Результат интеллектуальной деятельности: БАМПЕРНОЕ ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЯ

Изобретение относится к устройствам, повышающим защиту водителя и пассажиров автомобиля при аварии.

Известно бамперное защитное устройство (Патент на полезную модель РФ №79845. Защитное устройство, повышающее безопасность водителя и пассажиров при аварии автомобиля, МПК B60R 19/00./ И.Д. Эскин, Р.И. Алкеев. Опуб. 20.01 09 Бюл. №2) содержащее бампер - балку с коробчатым прямоугольным поперечным сечением, закрепленный на корпусе автомобиля спереди или сзади корпуса, отличающееся тем, что бампер выполнен в виде прямой балки с длиной, приблизительно равной ширине автомобиля, и расположен внутри корпуса - балки, на длине бампера имеющего также коробчатое прямоугольное сечение, с зазорами по бокам бампера, в которых с натягом по вершинам гофров вставлены два пакета, набранные каждый из двух или более многослойных, многопролетных, гофрированных пакета, набранных из стальных, каленых, шлифованных омедненных лент «гофр в гофр», между которыми проложены стальные, каленые, шлифованные, омедненные ленты - полосы с толщиной, большей гофрированной ленты, причем пакеты гофрированных лент опираются на проложенную между ними гладкую ленту - полосу вершинами друг на друга, т.е. в каждом пакете пакеты гофрированных лент соединены последовательно, причем натяг по вершинам гофров каждого гофрированного пакета больше остаточного выгиба гофров, и длина пакетов подобрана таким образом, что на обоих концах бампера, корпуса и гладких лент имеются свободные участки, немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета вдоль бампера при полном выпрямлении гофров (деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров) при лобовом ударе, и концы корпуса балки, выступающие за бампер имеют швеллерное поперечное сечение и в плане повторяют обводы автомобиля до колесной пары, а расстояние между концом корпуса - балки и контуром автомобиля (измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля) выбрано возможно большим но конструктивно приемлемым, а детали крепления бампера к корпусу автомобиля, выполненные в виде скоб, приваренных к бамперу, свободно проходят через прямоугольное отверстие в верхней и нижней стенках корпуса - балки, причем размеры каждого отверстия больше ответного размера опорной поверхности детали крепления бампера - вдоль оси автомобиля на 2nf, где n - число гофрированных пакетов в одном зазоре, f - остаточный выгиб гофра, и перпендикулярно оси автомобиля на два расстояния между концом корпуса - балки и контуром автомобиля (или немного меньше этих двух расстояний).

Это защитное устройство по технической сущности наиболее близко к предлагаемым и принято за прототип.

Недостатком этого устройства является большой для ряда моделей легковых автомобилей вес устройства, даже в случае изготовления его бампера и корпуса из алюминиевого сплава.

Целью предлагаемого изобретения является снижение веса защитного устройства до уровня, приемлемого для любых легковых автомобилей при сохранении на хорошем уровне его защитных качеств.

Поставленная цель достигается тем, что бамперное защитное устройство автомобиля, содержащее бампер - балку с коробчатым прямоугольным поперечным сечением, закрепленный на корпусе автомобиля спереди или сзади корпуса, отличающееся тем, что бампер выполнен в виде прямой балки с длиной, приблизительно равной ширине автомобиля, и расположен внутри корпуса - балки, на длине бампера имеющего также коробчатое прямоугольное сечение, с зазорами по бокам бампера, в которых с натягом по вершинам гофров вставлены два пакета, набранные каждый из двух или более многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов, набранных из стальных, каленых, шлифованных омедненных лент «гофр в гофр», между которыми проложены стальные, каленые, шлифованные, омедненные ленты - полосы с толщиной, большей гофрированной ленты, причем пакеты гофрированных лент опираются на проложенную между ними гладкую ленту - полосу вершинами друг на друга, т.е. в каждом пакете пакеты гофрированных лент соединены последовательно, и длина пакетов подобрана таким образом, что на обоих концах бампера, корпуса и гладких лент имеются свободные участки, немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета вдоль бампера при полном выпрямлении гофров (деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров) при фронтальном ударе, и концы корпуса балки, выступающие за бампер имеют швеллерное поперечное сечение и в плане повторяют обводы автомобиля до колесной пары, а расстояние между концом корпуса - балки и контуром автомобиля L, измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля, выбрано возможно большим но конструктивно приемлемым, отличается тем, что в качестве бампер - балки использована передняя балка силовой рамы автомобиля, если бамперное устройство ставится спереди автомобиля, и ее задняя балка, если устройство ставится сзади автомобиля, пакет, набранный из чередующихся гофрированных пакетов и гладких лент, вставлен только в зазор между бампером и корпусом, встречаемый первым по направлению удара, и параметры пакета и натяг по вершинам гофров выбран таким, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров, не происходило случайных смещений корпуса относительно бампера в процессе сборки автомобиля, его хранении и транспортировке, причем величина натяга выбрана так, чтобы на втором размахе системы «автомобиль - бамперное устройство» даже при «сильном» фронтальном ударе не происходил отрыв корпуса от пакета и, чтобы бамперное устройство хорошо гасило «сильные» фронтальные и «средние» боковые удары, а торцы корпуса косо срезаны таким образом, что расстояние между боковой балкой силовой рамы и точкой торца корпуса, первой вступающей в контакт с ней, равно L.

