Бампер транспортного средства

 

О П И С А Н И Е (ii)745738

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕХЕЯЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцкапкстмческкк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.06.78 (2! ) 2627628/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (5I) М. Кл.

В 60 К 19/08

F 16 F 13/02 (23) Приоритет—

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Гееуддрстаеккы!1 кемктет

СССР (53) УДК 629.113. .068 (088.8) дв делам кзобретеккк н открмтнй.

Дата опубликования описания 12.07.80 ж» з»»и »а»»а . »» ю»ы4 Ьь » Ьв Нгяа (72) Авторы изобретения

С. А. Громов и Э. В. Гаусман (71) Заявитель (54) БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

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

Известны бамперы, содержащие кожух корытообразной формы, кронштейны, с помощью которых кожух соединен с рамой автомобиля, и амортизирующие устройства, расположенные между кронштейнами и рамой и предназначенные для поглощения кинетической энергии удара 11).

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

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бампер транспортного средства, содержащий корытообразный кожух, связанный кронштейнами с рамой транспортного средства, и энергопоглощающее устройство, размещенное между кожухом и рамой и включающее демпфирующие элементы. Последние выполнены в виде ряда сильфонов прямоугольного поперечного сечения из эластичного материала, размещенных вдоль рамы с расположением их осей перпендикулярно основанию, закрепленному на раме !21

Недостатком бампера является низкая энергоемкость, т.. е. обеспечение им энергопоглощения при столкновении транспортного средства лишь с малой скоростью (до

10 км/ч), что объясняется линейным характером. зависимости нагрузки от деформации и необратимыми потерями энергии при ударе.

Однако для эффективной защиты телевизионной аппаратуры с допускаемой пере1 грузкой 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 передвижных телевизионных станциях.

?О Цель изобретения — повышение энерго,емкости бампера и увеличение допустимой скорости соударения транспортных средств с препятствием без увеличения габаритных размеров бампера.-

А»»»»= »

746738

Эта цель достигаетсн тем, 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 полосы, а в полостях между 1 полосами размещены пружины кручения, имеющие прямолинейныс концевые участки и навитые на оси, закрепленные вдоль 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 гибкимн связями, а упомянутые кронштейны установлены под углом к продольной оси транспортного средства и каждый чз них снабжен по меньшей мере парой захватов в виде пластин, охватывающих стенки полос снаружи.

Кроме того, энерго поглощающее устройство состоит из секций призматической формы, сопряженные боковые стороны которых параллельны друг другу, а кронштейны размещены в интервалах между секциямн.

Кроме того, полосы корытообразного сечения выполнены из эластичного материала, например полиуретана. 3О

На фиг. 1 изображен бампер, общий вид в аксонометрии, и<, перечный разрез; на фиг. 2 — то же, вид сбоку (при максимальном сжатии); на фиг. 3 — то же, в плане (продольный разрез); на фиг. 4

3S сравнительные характеристики предлагаемого бампера {кривые 1 †) и известного буфера (кривые Ill †) где Hmax.— = Ho— — ̈́— максимальная деформация бампера

Родоп,— допускаемая нагрузка на кузов автомобиля. ее

Бампер транспортного средства содержит корытообразный кожух l, связанный кронштейнами 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 6 — 9 корытообразного сечения и плоской 5е 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, 55 а полоса 8 — в третью промежуточную полосу 9. Все полосы корытообразного сечения выполнены из пластичного материала, например мягкой стали; титана ялй дюралюмнния. Возможно выполнение набора корытообразных полос также из эластичного r 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 !5, и полосы 10. Оси 12 и 13 продольно закреплены в проушинах 16 на наружных поверхностях диищ полос ?—

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 I? и 18,, опертыми в днища соседних полос. Днища 19 наружной 6 и внутренней 10 полос стянуты наклонными к основанию гибкими связями 20. В качестве гибких связей могут быть использованы цепи, тросы, либо канаты, выполненные из синтетического материала.

Концы гибких связей, вгполненных в виде цепей, заведены в выдавки 21 и 22, выпол-. ненные соответственно в днищах наружной 6 и внутренней 10 полос и зафиксированы шплинтами 23 и 24. Благодаря стягиванию днищ крайних полос гибкимя 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 11 предварительно поджата на заданное усилие. Следовательно, в предлагаемом бампере аккумулирована значительная потенциальная энергия, которая используется для гашения кинетической энергии удара.

