основанием и между собой выполнены в виде рояльных петель, установленных вдоль параллельных поперечных ребер брусьев, и с расположением петель у брусьев соседних рядов на противоположных ребрах. Петли, соединяющие ударную пластину с брусьями, насажены на единые размещенные последовательно в одной плоскости и параллельные полуоси, снабженные коническими зубчатыми шестернями, взаимодействующими с аналогичными шестернями, насаженными на ось, установленную в опорах вращения перпендикулярно вышеуказанным полуосям. Достигается повышение эффективности поглощения энергии удара. 5 ил.

Бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой шарнирно соединенными с ними и расположенными симметрично продольной оси транспортного средства стойками, отличающийся тем, что каждая из стоек состоит из двух брусьев сплошного прямоугольного сечения, выполненных из пластичного металла с сотовой (ячеистой) структурой, шарнирно соединенных обращенными друг к другу торцами при обеспечении максимальной жесткости стоек в разложенном состоянии бампера за счет охвата места подвижного контакта брусьев жестким пространственным кожухом с допущением однонаправленного проворота брусьев, а также обеспечена возможность полного складывания стоек с максимальной компактностью при размещении брусьев в сложенном бампере непосредственно друг за другом параллельными рядами в перпендикулярной продольной оси транспортного средства плоскости, для чего шарнирные соединения брусьев с ударной пластиной, основанием и между собой выполнены в виде рояльных петель, установленных вдоль параллельных поперечных ребер брусьев, отдаленных в каждой стойке последовательно друг от друга на диагональ бруса, и с расположением петель у брусьев соседних рядов на противоположных ребрах, при этом петли, соединяющие ударную пластину с брусьями, расположенными при разложенном бампере друг за другом в чередующихся рядах, насажены на единые размещенные последовательно в одной плоскости и параллельные полуоси, снабженные установленными с одной стороны на их свободных концах коническими зубчатыми шестернями, введенными в контакт поочередно противоположными от их осей вращения сторонами с аналогичными шестернями, насаженными на ось, установленную в опорах вращения перпендикулярно вышеуказанным полуосям с возможностью ручного поворота.