Под «сильными» ударами здесь понимаются удары с амплитудным значением силы, большей или равной амплитудному значению этой силы при краш - испытании автомобиля на этот удар.

Под хорошим гашением ударов здесь понимается то, что автомобиль при краш - испытаниях набирает 10 или более баллов по стандарту EURO NCAP, или четыре звезды и более по стандарту NCAP.

Отметим, что параметры пакетов и величина натяга по вершинам гофров, удовлетворяющие вышеуказанным условиям могут быть определены рассчетным путем.

Если к собственному весу предлагаемого устройства отнести только веса небольших консольных частей, удлиняющих переднюю или заднюю балки силовой рамы до ширины автомобиля, выполнить эти части с швеллерным поперечным сечением и изготовить корпус бамперного устройства из алюминиевого листа, то предлагаемое бамперное защитное устройство для автомобиля одного и того же класса будет весить в разы меньше, чем прототип.

С целью обеспечения возможности переборки бамперного защитного устройства и точной установки натяга по вершинам гофров гофрированных пакетов обе балки корпуса устройства соединены винтами, гайками и контргайками, а между пакетом и балкой корпуса установлены дистанционные прокладки в виде стальных, каленых, шлифованных, омедненных лент, или дистанционные прокладки в виде стальных, каленых, шлифованных лент установлены между бампером устройства и второй балкой корпуса.

Установка дистанционных прокладок позволяет создавать требуемую величину натяга по вершинам гофров пакетов с точностью до 0,1 мм.

Кроме того, в случае когда бамперное устройство не закрыто декоративными решетками или решеткой воздухозаборника на наружной поверхности корпуса может быть закреплено покрытие из поллипропилена небольшой плотности до 20 кг/см³.

Наличие поллипропиленового покрытия снижает уровень травмоопасности пешехода при наезде на него автомобиля с малой скоростью.

Предлагаемое изобретение поясняется фигурами:

на фиг.1 изображен главный вид бамперного устройства с местными разрезами;

на фиг.2 изображен разрез по продольной оси автомобиля. Вариант устройства с полипропиленовым покрытием;

на фиг.3 изображено соединение балок корпуса защитного устройства винтами а) с установкой дистанционных прокладок между балкой корпуса и гофрированным пакетом; б) между второй балкой корпуса и бампером.

В предлагаемом бамперном защитном устройстве автомобиля (см. фиг.1 и 2) в качестве бампера использована передняя балка 1 силовой рамы автомобиля, если бамперное устройство ставится спереди автомобиля, и ее задняя балка, если устройство ставится сзади автомобиля (на фиг.1 изображено устройство, установленное спереди автомобиля). Длина балки 1 приблизительно равна ширине автомобиля. Центральная часть 2 балки 1 может быть выполнена как с коробчатым, так и швеллерным поперечным сечением, а ее консольные части 3 имеют швеллерное поперечное сечение. Бампер - балка 1 расположена внутри корпуса - балки 4, на длине бампера имеющего также коробчатое прямоугольное сечение (см. фиг.2). Корпус - балка 4 собран из двух балок 5 и 6 жестко, соединенных заклепками 7. Балки 5 и 6 имеют швеллерное поперечное сечение и могут быть изготовлены из дюралюминиевого листа. Между корпусом 4 и бампером 1 (см. фиг.1 и 2) с натягом по вершинам гофров вставлен пакет 8, набранный из n многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов 9, набранных в свою очередь из стальных, каленых, шлифованных, омедненных лент 10 «гофр в гофр». Между пакетами 9 проложены стальные, каленые, шлифованные, омедненные ленты - полосы 11 с толщиной, большей гофрированной ленты, на которые пакеты 9 опираются вершинами друг на друга, т.е. в каждом пакете 8 пакеты 9 соединены последовательно.

Параметры пакетов 9 и натяг по вершинам их гофров выбраны такими, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров, не происходило случайных смещений корпуса относительно бампера в процессе сборки автомобиля, его хранении и транспортировке, причем величина натяга выбрана так, чтобы на втором размахе системы «автомобиль - бамперное устройство» даже при «сильном» фронтальном ударе не происходил отрыв корпуса 4 от пакета 8 и бамперное устройство хорошо гасило «сильные» фронтальные и «средние» боковые удары.

Длина пакетов 9 подобрана таким образом, что на обоих концах бампера 1, корпуса 4 и гладких лент 11 имеются свободные участки 12 (см. фиг.1), немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета вдоль бампера 1 при полном выпрямлении гофров (деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров f) при фронтальном ударе.

