RU168680U1 - Композитный бампер наземного транспортного средства - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к конструктивным элементам наземных транспортных средств, в том числе грузовых и автобусов, и представляет собой конструкцию бампера наземного транспортного средства, выполняющего защитную функцию, функцию декоративного дизайна и функцию несущего элемента. Композитный бампер наземного транспортного средства имеет локальные участки с заданной прочностью. Согласно заявленному решению, композитный бампер выполнен из рубленого волокна и связующего методом длинноволоконной инжекции, при этом прочность локальных участков задана плотностью композитного материала. Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности локальных участков бампера наземного транспортного средства с одновременным повышением пассивной безопасности при контакте пешехода или участника дорожного движения, передвигающегося на двухколесном транспортном средстве, с автомобилем во время наезда за счет прогиба менее прочной зоны контакта, создающего эффект частичного поглощения энергии, а также в снижении веса и повышении стойкости к коррозионному воздействию.

Description

Область техники

Полезная модель относится к конструктивным элементам наземных транспортных средств, в том числе грузовых и автобусов, и представляет собой конструкцию бампера наземного транспортного средства, выполняющего защитную функцию, функцию декоративного дизайна и функцию несущего элемента.

Уровень техники

Из уровня техники известны новые поколения композитных материалов, применяемых в автомобильной промышленности, выполненных из волокон, в качестве которых используют стекловолокно, углеродное волокно, базальтовое волокно, органическое волокно, полиэфирное волокно, параарамидное волокно, метаарамидное волокно, полиакрилонитирильное волокно, и связующих, в качестве которых используют эпоксидное связующее, полиэфирное связующее, винилэфирное связующее, связующее на основе полиуретана, связующее на основе термопластов, связующее на основе эластомеров, кремнийорганическое связующее. Подобные материалы начинают получать широкое распространение при изготовлении различных элементов транспортных средств, поскольку они обладают рядом преимуществ по отношению к традиционным материалам (металлам), такими как прочность при растяжении, низкий вес, коррозионная стойкость, теплоизолирующие свойства, срок службы. Недостатком, проявляющимся при изготовлении указанных композитных материалов, является высокая технологичность процесса и его низкая скорость производства, по сравнению с изготовлением традиционных штампованных из металлов деталей.

Также из уровня техники известны детали транспортных средств, изготовленные методом длинноволоконной инжекции (long fiber injection, LFI), в процессе которого происходит инжекция волокна путем напыления последнего в форму (матрицу) с контролируемой температурой с одновременным нанесением связующего, после чего, верхняя часть формы (пуансон) смыкается с нижней, образуя форму готовой детали, в которой происходит процесс полимеризации связующего и формирования готовой детали. Преимущественно волокна перед длинноволоконной инжекцией находятся в виде ассемблированного ровинга, то есть в виде цилиндрической по форме бобины, полученной путем соединения нескольких одинаково натянутых комплексных нитей волокна и их совместной параллельной намотки (без крутки) на бобину. При необходимости получения деталей с окрашенными и/или грунтованными поверхностями перед процессом инжекции волокна в форму в последнюю наносят и/или укладывают окрашивающий и/или грунтующий и/или барьерный слой. Благодаря чему возможно получение окрашенной поверхности класса А, не требующей последующей обработки. Технологичность длинноволоконной инжекции позволяет производить готовую деталь с временем цикла до 15 минут.

Помимо этого, из уровня техники известны способы повышения пассивной внешней безопасности транспортных средств путем проектирования заданных ударопоглощающих свойств их деталей и узлов, например, путем использования: зон программируемой деформации деталей, преимущественно из металлов, для гашения энергии удара с помощью сминания, либо подпружиненных в случае аварийной ситуации деталей с помощью исполнительных механизмов (пиропатронов), либо устройства внешней подушки безопасности. Использование ударопоглощающих деталей позволяет защитить пешеходов и участников дорожного движения, передвигающихся на двухколесных транспортных средствах при их столкновении с транспортным средством.

При этом из уровня техники известно переднее защитное устройство для автомобилей, грузовых автомобилей, легких грузовиков, пассажирских транспортных средств или легких автомобилей, в особенности для транспортных средств повышенной проходимости, места соединений переднего защитного устройства с элементом кузова и/или места соединений деталей переднего защитного устройства друг с другом и/или собственно детали переднего защитного устройства содержат элементы, которые выполнены податливыми с возможностью амортизации по отношению к силам, возникающим при столкновении с человеком, и представляют собой конструкцию, в которой с одной частью защитного устройства соединена емкость, заполненная инертно-упругим амортизирующим материалом, а со второй его частью соединен встроенный в амортизирующий материал подвижный элемент, размещенный в емкости. Устройство позволяет уменьшить травмирование задетых автомобилем людей. При этом амортизация происходит за счет отдельного устройства по существу убирающего жесткую связь между несущим каркасом и внешним облицовочным элементом, тогда как сам облицовочный элемент не обладает амортизационными свойствами. Известное устройство применяется в патенте на изобретение РФ №2126334 от 20.02.1999 года МПК B60R 19/52.

