Бампер транспортного средства Советский патент 1980 года по МПК F16F13/02 

(54) БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

1

Изобретение относится к автомобилестроению и касается конструкции бампера транспортных средств, предназначенных для размещения телевизионной аппаратуры, нуждающейся в защите от удара при столкновении.5

Известны бамперы, содержащие кожух корытообразной формы, кронштейны, с помощью которых кожух соединен с рамой автомобиля, и амортизирующие устройства, расположенные между кронщтейнами и рамой и предназначенные для поглощения кинетической энергии удара (1).

Однако указанный бампер обеспечивает защиту кузова автомобиля лищь при малой скорости соударения (до 10 км/ч), причем удар должен быть приложен только в зонах j размещения кроиштейнов, так как выполнение кожуха в виде ударопрочной балки нецелесообразно ввиду значительности в этом случае ее габаритных размеров и массы.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является бампер транспорт- ного средства, содержащий корытообразный кожух, связанный кронщтейнами с рамой транспортного средства, и энергопоглощающее устройство, размещенное между кожухом и рамой и включающее демпфирующие элементы. Последние выполнены в виде ряда сильфонов прямоугольного поперечного сечеиия из эластичного материала, размещенных вдоль рамы с расположением их осей перпендикулярно основанию, закреплеиному на раме (2

Недостатком бампера является низкая энергоемкость, т. е. обеспечение им энергопоглощения при столкновении транспортного средства лищь с малой скоростью (до 10 км/ч), что объясняется линейным характером зависимости нагрузки от деформации и необратимыми потерями энергии при ударе. Однако для эффективиой защиты телевизионной аппаратуры с Допускаемой перегрузкой на удар до 40 g при скорости соударения до 40 км/ч основной габаритный размер-высота бампера должна быть более 400 Мм, что исключает возможность его применения, например в передвижиых телевизионных станциях.

