Демпфер для автомобилей

Изобретение относится к области машиностроения. Демпфер содержит соединенные между собой части (3, 4), образующие полый трубчатый элемент (5). Стенки (6, 7) образуют ребро (8). Каждая часть содержит полустакан (9), два крепежных фланца (10) и, по крайней мере, один буртик (11, 12), расположенный перпендикулярно первой оси. Буртик расположен вдоль стенок трубчатого элемента и до ребра. Буртик, идущий по первой стенке, является выступом относительно внешней поверхности первой стенки. Буртик, идущий по второй стенке, является вогнутостью относительно внешней поверхности второй стенки. Буртик на ребре изменяет ориентацию с выступа на вогнутость. Достигается повышение эффективности демпфирования. 7 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к области энергопоглощающих устройств для автомобилей, известных как «краш-боксы» (заменяемый после столкновения на новый энергопоглощающий элемент в пассивной безопасности автомобиля), применяемых для гашения сил, возникающих при ударе.

ОПИСАНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Как известно, краш-боксы обычно вставляются между лонжероном автомобиля и поперечной балкой бампера, а в некоторых случаях краш-боксы также устанавливаются на задние поперечины.

Краш-боксы включают деформируемое тело, формируемое так, чтобы оно деформировалось под действием сжимающего усилия при столкновении с объектом, например, от ударов при столкновении; функция краш-бокса такова, что при так называемых воздействиях «низкой скорости» кинетическая энергия в момент воздействия преобразуется в энергию деформации краш-бокса, чтобы сохранить целостность конструкции транспортного средства.

Из уровня техники известен демпфер для автомобилей, в котором деформируемое тело имеет две противоположные части, которые прикрепляются друг к другу, образуя трубчатый элемент, имеющий удлиненную форму, и множество стенок, которые в местах пересечения формируют соответствующие ребра; каждая часть включает полустакан и два соединительных элемента (крепежных фланца), расположенных соответственно на концах полустакана; по крайней мере, одна часть может иметь, по крайней мере, один буртик, который проходит перпендикулярно продольной оси трубчатого элемента; этот буртик формируется так, чтобы направлять пластическую деформацию деформируемого тела и регулировать количество энергии, требуемое, чтобы произвести определенную степень деформации деформируемого тела в результате ударного воздействия.

Каждая часть может быть получена посредством сгибания (а также штамповкой) полосы листового металла для получения пяти стенок, из которых две крайние стенки, выровнены по отношению друг к другу, то есть, лежат в одной плоскости, соответствуют двум соединительным элементам, а остальные три внутренние стенки повернуты относительно друг друга так, чтобы образовалась геометрическая фигура, например, квадрат или шестиугольник, когда две вышеупомянутые части прикрепляются друг к другу монтажными деталями.

Получаемый трубчатый элемент может, например, представлять собой шестиугольную ячейку, формируемую шестью внутренними стенками, то есть, три внутренние стенки на каждую часть, и боковыми выступами, каждый из которых состоит из двух расположенных напротив друг друга соединительных элемента, и соединенных, например, точечной сваркой.

Стенки являются плоскими. Каждая часть, в общем, может представлять собой множество полустаканов, чтобы трубчатый элемент мог быть сформирован, например, множеством примыкающих шестиугольных ячеек.

Буртик - своего рода канал, имеющий вогнутость заданной глубины, и штамповкой.

Краш-бокс устанавливается в автомобиле так, чтобы продольная ось трубчатого элемента совпадала с направлением деформации в случае лобового воздействия.

Прилегающие и параллельные друг другу буртики могут быть выполнены в заданном количестве на стенках трубчатого элемента; эти буртики выполнены на всю ширину стенки, в которую они интегрированы.

Как известно, эффективность краш-бокса зависит от соотношения между средней силой, необходимой для получения определенной степени раздавливания в направлении деформации, и максимальной силой, поглощенной во время фазы раздавливания; чем ближе это соотношение к единице, тем эффективнее краш-бокс.

