RU2286893C1

RU2286893C1 - Passenger car energy absorbing buffer

Info

Publication number: RU2286893C1
Application number: RU2005109203/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Краснов (RU); Александр Александрович Краснов; Виктор Петрович Ткачев (RU); Виктор Петрович Ткачев; Роман Владиславович Сахабудинов (RU); Роман Владиславович Сахабудинов
Original assignee: Александр Александрович Краснов; Виктор Петрович Ткачев; Роман Владиславович Сахабудинов
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-11-10

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention relates to protection devices of vehicles in case of collision and it can be used as front and rear bumpers of different passenger cars, microbuses and other vehicles. Proposed buffer connected to vehicle carrying structure includes outer skin to which layer of elastic material is connected, and support surface in form of preset-curvature U-shaped section to outer surface of which energy absorbing devices are connected, being uniformly spaced relative to each other and including, each, definite number of interconnected energy absorbing members, each being mirror reflection of the and made integral from section of round metal rod and including base, bridge, strut, additional bridge and additional strut arranged in relatively perpendicular planes. Bases of energy absorbing devices are connected to support surface, all bridges being torsion bars, are arranged vertically, struts are arranged horizontally and unitied by guide plates, additional struts are arranged horizontally and connected to plates of movable bases. Struts and additional struts of energy-absorbing devices of left-hand and right-hand halves of buffer are pointed outwards relative to support surface and are arranged at definite angles in different directions from middle to edges of buffer. Buffer contains central shock-absorbing device including two hollow bent leaf springs made integral and connected to support surface and bent plate connected to said springs. Leaf springs are arranged at edges of buffer, being connected to support surface and extreme energy absorbing devices. Solid foamed material blocks and parts are arranged in spaces between energy absorbing devices and leaf-springs.

EFFECT: simple design, high absorbing capacity, considerable stroke and stable shock absorbing characteristics which can be set within wide limits with possibility of reuse of construction and complete restoration of preset characteristics.

2 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к средствам пассивной безопасности транспортных средств при столкновениях, средствам защиты, которые обладают высокой энергопоглощающей способностью, и может найти применение в качестве передних и задних бамперов легковых автомобилей различных классов, микроавтобусов и других транспортных средств.The present invention relates to means of passive safety of vehicles in collisions, protective equipment that have a high energy absorption capacity, and may find application as front and rear bumpers of cars of various classes, minibuses and other vehicles.

Известны многочисленные конструкции энергопоглощающих бамперов, включающие жесткие опорные поверхности, наружные обшивки и расположенные между ними амортизирующие устройства и элементы различных видов; однако, они не обладают высокой энергопоглощающей способностью и не обладают возможностью многоразового применения после выполнения определенных ремонтных операций.Numerous designs of energy-absorbing bumpers are known, including rigid supporting surfaces, outer skin, and shock absorbing devices and elements of various types located between them; however, they do not have a high energy absorption capacity and do not have the possibility of reusable use after performing certain repair operations.