Кронштейны 2 и 3 установлены под углом к продольной оси автомобиля,.каждый кронштейн снабжен по меньшей мере парой захватов. Захваты могут быть выполнены в виде двух пар пластин 25 и 26, охватывающих снаружи стенки полос (на фиг. l показаны по два захвата на каждом кронштейне, которые удерживают эиергойоглощающее устройство на раме автомобиля в процессе его эксплуатации).

Кронштейны 2 и 3, жестко соединены с кожухом 1, например с помощью крепежных элементов 27, часть которых срезается при ударе. Энергопоглощающее устройство выполнено из секций 28 (фиг. 3), размещенных вдоль рамы и имеющих призматическую форму. Сопряженные боковые стороны 29 и 30 секций параллельны друг другу, а кронштейны 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 кронштейн 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 следующий 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 кронштейнах 2 и 3 крепежными элементами 27. Выполнение энергопоглощающего устройства секционным позволяет значительно повысить техкологичност изготовления и сборки бампера, так как полосы

8 — 10 в этом случае короткие, а для стягивания дниш наружной 6 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 цектральной секции прк 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 входит в контакт с препятствием, а рама 5 вместе с . автомобилем по инерции перемещается относительно кожуха 1, после чего. начинает деформироваться энергопоглошающее устройство бампера. При достижении в бампере значения усилия P, равного допускаемому значению усилия на кузов автомобиля Р@м, (Р = Рдей,), происходит срезание части крепежных элементов 27 крепления кожуха к кронштейнам 2 и 3, размещенных в зоне удара, так как отогнутые концы 4 кронштейнов 2 и 3 получают относительное смещение вдоль кожуха I в начальный момент разворота кронштейнов (см. фиг. 4, участок

ОА характеристики 1 — 11). 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 — И). Далее

745738 происходит деформация всех пружин 11 кручения, полос 6 — 9 и кронштейнов 2 н 3 (см. фиг, 4 участок ВС). Прк этом прямолинейные концевые участки 17 пружин 11 кручения поворачиваются к прямолинейным концевым участкам 18, а полосы 6 — 9 постепенно все более входят одна в другую и их сте!тки разворачиваются наружу до совмещения в одной плоскости со своими днищами 14 н 19. Цилиндрические участки пружин 11 кручения при этом входят в контакт со стенками смежных полос, днища 14 и 19 полос корытообразиого сечения 6 — 9 и плоская полоса 10 амортизатора сближаются друг к другу, а гибкая связь (цепь) 20 свободно складывается между днищем 19 наружной полосы 6 и внутренней полосы 10 в окнах 15 дчнщ 14 полос ? — 9.

Наклонные кронштейны 2 и 3, деформируясь, также сближаются с основанием, обжимая своими отогнутыми концами 4 устройство со стороны наружной поверхности

И полосы 6. Далее пружины I I кручения, размещенные на осях 12 и 13, продолжают своими цилиндрическими участками деформацию полос корытообразного сечения 7 — 9, внедряясь в них до полного контакта дкищ

Ы

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 поперечном иакравлении закрепления осей 12 и 13 на наружных поверхностях днищ 14

36 полос 7 — 10 на величину где д1, — диаметр пружины, размещенной на i-ой корытообразной полосе;

d + — диаметр пружины, размещенной ка (i + 1) корытообразной полосе;

h; — толщина i-той корытообразной полосы.

При таком конструктивном исполнении полос 6 — 10 и размещении их в пакете совместно с пружинами I I кручекия обеспечивается максимально возможная величина деформации бампера Н х, (см. фиг. I, 2 и 4)

Нщдх — — Hp — H», где Н вЂ” начальная высота бампера (фиг. I)

Н» — конечная высота бампера (фиг. 2).

Следовательно, в процессе деформации бампера кинетическая энергия удара будет гаситься потенциальной энергией, включающей энергию деформации пружин Н, энергию деформации полос 6 — 9, энергию сил трения между концевыми участками 17 и днищами 14 и 19 полос, энергию сил трения между пружинами И и осями !2 и И, между цилиндрическими участками пружин 11 и стенками полос 6 — 9, энергию деформации кронштейнов 2 и 3.

745738

При этом сила сопротивления бампера Р практически на всем ходе его близка к предельному значению силы Рдела, допускаемому кузовом автомобиля, что показы- вает высокую энергоемкость данного бампера и максимальное использование всего хода бампера на гашение энергии удара (см. фиг. 4, силовая характеристика 1).