Использование буртиков, как было показано, способствовало повышению эффективности краш-боксов.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в разработке новой концепции краш-бокса, обладающего оптимальной эффективностью.

Эта цель была достигнута при использовании бокса для краш-тестов согласно пункту 1.

На участке буртика, находящегося на ребре, не происходит накопление, наложение или взаимное проникновение материала деформируемого тела во время раздавливания бокса для краш-тестов; фактически, буртик меняет свое расположение в углу (на ребре)с выступа и вогнутость. Однако накопление, наложение или взаимное проникновение материала деформируемого тела произошло бы, если бы буртик не изменил расположение, оставаясь выступающим или вогнутым.

Раздавливание краш-бокса поэтому продолжается с заданной деформацией, то есть, с деформацией типа гармошки; таким образом, бокс для краш-тестов реагирует на раздавливание с меньшими колебаниями и, поэтому, с более постоянной силой, которая максимизирует эффективность краш-бокса.

Кроме того, деформация материала деформируемого тела происходит предсказуемым способом на участке буртика, расположенном на ребре: это обеспечивает более точное вычисление деформации, которой подвергнется краш-бокс, если произойдет воздействие, то есть, вычисление того, как он будет разрушен сразу после воздействия, что позволит более точно разработать краш-бокс, относительно известных изобретений.

Поэтому могут быть разработаны буртики большей длины, чем существующие в изобретениях современного уровня техники, процитированных в преамбуле: фактически, буртик может вовлекать две или больше стенок каждой части деформируемого тела или проходить вдоль линии, по всей ширине соответствующей части, с которой соединяется сам буртик, то есть, вдоль соединительных элементов и стенок полустакана. Таким образом, возникает то преимущество, что можно направлять пластическую деформацию деформируемого тела более точно и более точно регулировать количество энергии, необходимое, чтобы произвести определенную степень деформации деформируемого тела в результате воздействия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

В дальнейшем будут описаны характерные осуществления изобретения, изложенные в пунктах формулы изобретения со ссылкой на сопровождающих чертежи, в которых:

- фиг.1, 2 - два вида в перспективе бокса для краш-тестов данного изобретения, согласно первому варианту осуществления;

- фиг.3A-3H - виды в перспективе тестового краш-бокса в момент после воздействия (сжимающее напряжение), действующего вдоль продольной оси краш-бокса;

- фиг.4A-4H - виды в перспективе краш-бокса второго варианта осуществления изобретения в момент после воздействия (сжимающее напряжение), действующего вдоль продольной оси краш-бокса;

- фиг.5 иллюстрирует график, показывающий прогрессию силы с течением времени, с которой краш-бокс фиг.3A-3H и краш-бокс фиг.4A-4H реагирует на воздействие.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ

На фиг.1, 2, 4A-4H, позицией 1 обозначен краш-бокс в целом, являющийся объектом данного изобретения.

Краш-бокс 1 включает: деформируемое тело 2, формируемое, чтобы деформироваться в случае воздействия какого-то объекта; деформируемое тело 2 включает первую часть 3 и вторую часть 4, расположенные напротив и прикрепленные друг к другу, чтобы образовать полый трубчатый элемент 5, имеющий первую ось и включающий первую стенку 6 и вторую стенку 7, смежные друг с другом, которые пересекаются, чтобы образуя ребро 8.

Каждая часть 3, 4 включает полу стакан 9 и два крепежных фланца 10, размещенных соответственно на противоположных концах полустакана 9, по крайней мере, одна часть 3, 4 включает, по крайней мере, один буртик 11, 12, который перпендикулярно относительно первой (продольной) оси; буртик 11, 12 выполняется так, чтобы направлять пластическую деформацию деформируемого тела 2, и чтобы регулировать количество энергии, требуемое, чтобы произвести определенную степень деформации деформируемого тела 2 после воздействия.