Цель изобретения - повышение энерго:емкости бампера и увеличение допустимой скорости соударения транспортных средств с препятствием без увеличения габаритных размеров бампера.Эта цель достигается том. что демпфирующие элементы выполнены в виде полос корытообразного сечения, последовательно установленных в кожухе перпендикулярно продольной оси транспортного средства с относительным частичным перекрытием одна другой и образующих в сборе пакет, повторяющий форму кожуха, внутренняя, ближайшая к раме полоса выполнена плоской, перекрывающей полость смежной корытообразной паюсы, а в полостях между паюсами размещены пружины кручения, имеющие прямолинейные концевые участки и навитые на оси, закрепленнысвдоль полос на наружных поверхностях их днищ со смещением относительно друг друга в поперечном направлении, при, этом концевые участки пружин оперты в днища соседних полос, днища крайних полос стянуты гмбкими связями, а упомянутые кронштейны установлены под углом к продольной оси транспортного средства и каждый из них снабжен по меньшей мере парой Захватов в виде пластин, охватывающих стенки полос снаружи. Кроме того, энергопоглощающее устройство .состоит из секций призматической формы, сопряженные боковые стороны которых параллельны друг другу, а кронщтейны размещены в интервалах между секциями. Кроме того, полосы корытообразного сечения выполнены из эластичного материала, например полиуретана. На фиг. 1 изображен бампер, общий вид в аксонометрии, п(,перечный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку (при максимальном сжатии); на фиг. 3 - то же, в плане (продольный разрез); на фиг. 4 - сравнительные характеристики предлагаемого бампера {кривые I - II) и известного буфера (кривые 1И-IV), где Н,пах. HO - H« - максимальная деформация бампера РАОП.- допускаемая нагрузка на кузов автомобиля, Бампер транспортного средства содержит корытообразный кожух 1, связанный кронщтейнами 2 и 3, имеющими отогнутые вдоль кожуха концы 4, с рамой 5 автомобиля, и энергопоглощающее устройство, размещенное между кожухом и рамой. Кронштейны изготовлены из материалов с повышенной пластичностью, например мягких сталей, титана, дюралюминия. Энергопоглощающее устройство выполнено в виде набора полос б-9 корытообразного сечения и плоской полосы 10. Полосы 6-9 установлены последовательно вдоль рамы с относительным частичным перекрытием одна другой: наружная полоса 6 частично входит в промежуточную полосу 7, полоса 7 так же частично входит во вторую промежуточную полосу 8, а полоса 8 - в третью промежуточную папосу 9. Все полосы корытообразного сечения выполнены из пластичного материала, например мягкой стали; титана или дюралю745738миния. Возможно выполнение набора корыт(X)бpaзF ыx полос также из эластичного материала, например полиуретана. Весь набор полос корытообразного сечения при этом соответствует по форме кожуху, а последняя полоса 10 выполнена плоской, перекрывающей открытую часть смежной корытообразной полосы 9. В полостях между полосами размещены пружины кручения 11, насаженные на оси 12 и 13, закрепленные на наружных поверхностях днищ 14 полос 79, имеющих окна 15, и полосы 10. Оси 12 и 13 продольно закреплены в проушинах 16 на наружных поверхностях днищ полос 7- 10 со смещением относительно друг друга в поперечном направлении. Проушина 16 может быть выполнена отгибкой элемента днища, либо в виде отдельной детали, закрепленной на наружной поверхности днища полосы.... Пружины кручения выполнены с прямолинейными концевыми участками 17 и 18, опертыми в днища соседних полос. Днища 19 наружной 6 и внутренней 10 полос стянуты наклоннь ми к основанию гибкими связями 20. В качестве гибки.х: связей могут быть использованы цепи, тросы, либо канаты, выполненные из синтетического материала. Концы гибких связей, вьполненных в виде цепей, заведены в выдавки 21 и 22, выполненные соответственно в днищах наружной 6 и внутренней 10 полос и зафиксированы шплинтами 23 и 24. Благодаря стягиванию днищ крайних полос гибкими связями прямолинейные концевые участки 17 пружин кручения уже в процессе сборки оказываются развернутыми относительно прямолинейных концевых участков 18 на некоторый угол, т. е. каждая пружина I предварительно поджата на заданное усилие. Следовательно, в предлагаемом бампере аккумулирована значительная потенциальная энергия, которая используется для гашения кинетической энергии удара. Кронщтейны 2 и 3 установлены под углом к продольной оси автомобиля, .