Результат интеллектуальной деятельности: БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к устройствам для активного гашения энергии и скорости удара при столкновении транспортного средства с препятствием.

Известны энергопоглощающие бамперы транспортных средств, содержащие либо облицовку из упруго-пластического материала с ячейками, заполненными полимерными пеноматериалами /см. авт. св. СССР №965840, кл. B60R 19/08; B62D 25/08, 1980 [1]; авт. св. СССР №1500529, кл. B60R 19/03; B62D 25/08, 1987 [2]/, либо установленные в передней части кузова надувные мешки с мягкой оболочкой, армированной металлической сеткой /см. патент РФ на полезную модель №34911, кл. B60R 19/20, 2003 [3]/, либо содержащие горизонтальный ударный брус, связанный с корпусом транспортного средства через упругие энергопоглощающие элементы /см. авт. св. СССР №984903, кл. B60R 19/08, 1980 [4]; авт. св. СССР №1175763, кл. B60R 19/02, 1984 [5]/.

Недостатком всех известных устройств является низкая эффективность защиты транспортного средства при сильных встречных ударах, что объясняется реализацией ими пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации кинетической энергии удара, невозможности отведения части энергии встречного удара в землю, преобразования площади и направления воспринятия удара.

Известны также бамперы транспортных средств, позволяющие отводить часть энергии встречного удара в землю, содержащие либо верхний тормозной механизм, установленный на уровне передней части автомобиля, и нижний тормозной механизм, снабженный тормозной подпружиненной пластиной с башмаком на конце и средствами переключения и регулировки тормозного механизма для его сцепления с землей /см. патент США №3472332, кл. B60R 19/09, 1969 [5]/, либо шарнирно соединенные с бампером продольные упоры с заостренными для внедрения в землю концами, связанные с механизмом их опускания на дорожное полотно при воздействии ударной силы типа рычажных передач, электронно-управляемых систем или пиротехнических устройств /см. патент РФ на изобретение №2307037, кл. B60R 19/02; B60T 1/14, 2004 [6]/.

Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкций и низкая надежность, обусловленные необходимостью использования специальных электромеханических и пиротехнических средств переключения и регулирования тормозных механизмов для их сцепления с дорожным полотном.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является бампер транспортного средства, содержащий укрепленный на раме кузова по всей ширине его передней части горизонтальный ударный брус, соединенный с толкателем, взаимодействующим с пакетами размещенных на раме деформирующихся элементов /см. патент СССР на изобретение №664544, кл. B60R 19/08, F16F 13/00, 1972 [7]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа является низкая эффективность защиты транспортного средства при встречных ударах, что объясняется реализацией устройством пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации кинетической энергии удара, а также невозможностью отведения части энергии встречного удара в землю, рационального перераспределения площади ударной поверхности и преобразования косого удара в скользящий.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой и технологичной конструкции бампера, обеспечивающей при этом автоматический отвод части энергии встречного удара непосредственно в момент удара от транспортного средства в землю, рациональное перераспределение площади ударной поверхности и преобразование косого удара в скользящий.

Технический результат - повышение эффективности защиты бампером транспортного средства при встречных ударах за счет обеспечения автоматического отвода части энергии непосредственно в момент удара в землю, а также преобразования площади и направления восприятия удара.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бампере транспортного средства, включающем укрепленный на раме кузова по всей ширине его передней части горизонтальный ударный брус, особенность заключается в том, что ударный брус выполнен в виде сплошного стального полуцилиндра с осевым отверстием, прикрепленного к раме плоской диаметральной стороной и снабженного системой свободно установленных на своей наружной выпуклой поверхности вплотную друг к другу стальных цилиндров меньшего диаметра с отверстиями вдоль ориентированных параллельно продольной оси полуцилиндра центральных осей, при этом каждый из цилиндров связан с полуцилиндром, пропущенным через их осевые отверстия гибким замкнутым отрезком стального троса, диаметры полуцилиндра и цилиндров выбраны из условия обеспечения плотного силового контакта наружной боковой поверхности нижнего цилиндра, снабженного шероховатой накаткой, с поверхностью дорожного полотна и нижней поверхностью рамы при его максимально возможном скатывании с полуцилиндра, а жесткая фиксация цилиндров на полуцилиндре осуществлена формированием из них единого модуля путем покрытия их со всех сторон облицовкой, изготовленной методом литья из упруго-пластического материала, например эластомера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично на фиг. 1 изображен предлагаемый бампер, укрепленный на передней части кузова /с увеличением/ в рабочем состоянии; на фиг. 2 - вид А на бампер на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство на фиг. 1 после встречного удара транспортного средства.

