Бампер транспортного средства

) Приоритет Опубликов но 07.07.80. Бюллетень25икования описания 12,07,80(53) УДК 629.113 .068(088.8) лам кзобретенкйн открмтнй Дата опубл) БАМПЕР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТ Изобретение относится к автомобилестроению и касается конструкции бампера транспортных средств, предназначенных для размещения телевизионной аппаратуры, нуждающейся в защите от удара при столкновении. 5Известны 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 1.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 массы,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бампер транспорт- О ного 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, разме. шенных вдоль рамы с расположением их осей перпендикулярно основанию, закрепленному на раме 121Недостатком бампера является низкая энергоемкость, т е. обеспечение им энерго- поглощения при столкновении транспортного средства лишь с малой скоростью (до 1 О км/ч), что объясняется линейным характером. зависимости нагрузки от деформации и необратимыми потерями энергии при ударе. Однако для эффективной зашиты телевизионной аппаратуры с допускаемой перегрузкой на удар до 40 д 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.Цель изобретения - повышение энергоемкости бампера и увеличение допустимой скорости соударения транспортных средств с препятствием без увеличения габаритных размеров бампера.746738 энергии удара ФФФ ч . Эта цель достигаетсн тем, что демпфирующие элементы выполнены в виде полос корцтообразцого 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 полось, а в полостях между полосами размещены пружины кручения, имеющие прямолинейныс концевые участки и навитые на оси, закрепленныевдоль полос на наружных поверхностях их днищ со смецением относительно друг друга в поле- речном направлении, при этом концевые участки пружин оперты в днища соседних полос, днища крайних полос стяцуты 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 раз лещены в и цтер вал ах между секциям и.Кроме того, полосы корытооб раз ного сечения выполнены из эластичного материала, например полиуретана.На фиг. 1 изображен бампер, общий вид в аксонометрии, и, еречный 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 (крнвые 1 - 11) и известного буфера (кривые 111 - 17), где Нлу,= Н -- Н - максимальная деформация бампера Родоп, - допускаемая нагрузка на кузов автомобиля.Бампер транспортного средства содержит корытообразный кожух 1, 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, титаца, дюралюминия, Энергопоглощаюцее устройство выполнено в виде набора полос 6 - 9 корытообразного сечения и плоской полосы О, 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 полосу 9. Все полосы корытообразного сечения выполнены из пластичного материала, например мягкой Стали; титана ялй дюралюмнцця. Возможно выполнение набора коры.тхабрзцых полос также иэ эластичного материала, наример полиуретана, Весь набор полос корытообраэного сечения при этом соответствует по форме кожуху, а последняя полоса О выполнена плоской, пере.крываюцей открытую часть смежной корытообраэной полосы 9. В полостях между полосами размещены пружины кручения 11, насаженные на оси 12 и 13, закрепленные ца наружных поверхностях днищ 14 полос 7- 9, имеющих окна 5, и полосы 10. Оси 12 и 13 продольно закреплены в проушинах 16 на наружных поверхностях диищ полос в 1 О 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 прямо;О линейными концевыми участками 1 и 18,опертыми в днища соседних полос. Днища 19 наружной 6 и внутренней 1 О 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, заведеныв выдавки 21 и 22, выпол- .ненные соответственно в днищах наружной 6 и внутренней 10 полос и зафиксированы зо шплинтами 23 и 24. Благодаря стягиваниюднищ 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 Кронштейны 2 и 3 установлены под угломк продольной оси автомобилякаждый кронштейн снабжен по меньшей мере парой эахватов. Захваты могут быть выполнены в виде двух пар пластин 25 и 26, охватывающих снаружи стенки полос (на фиг. 1 показаны по два захвата на каждом кронштейне, которые удерживают энергойоглощающее устройство на раме автомобиля в процессеего эксплуатации),Кронштейны 2 и 3, жестко соединеныс кожухом 1, например с помощью крепежных элементов 27, часть которых срезается при ударе. Энергопоглощающее устройство выполнено из секций 28 (фиг. 3), размещенных ф вдоль рамы и имеющих призматическуюформу. Сопряженные боковые стороны 29 и 30 секций параллельны друг другу, а кронштейны 2 и 3 установлены в интервалах между секциями 28.5Сборка и установка бампера на раме автомобиля (см. фиг. 2) происходит в следующей последовательности, Сначала со. бираются все секции 28 энергопоглощающего устройства. Затем на раме 5 автомобиля устанавливается олин 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. По. следним 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 днищ 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 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 кожухвходит в контакт с препятствием, а рама 5 вместе с . автомобилем по инерции перемещается относительно кожуха 1, после чего, начинает деформироваться энергопоглощающее устройство бампера. При достижении в бампере значения усилия Р, равного допускаемому значению усилия на кузов автомобиля Рдм, (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 1 в начальный момент разворота кронштейнов (см. фиг. 4, участок ОА характеристики 1 - 1). 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 745738происходит деформация всех пружин 11 кручения, полос 6 - 9 и кронштейнов 2 н 3 (см, фиг, 4 участок ВС). Прн этом прямолинейные 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 стейки разворачиваются наружу до совмещения в одной плоскости со своими днк.