Кроме того, из уровня техники известен жесткий бамперный брус, выполненный в виде торообразной криволинейной оболочки, сочетающей участки с положительной и отрицательной гауссовой кривизной срединной поверхности, поперечное сечение которой имеет овальную форму. На жестком бамперном брусе закреплено упруго-вязкое, восстанавливаемое после удара покрытие из эластомерного материала. Покрытие имеет также форму торообразной оболочки, поперечное сечение которой имеет овальную форму. Тыльная часть жесткого бамперного бруса прикреплена посредством вставок-креплений, имеющих форму катеноида к лонжерону рамы автомобиля. Вставки-крепления достаточно податливы и выполнены из упруговязкого материала. Торообразная вставка-крепление может быть установлена под небольшим углом к продольной оси TC и при ударе способна как расклиниваться сама, так и расклинивать лонжерон ТС. При этом, снижение энергии соударения происходит за счет упруговязких деформаций, возникающих в следующих элементах: упруговязкое покрытие, поперечный жесткий бамперный брус и вставки-крепления бамперного бруса к лонжерону транспортного средства. Это усложняет конструкцию и повышает трудоемкость процесса ее изготовления. Известное устройство применяется, в патенте на изобретение РФ №2555871 от 10.07.2015 года МПК B60R 19/28, F16F 1/34.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, является элемент конструкции транспортного средства, известный из патента на полезную модель РФ №98390 от 20.10.2010 года МПК B62D 29/04, выполненный из термопластичного полимерного материала методом экструзии и имеющий внутреннюю герметичную сотовую конструкцию, при этом материал содержит модифицирующие добавки, позволяющие изменять эксплуатационные свойства термопластичного полимера для получения композиционного материала с заданными параметрами. Применение модифицирующих добавок оказывает положительное влияние на свойства конструкции, при этом, изготовление конструкции с внутренней герметичной сотовой структурой может как повысить пассивную внешнюю безопасность в случае снижения прочности достигаемой сотовой конструкции, но также и понизить ее в случае повышенной прочности, заданной внутренней структурой, что дополнительно усложняет конструкцию и повышает трудоемкость процесса ее изготовления.

Раскрытие полезной модели

Технический результат полезной модели заключается в повышении прочности локальных участков бампера наземного транспортного средства с одновременным повышением пассивной безопасности при контакте пешехода или участника дорожного движения, передвигающегося на двухколесном транспортном средстве, с автомобилем во время наезда за счет прогиба менее прочной зоны контакта, создающего эффект частичного поглощения энергии, а также в снижении веса и повышения стойкости к коррозионному воздействию.

Указанный технический результат достигается с помощью композитного бампера наземного транспортного средства, имеющего локальные участки с заданной прочностью. Согласно заявленному решению, композитный бампер выполнен из рубленого волокна и связующего методом длинноволоконной инжекции, при этом прочность локальных участков задана плотностью композитного материала.

При этом плотность композитного материала может быть задана варьированием длины и содержанием волокна. Так, плотность может находиться в диапазоне 0,5-2,0 г/см³. Кроме того, длина волокна может составлять от 5 до 50 мм, а содержание волокна может составлять от 5 до 50%.

Также, бампер может содержать локальные участки, обладающие различной прочностью.

Преимущественно в качестве рубленого волокна могут выбирать ассемблированный ровинг.

Кроме того, на лицевой поверхности бампера может быть нанесена краска, и/или грунт, и/или барьерный слой.

На лицевой и/или тыльной поверхности бампера могут быть выполнены элементы жесткости в виде ребер и/или уклонов.

При этом, в качестве волокна может быть использовано стекловолокно, и/или углеродное, и/или базальтовое, и/или органическое, и/или полиэфирное, и/или параарамидное, и/или метаарамидное, и/или полиакрилонитирильное волокно.

Кроме того, в качестве связующего может быть использовано связующее на основе полиуретана, и/или связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров, и/или кремнийорганическое связующее, и/или эпоксидное связующее, и/или полиэфирное связующее, и/или винилэфирное связующее.