Наиболее близкими аналогами являются конструкции энергопоглощающих буферов для автомобилей [1-3], которые имеют схожие совокупности признаков, а "Энергопоглощающий буфер легкового автомобиля" [2] является прототипом предлагаемой конструкции. Указанное устройство включает наружную обшивку, бампер П-образного сечения, присоединенный к несущей конструкции автомобиля, расположенные между ними и равномерно расположенные по длине бампера на расстоянии друг от друга энергопоглощающие устройства, присоединенные к наружной поверхности бампера, пластинчатые пружины и другие вспомогательные элементы. Каждое энергопоглощающее устройство включает определенное количество прилегающих друг к другу энергопоглощающих элементов, каждый из которых является зеркальным отображением соседнего, изготовлен за одно целое из отрезка круглого, выполненного, в частности, из материала, обладающего эффектом "памяти формы", металлического прута, участки которого последовательно изогнуты во взаимно перпендикулярных плоскостях, и соответственно включает основание, перемычку и раскос, причем основания всех энергопоглощающих элементов каждого энергопоглощающего устройства по всей своей длине присоединены к наружной поверхности бампера, перемычки соответственно расположены соосно друг другу и взаимодействуют своей боковой поверхностью с наружной поверхностью бампера, а прилегающие друг к другу раскосы расположены в одной плоскости, соединены между собой по всей своей длине и направлены наружу относительно бампера, причем два центральных энергопоглощающих устройства, каждое из которых является зеркальным отображением другого, прилегают друг к другу, основания и раскосы всех энергопоглощающих элементов расположены горизонтально, перемычки всех энергопоглощающих элементов расположены вертикально, а раскосы всех энергопоглощающих устройств левой половины буфера и раскосы всех энергопоглощающих устройств правой половины буфера обращены под заданным углом в разные стороны, соответственно в направлениях от середины к краям буфера, при этом каждое энергопоглощающее устройство снабжено подвижным основанием в виде жесткой пластины, выполненной за одно целое с боковыми выступами, и пластинчатыми пружинами, присоединенными к тыльной поверхности подвижного основания и выполненными, в частности, из материала, обладающего эффектом "памяти формы".The closest analogues are the designs of energy-absorbing buffers for cars [1-3], which have similar sets of features, and the “Energy-absorbing buffer of a passenger car" [2] is a prototype of the proposed design. The specified device includes an outer skin, a U-shaped bumper attached to the vehicle’s supporting structure, energy-absorbing devices located between them and evenly spaced along the length of the bumper, connected to the outer surface of the bumper, leaf springs and other auxiliary elements. Each energy-absorbing device includes a certain number of energy-absorbing elements adjacent to each other, each of which is a mirror image of an adjacent one, made in one piece from a round segment made, in particular, of a material having the effect of “shape memory”, a metal rod, sections of which are sequentially bent in mutually perpendicular planes, and accordingly includes a base, a jumper and a brace, and the bases of all energy absorbing elements of each energy the absorption device along its entire length is connected to the outer surface of the bumper, the jumpers are respectively aligned with each other and interact with their lateral surface with the outer surface of the bumper, and the adjacent braces are located in the same plane, are interconnected along their entire length and are directed outward relative to bumpers, and two central energy-absorbing devices, each of which is a mirror image of the other, are adjacent to each other, the bases and braces of all energies the absorbing elements are arranged horizontally, the jumpers of all the energy absorbing elements are arranged vertically, and the braces of all the energy absorbing devices of the left half of the buffer and the braces of all the energy absorbing devices of the right half of the buffer are turned at different angles, respectively, in the directions from the middle to the edges of the buffer, with each energy absorbing device equipped with a movable base in the form of a rigid plate, made in one piece with the side protrusions, and leaf springs, attached nienny to the back surface of the movable base and made, in particular, of a material having the effect of "shape memory".

Данное устройство отличается простотой конструкции, высокой энергоемкостью, стабильностью характеристик амортизации и возможностью многоразового использования, соответственно после выполнения несложных ремонтных операций и замены наружной обшивки.This device is distinguished by its simplicity of design, high energy intensity, stability of depreciation characteristics and the possibility of reusable use, respectively, after performing simple repair operations and replacing the outer skin.

К числу недостатков данной конструкции необходимо отнести, во-первых, отсутствие возможности выхода из-под удара при столкновении - в случае воздействия ударной нагрузки в центральную секцию буфера, а, во-вторых, невысокую эффективность защиты при воздействии интенсивной локальной ударной нагрузки, например, при столкновении со столбом или деревом и, особенно, в том случае, когда указанная нагрузка воздействует на два центральных энергопоглощающих устройства и прилегающие участки буфера.The disadvantages of this design include, firstly, the inability to escape from an impact in a collision - in the case of impact of a shock load in the central section of the buffer, and, secondly, the low efficiency of protection when exposed to an intense local shock load, for example, in a collision with a pillar or tree, and especially in the case when the specified load acts on two central energy-absorbing devices and adjacent sections of the buffer.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая конструкция, заключается в повышении эффективности защиты легкового автомобиля при столкновении с локальной преградой или другим легковым автомобилем, причем защиты, обладающей высокой энергопоглощающей способностью и стабильностью характеристик амортизации.The task to which the proposed design is aimed is to increase the efficiency of the protection of a passenger car in a collision with a local barrier or other passenger car, moreover, a protection possessing high energy absorbing ability and stability of depreciation characteristics.

Технический результат заключается в том, что конструкция буфера в определенной степени обеспечивает возможность ухода в ту или иную сторону (по касательной) из-под воздействия ударной нагрузки при столкновении, причем даже при частично деформированной конструкции буфера, при этом обеспечено значительное увеличение энергопоглощения и хода амортизации в случае воздействия ударных нагрузок в тот или иной участок буфера и обеспечена возможность многоразового использования конструкции энергопоглощающего буфера и полного восстановления заданных характеристик после деформации вследствие воздействия ударных нагрузок и соответственно после проведения несложных ремонтных операций и замены ряда элементов и наружной обшивки.The technical result consists in the fact that the design of the buffer to some extent provides the possibility of leaving in one direction or another (tangentially) from the impact of the shock load in a collision, even with a partially deformed design of the buffer, while providing a significant increase in energy absorption and depreciation in the event of impact of shock loads in a particular section of the buffer, it is possible to reuse the design of the energy-absorbing buffer and fully recover specified characteristics after deformation due to impact loads and, accordingly, after conducting simple repair operations and replacing a number of elements and the outer skin.