Буртик 11, 12 проходит непрерывно, по крайней мере, вдоль части первой стенки 6 и, по крайней мере, вдоль части второй стенки 7 трубчатого элемента 5, проходя, по крайней мере, по ребру 8, образованному между первой стенкой 6 и второй стенкой 7; буртик 11, 12, идущий по первой стенке 6, является ориентированным выступом относительно зоны внешней поверхности первой стенки 6, окружающей буртик 11, 12; буртик 11, 12, идущий по второй стенке 7, является ориентированной вогнутостью относительно зоны внешней поверхности второй стенки 7, окружающей буртик 11, 12; буртик 11, 12, на ребре 8, изменяет расположение с выступа и вогнутость.

Под «внешней поверхностью» первой стенки 6 или второй стенки 7 подразумевается поверхность, обращенная наружу относительно трубчатого элемента 5; эта внешняя поверхность находится напротив внутренней поверхности первой стенки 6 или второй стенки 7; внутренняя поверхность обращена к внутренним поверхностям остальных стенок 13 и вместе с ними определяет внутренний объем трубчатого элемента 5.

Буртик выше описанного типа иллюстрируется на примере краш-бокса 1 на фиг.1, 2 и обозначается ссылочным номером 12.

Каждая часть 3, 4 может быть получена путем сгибания (а также штамповки) полосы листового металла для получения пяти стенок 6, 7, 13, из которых две стенки являются крайними 10, выровненными относительно друг друга, то есть, лежащими в одной плоскости, и представляют собой крепежные фланцы 10, а остальные три внутренние стенки 6, 7, 13 располагаются под углом друг к другу, чтобы сформировалась геометрическая фигура, в проиллюстрированном примере являющаяся шестиугольником, когда эти две вышеупомянутые части 3, 4 прикреплены друг к другу крепежными фланцами 10.

Получаемый трубчатый элемент 5 может представлять собой, например, шестиугольную ячейку, сформированную шестью внутренними стенками 6, 7, 13, то есть, три внутренние стенки 6, 7, 13 для каждой части 3, 4, и боковыми выступами, каждый из которых состоит из двух крепежных фланцев 10, расположенных напротив друг друга и соединенных, например, точечной сваркой.

Стенки 6, 7, 13 плоские. Каждая часть 3, 4, в общем, может представлять собой множество полустаканов 9 (осуществление, не показанное на рисунках), чтобы в случае прикрепления этих двух частей друг к другу 3, 4 образовывать равное количество трубчатых присоединенных элементов 5, каждый из которых имеет, например, профиль шестиугольной, или квадратной или восьмиугольной, и т.д. ячейки.

Буртик 11, 12, как было упомянуто в выше, является своего рода каналом, имеющим вогнутость заданной глубины, получаемую посредством штамповки листа.

Краш-бокс 1 устанавливается в автомобиле (не показано) таким образом, чтобы продольная ось (первая ось) трубчатого элемента 5 совпадала с направлением деформации в случае лобового воздействия.

Буртиков 11, 12 может быть несколько, и они могут располагаться рядом и параллельно один другому на стенках 6, 7, 13 трубчатого элемента 5.

Краш-бокс 1, показанный на фиг.1, 2, включает, для каждой части 3, 4, два буртика 11, расположенные рядом и параллельно; каждый из буртиков 11 простирается вдоль линии на всю ширину соответствующей части 3, 4, то есть, вдоль крепежных фланцев 10 и стенок 6, 7, 13 полустакана 9. Таким образом, становится преимущественно возможным лучше направлять пластическую деформацию деформируемого тела 2, и более точно регулировать количество энергии, необходимое, чтобы произвести определенную степень деформации деформируемого тела 2 в результате воздействия.

Когда первая часть 3 прикрепляется ко второй части 4, чтобы зафиксировать трубчатый элемент 5, тогда крепежный фланец 10 первой части 3 поворачивается к соответствующему крепежному фланцу 10 второй части 4.

Буртики 11 первой части 3 и второй части 4 предпочтительно размещаются так, чтобы быть обращенными друг к другу, как показано на фиг.1, 2, 4A-4H; в частности, эти буртики 11 расположены выступающими на крепежных фланцах 10, чтобы образовать канал, который закрывается буртиками 11 сверху и снизу.