каждый кронштейн снабжен по меньшей мере парой захватов. Захваты могут быть вЬ1полиены в виде двух пар пластин 25 и 26, охватывающих снаружи стенки полос (на фиг. 1 показаны по два захвата на каждом кронштейне, которые удерживают энергопоглощающее устройство на раме автомобиля в процессе его. эксплуатации). Кронигтеины 2 и 3, жёстко соединены с кожухом 1, например с помощью крепежных элементов 27, часть которых срезается при ударе. Энергопоглощающее устройство выполнено из секций 28 (фиг. 3), размещеиных вдоль рамы и имеющих призматическую форму. Сопряженные боковые стороны 29 и 30 секций параллельны друг другу, а кронщтейны 2 и 3 установлены в интервалах между секциями 28. Сборка и установка бампера на раме автомобиля (см. фиг. 2) происходит в следующей последовательности. Сначала собираются все секции 28 энергопоглощающего устройства. Затем на раме 5 автомобиля устанавливается один крайний кроиштейи 2 и между его захватами 25 и 26 и отогнутым концом 4 заводится секция 28 со вторым, установленным на этой секции кронштейном 3. После этого кронштейн 3 закрепляется на раме 5. Далее на ней монтируется следук щий кронштейн 2 и устанавливается следующая секция 28, причем соседние секции, имеющие призматическую форму, сопрягаются при размещении параллельными боковыми гранями 29 и 30. Далее последовательно вдоль рамы 5 автомобиля устанавливаются все секции бампера. Последним устанавливается кожух 1 и закрепляется на кронщтейнах 2 и 3 крепежными элементами 27. Выполнение энергопоглощающего устройства секционным позволяет значительно повысить технологичность изготовления и сборки бампера, так как полосы 8-10 в этом случае короткие, а для стягивания днищ наружной б и последней 10 полос достаточно применение только двух цепей 20. Кроме того, секционное выполнение устройства существенно повышает эффективность действия бампера в случае случайного столкновения автомобиля с точечным препятствием {деревом, столбом и т. п.). Например, любой удар по центру автомобиля приведет к деформации центральной секции 28 бампера и соседних секций (справа и слева от центральной секциипри виде спереди иа автомобиль), которые будут подключаться в работу при деформации кожуха 1 и кронштейнов 2 и 3. Следовательно, 3/5 числа секций, уложенных спереди автомобиля (см. фиг. 3), включаются в работу при лобовом соударении с точечным препятствием. Бампер работает следующим образом, При ударе автомобиля кожух I входит в контакт с препятствием, а рама 5 вместе с .автомобилем по инерции перемещается относительно кожуха I, после чего,начинает деформироваться энергопоглощающее устройство бампера. При достижении в бампере значения усилия Р,равного допускаемому значению усилия на кузов автомобиля . (Р РАОЯ), происходит срезание части Крепежных элементов 27 крепления кожуха 1 к кронштейнам 2 и 3, размещенных в зоне удара, так как отогнутые концы 4 кронштейнов 2 и 3 получают относительное сме- щение вдоль кожуха 1 в начальный момент разворота кронштейнов (см. фиг. 4, участок ОА характеристики I-И). Усилие в бампере падает при этом до значения усилия предварительного поджатия пружин 11 кручения, установленных в пакете полос (см. фиг. 4, участок АВ характеристики 1 - 11). Далее происходит деформация всех пружин II кручения, полос б-9 и кронштейнов 2 и 3 (см. фиг. 4 участок ВС). При этом прямолиней;ные концевые участки 17 пружин 1 кручения поворачиваются к прямолинейным концевым участкам 18, а полосы 6-9 постепенно все более входят одна в другую и их стейни разворачиваются наружу до совмещения в одной плоскости со своими днищами 14 и 19. Цилиндрические участки пружин 11 кручения при этом входят в контакт со стенками смежных полос, днища 14 и 19 полос корытообразного сечения б-9 и плоская полоса 10 амортизатора сближаются друг к другу, а гибкая связь (цепь) 20 свободно складывается между днищем 19 наружной полосы б и внутренней полосы 10 в окнах 5 днищ 14 полос 7-9. Наклонные кронштейны 2 и 3, деформируясь, также сближаются с основанием, обжимая своими отогнутыми концами 4 устройство со стороны наружной поверхности полосы б. Далее пружины 11 кручения, размещенные на осях 12 и 13, продолжают своими цилиндрическими участками деформацию полос корытообразного сечения 7-9, внедряясь в них до полного контакта днищ 14 и 19 полос с концевыми участками 17 и 18, которые в свою очередь также деформируются под воздействием полос 7-9. Это достигается благодаря смещению в notieречном направлении закрепления осей 12 и 13 на наружных поверхностях днищ 14 полос 7-10 на величину Bi - i-± iti;+hz, где di - диаметр пружины, размещенной иа j-ой корытообразной полосе; dt,i -- диаметр пружины, размещенной на (i -(- 1) корытообразной полосе;hi -толщина i-той корытообразной полосы. При таком конструктивном исполнении полос б-10 и размещении их в пакете совместно с пружинами 11 кручения обеспечивается максимально возможная величина деформации бампера Hjjuj(, (см. фиг. I, 2 и 4) Hni&x HO - Hjc, где HO - начальная высота бампера (фиг. 1), Hjf - конечная высота бампера (фиг. 2). Следовательно, в процессе деформации бампера кинетическая энергия удара будет гаситься потенциальной энергией, включающей энергию деформации пружин 11, энергию деформации полос 6-9, энергию сил трения между концевыми участками 17 и днищами 14 и 19 полос, энергию сил трения между пружинами 1 и осями 12 и Ю, между цилиндрическими участками пружин. и стенками полос б-9, энергию деформации кронштейнов 2 и 3.