Концы 13 корпуса - балки 4, выступающие за бампер 1 имеют швеллерное поперечное сечение и в плане повторяют обводы автомобиля до колесной пары, а расстояние между концом 13 корпуса - балки 4 и контуром автомобиля L, измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля, выбрано возможно большим но конструктивно приемлемым.

Торцы 14 корпуса 4 косо срезаны таким образом, что расстояние между боковой балкой силовой рамы и точкой торца 14 корпуса 4, первой вступающей в контакт с ней, равно L.

С торцов доступ к пакету 8 закрыт брезентовыми пологами 15.

Кроме того, обе балки 5 и 6 корпуса 4 устройства (см. фиг.3) соединены винтами 16, гайками 17 и контргайками 18, а между пакетом и балкой 5 корпуса 4 (см. фиг.3а) установлены дистанционные прокладки 19 в виде стальных, каленых, шлифованных, омедненных лент, или дистанционные прокладки 20 в виде стальных, каленых, шлифованных лент установлены между бампером 1 устройства (см. фиг.3б) и балкой 6 корпуса 4.

Кроме того, на наружной поверхности корпуса 4 (см. фиг.2) может быть закреплено покрытие 21 из полипропилена малой плотности - до 20 кг/см3.

Сборка предлагаемого бамперного защитного устройства проста. Собранный пакет 8 устанавливают в балку 5 пока еще не собранного корпуса 4. Одевают балку 5 на бампер 1 и в специальном приспособлении к балке 5 прикладывают усилие, направленное по продольной оси автомобиля, создающее требуемый натяг по вершинам гофров пакетов 9. Устанавливают на ее место балку 6 и заклепками 7 жестко соединяют ее с балкой 5. Закрепляют на балках 5 и 1 брезентовые пологи 15 (приклеивают пологи).

Предлагаемое бамперное защитное устройство работает следующим образом. Кинетическая энергия фронтального удара тратится на работу сил сухого трения на контактных поверхностях бамперного защитного устройства, на создание запаса потенциальной упругой энергии деталями защитного устройства и автомобиля, а также, так как предлагаемое устройство является устройством одноразового действия, на пластические деформации деталей устройства и автомобиля. Большую часть работы сил сухого трения при этом составляет работа сил сухого трения при проскальзывании вершин гофров пакетов 9 при их сжатии по контактным поверхностям гладких лент 11, корпусу 4 и бамперу 1.

Омеднение гофрированных лент 10 и гладких лент 11 обеспечивает контакт «медь по меди» с коэффициентом в два - три раза большим, чем в контакте «сталь по стали», примерно во столько же раз увеличивается работа сил сухого трения.

При боковом ударе в корпус 4 устройства он смещается в направлении, перпендикулярном продольной оси автомобиля, за счет чего происходят взаимные проскальзывания с сухим трение деталей устройства и рассеивается определенная часть кинетической энергии удара.

Предлагаемые бамперные защитные устройства автомобиля имеет следующие положительные качества:

- они универсальны - их можно поставить на все отечественные и зарубежные марки легковых автомобилей, как на уже находящиеся в эксплуатации (в этом случае штатные бамперы заменяются на предлагаемое устройство), так и вновь создаваемые;

- они обладают очень высоким потенциалом рассеивающих свойств при гашении фронтального и бокового ударов. Способны при хороших «опорных» характеристиках автомобиля рассеивать до 80-100% кинетической энергии фронтального удара при краш-испытаниях на этот удар автомобиля массой 130÷150 кг;

- они хорошо гасят как «малые», так и «средние» и «сильные» фронтальные и «средние» боковые удары, воздействующие на автомобиль при различных столкновениях с препятствиями;

- они имеют габариты и вес (без балки 1 силовой рамы атомобиля, служащей бампером устройства), в разы меньшие, чем у прототипа и, которые позволяют хорошо вписаться в экстерьер автомобиля и могут быть конструктивно оформлены в стиле дизайна автомобиля и, следовательно, не портят экстерьер автомобиля;

- технология их изготовления не сложна, если имеется технологическая оснастка, как в случае массового производства, так и в случае мелкосерийного и индивидуального производства, и их цена может быть вполне приемлемой даже для автовладельцев с небольшим достатком;

- они обладают широким диапазоном настроек упруго-гистерезисных характеристик устройства даже без изменения технологической оснастки - штампов;

- они расчетны, т.е. при известных «опорных» характеристиках автомобиля можно рассчитать потребные параметры устройства, его настройки, определить расчетным путем эффективность гашения как «малых», так и «средних» и «сильных» фронтальных и боковых ударов. Если известна МКЭ-модель автомобиля, то возможно расчетным путем построить в 3D-редакторе картину деформаций автомобиля при аварии;

- они будут сглаживать социальную напряженность между водителями при столкновении автомобилей даже в том случае, если предлагаемое бамперное защитное устройство установлено только на одном из столкнувшихся автомобилей, так как оно, в отличие от индивидуальных средств защиты - подушек и ремней безопасности, будет гасить ударное воздействие на оба автомобиля, участвующие в ДТП.