По крайней мере, одна часть 3, 4 тела деформации 2 может включать, по крайней мере, один дополнительный буртик 14, который располагается параллельно первой оси, чтобы увеличить сопротивление деформации деформируемого тела 2 (фиг.1, 2).

По крайней мере, одно крепежный фланец 10 может иметь загнутый свободный конец, образующий сгиб 15 для увеличения сопротивления деформации деформируемого тела 2 (фиг.1, 2).

Сгиб 15 предпочтительно, в основном, перпендикулярен остальной части крепежного фланца 10.

Фиг.3A-3H - виды в перспективе «тестового» краш-бокса во время следующих за воздействием моментов, и, таким образом, при сжимающем напряжении, действующем вдоль продольной оси (первая ось) краш-бокса; краш-бокс, проиллюстрированный здесь, не является частью данного изобретения и не известен. «Тестовый» краш-бокс использовался для сравнительного анализа с краш-боксом 1 согласно второму осуществлению, показанному на фиг.4A-4H, чтобы подчеркнуть большую эффективность последнего краш-бокса. Для этого сравнения величина воздействия и направление, в котором действует соответствующее сжимающее напряжение (вдоль продольной оси краш-бокса 1, являются одинаковыми и для «тестового» краш-бокса фиг.3A-3H и краш-бокса 1 фиг.4A-4H, являющегося объектом данного изобретения.

Фиг.3A, 4A иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 0,5 миллисекунды.

Фиг.3B, 4B иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 1,5 миллисекунды.

Фиг.3C, 4C иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 2 миллисекунды.

Фиг.3D, 4D иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 2,5 миллисекунды.

Фиг.3E, 4E иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 3 миллисекунды.

Фиг.3F, 4F иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 3,5 миллисекунды.

Фиг.3G, 4G иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 4 миллисекунды.

Фиг.3H, 4H иллюстрируют краш-бокс в момент времени: приблизительно 4,5 миллисекунды.

На фиг.5 штрихпунктирная линия показывает время действия силы, с которой краш-бокс фиг.3A-3H реагирует на удар, а сплошная линия показывает время действия силы, с которой краш-бокс 1 фиг.4A-4H реагирует на удар.

Как видно из фиг.5, краш-бокс 1 данного изобретения реагирует на раздавливание с меньшим количеством колебаний и поэтому с более постоянной силой, что максимизирует эффективность самого краш-бокса 1.

Подразумевается, что вышесказанное было описано посредством неограниченного количества примеров и, поэтому, возможны конструкционные варианты в пределах данного технического решения, как заявлено далее.