В отличие от ближайшего аналога бампер полностью выполнен из композитного материала, включающего волокна, и содержит локальные участки с заданной прочностью, обеспечивающие достижение заданного технического результата.

Краткое описание чертежей

Сущность заявленной полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенными ниже фигурами и описанием.

На фигуре 1 показан общий вид лицевой стороны бампера наземного транспортного средства.

На фигуре 2 показан общий вид внутренней стороны бампера наземного транспортного средства.

Осуществление полезной модели

Предлагаемое техническое решение полезной модели поясняется конкретным исполнением предложенного бампера наземного транспортного средства, однако, приведенный пример не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.

Композитный бампер 1 наземного транспортного средства, показанный на фигурах 1 и 2, имеет локальные участки с заданной прочностью. Так локальными участками с повышенной прочностью являются ребра жесткости 2 и уклоны 3, задающие общую прочность конструкции, и используемые для крепления к ним осветительных приборов (на фигурах не показаны), а также для крепления к кузову транспортного средства с помощью крепежных элементов (на фигурах не показаны); тогда как локальными участками со сниженной прочностью являются плоскости 4 бампера, обеспечивающие поглощение энергии за счет прогиба менее прочной зоны контакта во время контакта транспортного средства с препятствием, в том числе головой и туловищем пешехода. При этом, повышенная прочность ребер жесткости 2 и уклонов 3 и пониженная прочность плоскостей 4 бампера задана высокой плотностью композитного материала равной 1,6 г/см³ в первом случае и низкой плотностью композитного материала равной 0,8 г/см³ во втором. Так, содержание волокон в первом случае равно 40% от состава бампера и длина волокон составляет 12,5 мм. Тогда как, содержание волокон во втором случае равно 10% от состава бампера и длина волокон составляет 50 мм.

Композитный бампер 1 выполнен методом длинноволоконной инжекции из рубленого стекловолокна из ассемблированного ровинга и связующего на основе полиуретана, в качестве которого используется полиуретановая пена, полученная путем смешивания изоцианата и полиола непосредственно перед подачей в форму.

При этом, очевидно, что вместо стекловолокна или вместе со стекловолокном могут быть использованы углеродное, и/или базальтовое, и/или органическое, и/или полиэфирное, и/или параарамидное, и/или метаарамидное, и/или полиакрилонитирильное волокно, а вместо указанного связующего или вместе с ним могут быть использованы связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров, и/или кремнийорганическое связующее, и/или эпоксидное связующее, и/или полиэфирное связующее, и/или винилэфирное связующее.

Также, для специалиста в уровне техники понятно, что при необходимости получения композитного бампера с окрашенной лицевой поверхностью в матрицу предварительно наносят слой краски или грунта, затем барьерный слой, на который в дальнейшем с помощью длинноволоконной инжекции напыляется рубленое волокно и связующее; полученная композитная смесь прижимается пуансоном, после окончания застывания которой готовая деталь вынимается из формы.

Реализация полезной модели возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов и материалов.

Проведенные патентные исследования показали, что совокупность существенных признаков полезной модели не известна из уровня техники.

Claims (11)

1. Композитный бампер наземного транспортного средства, имеющий локальные участки с заданной прочностью, отличающийся тем, что композитный бампер выполнен из рубленого волокна и связующего методом длинноволоконной инжекции, при этом прочность локальных участков задана плотностью композитного материала.

2. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что плотность композитного материала задана варьированием длины волокна и содержанием волокна.

3. Композитный бампер по п.2, отличающийся тем, что плотность находится в диапазоне 0,5-2,0 г/см³.

4. Композитный бампер по п.2, отличающийся тем, что длина волокна составляет от 5 до 50 мм.

5. Композитный бампер по п.2, отличающийся тем, что содержание волокна составляет от 5 до 50%.

6. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что содержит локальные участки, обладающие различной прочностью.

7. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что в качестве рубленого волокна выбирают ассемблированный ровинг.

8. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что на лицевой поверхности бампера нанесена краска, и/или грунт, и/или барьерный слой, и/или пленка.

9. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что на лицевой и/или тыльной поверхности бампера выполнены элементы жесткости в виде ребер и/или уклонов.

10. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокна использовано стекловолокно и/или углеродное, и/или базальтовое, и/или органическое, и/или полиэфирное, и/или параарамидное, и/или метаарамидное, и/или полиакрилонитирильное волокно.

11. Композитный бампер по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего использовано связующее на основе полиуретана, и/или связующее на основе термопластов, и/или связующее на основе эластомеров, и/или кремнийорганическое связующее, и/или эпоксидное связующее, и/или полиэфирное связующее, и/или винилэфирное связующее.

Images