В предлагаемом бампере достигнута высокая степейь использования его габаритов (высоты) при деформации. Отношение начальной высоты бампера Но к конечной высоте Н„1О достигает здесь 4 5, тогда как в известных устройствах оно колеблется от 1,5 до 2,5.

По ле удара бампер остается в сжатом состоянии, так как кронштейны 2 и 3 удерживают пружины 11 в сжатом состоянии (фиг. 4, силовая характеристика 11, учас. ток CP). Следовательно, энергия предлагаемого бампера необратима. Прн этом от. сутствует вредное влияние -отдачи, когда возвратный удар со стороны сжатого бам пера может быть не менее опасей для авто- 2е мобиля, чем прямой удар.

Сравнение площадей силовых характеристик предлагаемого бампера (кривые 1—

If) и известного буфера (кривые IП вЂ” IV) показывает большое преимущество первого устройства (см. фиг. 4, штриховка в клетку).

Проведенийе расчеты подтвердили высокую:. эффективность работы бампера. По резуль татам расчета построены зависимости перегрузки n =. I> (Н, V) и времени действия зв перегрузки t„= — 4(Н, V) от скорости соударения V и" величины хода бампера Н для бампера. При величине допускаемой перегрузки п 40g предельная величина ско- рости Vi p соударения с"препятствием пере- движной телевизионной станции, снабженной предлагаемым бампером с величиной рабочего хода Н = 1.00 мм, равна Vnp =

= 32 км/ч, для бампера с Н = 150 мм предельная скорость Vrip = 40 км/ч, для бампера, с Н =.200 мм VAp =.. 46 км/ч. При A = 40g 4Q предельная величина скорости Уир соуда рения с препятствием передвижной телевизионной станции, снабженной известным бампером с величиной рабочего хода Н р 100 мм, равна лишь 19 км/ч.

Применение предлагаемого бампера и передвижных телевизионйых станциях не приводит к авариям ври случайном соуда-рении с препятствием на скорости 30 — 40 км/ч, обеспечивает возможность работй . ,в любых кинематическнх условиях (без огра- д ничЕийя температуры и влажности), а также в условиях загрязнения н агрессивных сред (кислот и щелочей), кроме того, исключается текущее обслуживание и профилактичес.- кие осмотры. Конструктивное выполнение не требует переделок существующих рам автомобилей, что позволит легко модернизкровать нередвижнйе телевизионные станции, бампер характеризуется высокой иадежностью функционирования ввиду стабильности упруго-демпфирувщих характеристик, Бампер технологичен в изготовлении, так как не требует применения дефицитных материалов и специальной оснастки (дорогостоящих прессформ и приспособлений).

Это особенно важн6 в условиях мелкосерийного производс ва специальных автомобилей — передвижных телевизионных станций.

Формцла изобретения

1. Бампер транспортного средства, преимущественно для перевозки телеаппаратуры, содержащий корытообразный кожух, связанный кронштейнами с рамой транспорт-., ного средства, и энергопьглощающее устройство, размещенное между кожухом и рамой и включающее демпфирующие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения его энергоемкости и увеличения допустимой скорости соударения транспорт-. ного средства с препятствием без увеличения габаритных размеров бампера, демпфирующне 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 плоскрй, перекрывающей полость смежной корытообразной полосы, а в полостях между полосами размещены пружины кручения, имеющие прямолинейные концевые участки и навитые на оси, закрепленнйе вдоль полос на наружных поверхностях нх днищ со смещением относительно друг друга в поперечном направлении, при этом концевые участки пружин оперты в днйща соседних полос, днища крайних полос стянуты гибкими 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.

2. Бампер по п. 1, отличающийся тем, что энергопоглощающее устройство состоит из секций призматической формы, сопряженные боковые стороны которых параллельны друг другу, а кронштейны размещены в интервалах между секциями, 3. Бампер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что полоси корытообразного сечения выполнены из эластичного материала, наприМер йолиуретана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Патент Франции № 2205147, кл. В 60 К 19/00, 1974.

2. Патент Великобритании № 1446370, кл. В 7 1, 1976 (прототип).

745738

Составитель Я. Смольская

Редактор Н. Шильиикова Техред К. Шуфрич Корректор М. Вигула

Заказ 4059!5 Тираж 763 Подписное

l lH H H HH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I:3035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП аПатеитэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4