Бампер транспортного средства содержит укрепленный на раме 1 кузова 2 по всей ширине его передней части горизонтальный ударный брус, выполненный в виде сплошного стального полуцилиндра 3 с осевым отверстием 4, прикрепленного к раме 1 плоской диаметральной стороной и снабженного системой свободно установленных на своей наружной выпуклой поверхности вплотную друг к другу стальных цилиндров 5 меньшего диаметра с отверстиями 6 вдоль ориентированных параллельно продольной оси полуцилиндра 3 центральных осей. При этом каждый из цилиндров 5 связан с полуцилиндром 3, пропущенным через их осевые отверстия 6 и 4 гибким замкнутым отрезком стального троса 7, вводящим цилиндры 5 в контакт своими боковыми поверхностями с наружной выпуклой поверхностью полуцилиндра 3 с возможностью скатывания цилиндров 5 по полуцилиндру 3 вниз под действием их собственной силы тяжести. Диаметры полуцилиндра 3 и цилиндров 5 выбраны из условия обеспечения плотного силового контакта наружной боковой поверхности нижнего цилиндра 5, снабженного шероховатой накаткой 8, с поверхностью дорожного полотна 9 и нижней поверхностью рамы 1 при его максимально возможном скатывании с полуцилиндра 3. То есть, нижний на рисунке /см. фиг. 1/ цилиндр 5 при своем максимально возможном скатывании с выпуклой поверхности полуцилиндра 3 - или при расположении осей их отверстий 6 и 4 в одной вертикальной плоскости /см. фиг. 3/ - должен с натягом "заехать" под переднюю часть кузова 2 транспортного средства, заклинив своей шероховатой поверхностью 8 дорожное полотно 9 и нижнюю поверхность рамы 1, вызывая, тем самым, частичное торможение транспортного средства. Жесткая фиксация цилиндров 5 на полуцилиндре 3 осуществлена формированием из них единого модуля путем покрытия их со всех сторон /боковых и торцевых/ облицовкой 10, изготовленной методом литья из упруго-пластического материала, например, эластомера /см. [1], [2]/. В процессе нанесения покрытия цилиндры 5 и полуцилиндр 3 устанавливают в своем исходном, показанном на фиг. 1, положении вертикально во избежание скатывания цилиндров 5 до застывания эластомера /облицовки/ 10 и фиксации цилиндров 5 на поверхности полуцилиндра 3.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При столкновении транспортного средства с препятствиями или другими транспортными средствами с малыми ударными нагрузками бампер работает в обычном режиме /см. [1], [2]/, когда гашение кинетической энергии удара происходит за счет ее преобразования в упругие и пластические деформации облицовки 10, диссипации и поглощения энергии при относительных колебаниях вязко-упругого материала облицовки 10. При мощном встречном столкновении со значительными ударными нагрузками произойдет разрушение материала облицовки 10 /см. фиг. 3/, причем здесь для упрощения не показаны возможные оставшиеся элементы облицовки 10. Удар приходится по цилиндрам 5, которые, одновременно освобождаясь от фиксирующей их облицовки 10, начинают скатываться по наклонной поверхности полуцилиндра 3 вниз, удерживаясь от падения стальными тросами 7. В результате суммарного силового воздействия от удара и собственных сил тяжести цилиндры 5 будут испытывать эффект косого удара, раскладываемого на нормальную к поверхности полуцилиндра 3 и касательную составляющие. В общем случае такое силовое воздействие, одновременно с силовым воздействием на транспортное средство в осевом его направлении /параллельно дорожному полотну 9/, естественно резко ослабляющимся, сдвигает цилиндры 5 вниз к дорожному полотну 9, причем за счет встречного движения транспортного средства и нижнего цилиндра 5 с накаткой 8 последний с натягом вдавливается под транспортное средство, осуществляя его частичное торможение и отводя часть кинетической энергии встречного удара в землю, что и показано на фиг. 3. Конечно, здесь проиллюстрирована общая, наиболее характерная картина ударного процесса. В частном случае под транспортное средство может уйти, например, два нижних цилиндра 5, а верхний из них может вообще сместиться в верхнюю часть полуцилиндра 3, но общий характер ударного процесса от этого не изменится. Силовой контакт шероховатого цилиндра 5 одновременно с дорожным полотном 9 и нижней поверхностью рамы 1 практически заклинивает движение транспортного средства, прерывая процесс ударного взаимодействия в начальной стадии его развития. В результате происходящего одновременно с ударом скатывания вниз цилиндров 5 здесь практически исключена возможность прямого удара, то есть при ориентации внешней ударной силы в радиальном к одному из цилиндров 5 направлении последний все равно уйдет вниз с этого направления, преобразуя прямой удар, наиболее опасный и направленный на водителя и пассажиров, в косой или скользящий. Такое смещение цилиндров 5 при ударе позволяет автоматически рационально перераспределить площадь ударной поверхности, погасить часть энергии удара за счет трения качения.

По мнению заявителей, предлагаемый бампер привносит в процесс создания подобных конструкций некоторую новую волну, позволяя бамперу автоматически в момент удара за счет разрушения части своей конструкции несколько перестраивать свою структуру на новую, обеспечивающую одновременно как эффективное гашение энергии встречного удара, так и экстренное торможение с отводом части энергии встречного удара непосредственно в землю.