щами 14 н 19. Цилиндрические участки пружин 11 кручения при этом входят в контакт 16 со стенками смежных полос, днища 14 и 19полос 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 11 кручения, размещенные на осях 12 и3, продолжают своими цилиндрическими участками деформацию полос корытообразного сечения 7 - 9, внедряясь в них до полного контакта дкищ Ы14 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 направлении закрепления осей 12 и 13 на наружных поверхностях днищ 14 36 полос 7 - 10 на величинугде д 1, - диаметр пружины, размещеннойна 1-ой корытообразной полосе;4+1 - диаметр пружины, размещеннойка ( + 1) корытообразной полосе;Ь; - толщина 1-той корытообразнойполосы.При таком конструктивном исполненииполос 6 - 10 и размещении их в пакете совместно с пружинами 11 кручекия обеспечивается максимально возможная величинадеформации бампера Нх, (см. фиг. 1, 2 и 4)Нщх = Нр - Н,где Но - начальная высота бампера (фиг. 1),Н - конечная высота бампера (фиг. 2).Следовательно, в процессе деформациибампера кинетическая энергия удара будет гаситься потевциальной 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 пружинамиИ и осями 2 и И, между цилиндрическими участками пружин 11 и стенками полос 6 - 9, энергию деформации кронштейнов 2 и 3.7При этом сила сопротивления бампера Р практически иа всем ходе его близка к предельному значению силы Рдоа, допус.каемому 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 консчнойвысоте Н 10 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 удер- живают пружины 11 в сжатом состоянии (фиг. 4, силовая характеристика 11, учас. ток СЭ). Следовательно, энергия предлагаемого бампера необратима. При этом от. сутствует вредное влияние -отдачи, когда возвратный удар состороны сжатого бам пера может быть не менее опасей для авто- йемобнля, чем прямой удар.Сравнение площадей силовых характеристик предлагаемого бампера (кривые 1 - 1) и известного буфера (кривые 1 П - Ю) 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 и = 11(Н, Ч) и времени действия 36 перегрузки 1 и = 1 а(Н, Ч) от скорости соударения У и" величины хода бампера Н для бампера. При величине допускаемой перегрузки п40 д предельная величина ско-рости. Чар соударейия с"препятствием пере-движйой телевизионной станции, снабженнойпредлагаемым бампером с величиной рабочего хода Н = 100 мм, равна Члр = = 32 кмч, для бампера с Н = 150 мм предельная скорость Улр = 40 км/ч, для бампера, с Н =.200 мм Чар = 46 км/ч. При и = 40 д 4 в предельная величина скорости Чар соударения с препятствием передвижной телевизйоиной станции, снабженной известнымбампером с величиной рабочего хода Н:,100 мм, равна лишь 19 км/ч.Применение предлагаемого бампера ипередвижных телевизионйых станциях не приводит к авариям ври случайном соударений с препятствием на скорости 30 -40 км/ч, обеспечивает возможность работй .в любыхкинематическнх условиях (без огра- вничЕийя температуры н влажности), а также в условиях загрязнения н агрессивных сред (кислот и щелочей), кроме того, исключается текущее обслуживание и профилактичес; кце осмотры. Конструктивное выполнениене требует переделок существующих рам фф автомобилей, что позволит легко модерни зкровать передвижнйе телевизионные станции, бампер характеризуется высокой надежностью 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 важно в условиях мелкосерийного производства специальных автомобилей - передвижных телевизионных станций.формцла изобретения1. Бампер транспортного средства, преимущественно для перевозки телеаппаратуры, содержащий корытообразный кожух,связанный кронштейнами с рамой транспорт-.,ного средства, и энергопоглощающее устройство, размещенное между кожухом ирамой и включающее демпфирующие элементы, отличающийся тем; что, с целью повышения его энергоемкости и увеличениядопустимой скорости соударения транспорт-.ного средства с препятствием без увеличениягабаритных размеров бампера, демпфирующие элементы. выполнены в виде полос корытообразного сечения, последовательно уста.новленных в кожухе пеопендикулярно продольной оси транспортного средства с относительным частичным перекрытием однадругой и образующих в сборе пакет, повторяющий форму кожуха, внутренняя, ближайшая к раме полоса выполнена плоскОй,перекрывающей полость смежной корытообразной полосы, а в полостях между полосами размещены пружины кручения, имеющие прямолинейные концевые участки .инавнтые на оси, закрепленнйе вдоль полосна наружных поверхностях их днищ со смещениемотносительно друг друга в поперечном направлении, при этом концевые участкипружин оперты в днйща соседних полос,днища крайних полос стянуты гибкими свя.зями, а упомянутые кронштейны установленй под углом к продольной оси транспортного средства и каждый из них снабженпо меньшей мере парой захватов в видепластин, охватывающих стенки полос снаружи.2. Бампер по п, 1, отличающийся тем,что энергопоглощающее устройство состоитиз секций призматической формы, сопряженные боковые стороны которых параллельны друг другу, а кронштейны размещены в интервалах между секциями,3, Бампер по пп. 1 и 2,отличающийсятем, что полосе корытообразного сечениявыполнены нз эластичного материала, на.пример йолиуретана.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Патент Франции2205147,кл. В 60 К 19/00, 1974.2. Патент Великобритании1446370,кл. В 7 1, 1976 (прототип).745 ЛЙ 2. Составитель Я ехред К. Шу нраж 763 игула омитета СССРоткрытийскан наб д 4/5д, ул. Проектная, 4 едактор Н. Шильниковааказ 40591511 И И И 11 И Госпо делам113035, Москва,Филиал 11 ПП аПат рственного зобретений Ж - 35, Рауш э, г. УжгороСмольская вч Корректо Подписи