При этом сила сопротивления бампера Р рактически на всем ходе его близка к редельиому значению силы Рдол, допусаемому кузовом автомобиля, что показыает высокую энергоемкость данного бампеа и максимальное испрльзование всего з ода бампера на гашение энергии удара (см. фиг. 4, силовая . характеристика 1). В предлагаемом бампере достигнута высокая степень использования его габаритов (высоы) при деформации. Отношение начальной высоты бампера Но к конечной вЬ1СотеНк Р достигает здесь , тогда как в известных устройствах оно колеблется от 1,5 до 2,5. После удара бампер остаётся в сжатом состоянии, так к-ак кронштейны 2 и 3 удер :ивак)Г. пружины 11 в сжатом состоянии (фиг. 4, силовая характеристика II, участок Ср). Следовательно, энергия предлагаемого бампера необратима. При этом отсутствует вредное влияние , отдачи, когда возвратный удар со стороны сжатого бампера может быть неменее бШсен дйя авто- Jo мобиля, чем прямой удар.

Сравнение площадей силовы. характеристикпредлагаемого бампера (кривьш I- И) и известного буфера (кривые. Ш-IV) jj показывает боль.шое преимущество первого устройства (см. фиг. 4, штриховка в клетку). Проведенные расчеты подтвердили высокую эффективность работы бампера. По результатам расчета построены зависимости перегрузки п : П.(Н, V) и времени действия зр перегрузки .t . fi(H, V) от скорости соударения V и величины хода бампера Н для бампера. При величине допускаемой перегрузки п 40g преде.1ьная величина скорости V/7 соударения с;преггйтстбйём передвижнон телевизионной станции, снабженной Предлагаемым бампером с. величиной рабочего хода Н 100 мм, равна Vflf . 32 км/ч, для бампера с Н 150 мм пре аель:ная скорость Vnp - 40 км/ч, дЛя бампера ... с Н, 200 мм Vnp 46 км/ч. При. п 40g 40 предельная величина скорости соуда- .; ррния с препятствием передвижной телевизионной станции, снабженной из1вестным .бампером с величиной раббчего хода Н 100 мм, равна лишь 19 км/ч.

Применение предлагаемого бампера а перед;зяжных тёлеэизионйых станциях не |рйводит к авариям при случайном соуда рений с пре пятствием на скорости 30- 40 км/ч, обеспечивает возмржность работы .в любых кинематических условиях (без огра- jp ничсния температуры и влажности), а также в условиях $агряз гения и агрессивных сред (кислот .и щелочей), кроме того, исключается текущее о-бслуживание и профилактические осмотры. Конструктл вное зыполнение не требует переделок существующих рам автомобилей, что позволит легКо модернизкровать передвнжиые телевизионное станции, бампер характеризуется высокой надеж-ностью функционирования ввиду стабильности упруго-демпфирующих характеристик. Бампер технологичен в изготовлении, так как не требует применения дефицитных материалов и специальной оснастки (дорогостоящих прессформ и приспособлений). Этр особенно важно в условиях мелкосерийного производства специальных автомобилей - передвижнь1х телевизионных станций.

Формула изобретения

1.Бампер транспортного средства, преимущественно для перевозки телеаппаратуры, содержащий корытообразный кожух, связанный кронштейнами с рамой транспортного средства, и энергопоглощающее устройство, размещённое межДу кожухом и рамой и включающее демпфирующие элемёнТы, отличающийся тем, что, с целью повышения его энергоемкости и увеличения допустим.ой скорости соударения транспортного средства с препятствием без у1величёния габаритных размеров бампера, демпфируюЦ1ие элементы выполнены в виде полос корытообразного сечения, последовательно установленных в кожухе перпендикулярно продольной оси транспортного средства с относительным частичным перекрытием оДна другой и образук)ш.их в сборе пакет, повторяющий форму кожуха, внутреиняя, ближайшая к раме полоса выполнена плоскрй, перекрывающей полость смежной корь1тообразной полосы, а в полостя х между ncMioсами разме цены пружинь кручения, имеющие прямолинейные Мниёвые участки и навитые на оси, закреплённые вдоль полос на наружных поверхностях их днищ со смё|деиием относительно друг друга в поперечном направлении, при этом койцевые участки пружйй опёрты в днища соседних полос, днища крайних полос стянута гибкими связями, а упомянутые кронщтейны установлены под углом к продольной оси траяспоргного средства и каждый из них снабжен пЪ меньшей мере парой захватов в виДе пластин, охватывающих стенки-полос снаружи. .-: . . - - -,. . . .

2.Бампер ПО п, 1, отличающийся , что энергопоглощающее устройство состоит из секций призматической формы, сопряженные боковые стороны которых параллелЬяы друг другу, а кронштейны размещены 1з интервалах между секциями.

3.Бампер по пп. 1 -и 2, отличающийся тем, что полосы корытообразного сечения выполнены из эластичного материала, например полиуретана.: .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Патент Франции № 2205147,

кл. В 60 R 19/00, 1974.

2. Патент Ве 1икобритании № 1446370,

кл. В 7 1, 1976 (прототип).

fOiLe.S

74573