1. Демпфер для автомобилей, включающий деформируемое при ударном воздействии тело 2, содержащее первую часть 3 и вторую часть 4, расположенные напротив и прикрепленные друг к другу, образуя трубчатый элемент 5, имеющий первую ось; первая часть 3 включает один полустакан 9 и два крепежных фланца 10, расположенные соответственно на противоположных концах полустакана 9; при этом полустакан 9 и два крепежных фланца 10, в свою очередь, включают множество стенок 6, 7, 10, 13, которые являются смежными друг с другом и пересекаются, образуя соответствующие ребра 8; первая часть 3 содержит первый буртик 11, простирающийся перпендикулярно относительно первой оси и приспособленный, чтобы направлять пластическую деформацию деформируемого тела 2 и регулировать количество энергии, необходимое для получения определенной степени деформации деформируемого тела 2 после воздействия; первый буртик 11, простирающийся вдоль соответствующей первой стенки 6, является ориентированным выступом относительно зоны внешней поверхности первой стенки 6, окружающей первый буртик 11; первый буртик 11, простираясь вдоль соответствующей второй стенки 7, смежной с первой стенкой 6, является ориентированной вогнутостью относительно зоны внешней поверхности второй стенки 7, окружающей первый буртик 11; первый буртик 11 на ребре 8, образованном взаимным пересечением первой стенки 6 и второй стенки 7, изменяет ориентацию с выступа на вогнутость; первый буртик проходит вдоль линии, включающей всю ширину соответствующей первой части 3, в которую интегрирован первый буртик, то есть вдоль крепежных фланцев 10 и стенок 6, 7, 13 полустакана; вторая часть 4 включает полустакан 9, два крепежных фланца 10 которого размещены соответственно на противоположных концах полустакана 9; полустакан 9 и крепежные фланцы 10 включают, в свою очередь, множество стенок 6, 7, 10, 13, смежных друг с другом и пересекающихся, образуя соответствующие ребра 8; вторая часть 4 включает второй буртик 11, который проходит перпендикулярно относительно первой оси; буртик 11 приспособлен, чтобы направлять пластическую деформацию деформируемого тела 2 и регулировать количество энергии, необходимое для производства определенной степени деформации деформируемого тела 2 после воздействия; второй буртик 11 простирается на всю ширину соответствующей второй части 4, в которую интегрирован второй буртик 11, то есть вдоль крепежных фланцев 10 и стенок 6, 7, 13 полустакана; второй буртик 11, простираясь вдоль соответствующей третьей стенки 6, является ориентированным выступом относительно зоны внешней поверхности третьей стенки 6, окружающей второй буртик 11; второй буртик 11, простираясь вдоль соответствующей четвертой стенки 7, смежной с третьей стенкой 6, является ориентированной вогнутостью относительно зоны внешней поверхности четвертой стенки 7, окружающей второй буртик 11; второй буртик 11, на ребре 8, образованном пересекающимися третьей стенкой 6 и четвертой стенкой 7, изменяет ориентацию с выступа на вогнутость; когда первая часть 3 прикрепляется ко второй части 4, чтобы образовать трубчатый элемент 5, крепежный фланец 10 первой части 3 поворачивается к соответствующему крепежному фланцу 10 второй части 4; первый буртик 11 первой части 3 и второй буртик 11 второй части 4 взаимно расположены так, чтобы быть повернутыми друг к другу.

2. Демпфер по п.1, в котором первый буртик 11 и второй буртик 11 являются ориентированным выступом на крепежных ушках 10, чтобы образовать канал, который сверху и снизу закрывается первым буртиком 11 и вторым буртиком 11.

3. Демпфер по п.1, в котором одна часть 3, 4 деформируемого тела 2 имеет, по крайней мере, один дополнительный буртик 14, который проходит параллельно первой оси, чтобы увеличить сопротивление деформации деформируемого тела 2.

4. Демпфер по п.1, в котором, по крайней мере, один крепежный фланец 10 имеет загнутый свободный конец, таким образом, образуя сгиб 15 для увеличения сопротивления деформации деформируемого тела 2.

5. Демпфер по п.1, в котором сгиб 15, преимущественно, перпендикулярен остальной части крепежного фланца (10).

6. Демпфер по п.1, в котором первый крепежный фланец 10 первой части 3 находится напротив второго крепежного фланца 10 второй части 4, где первая часть 3 включает один первый буртик 11, 12, по крайней мере, один первый участок распространения первого буртика 11, 12 находится на первом крепежном фланце 10; где вторая часть 4 включает один второй буртик 11, 12, по крайней мере, один второй участок распространения второго буртика 11, 12 находится на втором крепежном фланце 10; первый буртик 11, 12 и второй буртик 11, 12 взаимно располагаются так, что первый участок распространения первого буртика 11, 12 повернут ко второму участку распространения второго буртика 11, 12; первый буртик 11, 12 является ориентированным выступом на первом участке распространения, и второй буртик 11, 12 является ориентированным выступом на втором участке распространения.

7. Демпфер по п.1, в котором части 3, 4 выполнены так, что при прикреплении друг к другу они определяют одну или более шестиугольные ячейки.

8. Демпфер по п.1, в котором каждая часть 3, 4 выполнена из металлического листа.