Указанные технические результаты достигаются тем, что энергопоглощающий буфер легкового автомобиля, включающий наружную обшивку, опорную поверхность в виде профиля П-образного сечения, присоединенного к несущей конструкции автомобиля, и расположенные между обшивкой и опорной поверхностью и равномерно расположенные по длине профиля П-образного сечения на расстоянии друг от друга энергопоглощающие устройства, присоединенные к наружной поверхности профиля П-образного сечения и включающие каждое определенное количество прилегающих друг к другу энергопоглощающих элементов, каждый из которых является зеркальным отображением соседнего, изготовлен за одно целое из отрезка круглого, выполненного, в частности, из материала, обладающего эффектом "памяти формы", металлического прута, участки которого последовательно изогнуты во взаимно перпендикулярных плоскостях, и соответственно включает основание, перемычку и раскос, причем основания всех энергопоглощающих элементов каждого энергопоглощающего устройства по всей своей длине присоединены к наружной поверхности профиля П-образного сечения, перемычки соответственно расположены соосно друг другу и взаимодействуют своей боковой поверхностью с наружной поверхностью профиля П-образного сечения, а прилегающие друг к другу раскосы расположены в одной плоскости, соединены между собой по всей своей длине и направлены наружу относительно опорной поверхности, основания и раскосы всех энергопоглощающих элементов каждого энергопоглощающего устройства расположены горизонтально, перемычки энергопоглощающих элементов соответственно расположены вертикально, а раскосы всех энергопоглощающих устройств левой половины буфера и раскосы всех энергопоглощающих устройств правой половины буфера обращены каждый под заданным углом в разные стороны, соответственно в направлениях от середины к краям буфера, при этом каждое энергопоглощающее устройство снабжено подвижным основанием в виде жесткой пластины, выполненной за одно целое с двумя горизонтальными боковыми выступами, и включает изогнутые пластинчатые пружины, выполненные, в частности, из материала, обладающего эффектом "памяти формы", и присоединенные одним своим концом к наружной поверхности П-образного профиля опорной поверхности, дополнительно выполнен следующим образом: П-образный профиль опорной поверхности буфера по всей своей длине выполнен в виде дуги, каждый энергопоглощающий элемент каждого энергопоглощающего устройства снабжен выполненными с ним за одно целое дополнительной перемычкой, расположенной вертикально, дополнительным раскосом, расположенным горизонтально, и дополнительным основанием, расположенным вертикально и в одной плоскости с дополнительным раскосом, в составе каждого энергопоглощающего устройства прилегающие друг к другу дополнительные раскосы соединены между собой по всей своей длине, дополнительные основания соединены между собой, а дополнительные перемычки расположены соосно друг другу, при этом дополнительные раскосы всех энергопоглощающих устройств левой половины буфера и дополнительные раскосы всех энергопоглощающих устройств правой половины буфера направлены наружу относительно опорной поверхности и обращены каждый под заданным углом в разные стороны, соответственно в направлениях от середины к краям буфера, жесткие пластины подвижных оснований присоединены к дополнительным раскосам энергопоглощающих устройств, а к основным раскосам присоединены жесткие направляющие пластины, снабженные горизонтальными боковыми выступами, буфер снабжен центральным амортизирующим устройством, включающим две полого изогнутые пластинчатые пружины, которые выполнены за одно целое и присоединены к опорной поверхности, и присоединенную к ним и выполненную полого изогнутой центральную пластину, причем пластинчатые пружины амортизирующего устройства взаимодействуют своими боковыми поверхностями с направляющими пластинами обоих центральных энергопоглощающих устройств, и в полости между двумя полого изогнутыми пластинчатыми пружинами амортизирующего устройства размещен объем твердого пеноматериала, который выполнен овального поперечного сечения и заключен в герметизирующую оболочку, а изогнутые пластинчатые пружины расположены по краям буфера, присоединены другим своим концом каждая к дополнительным раскосам крайних энергопоглощающих устройств левой и правой половины буфера, при этом в полостях между раскосами энергопоглощающих устройств расположены блоки твердого пеноматериала, заключенные каждый в герметизирующую оболочку и имеющие каждый ромбовидное поперечное сечение, а в полостях между раскосами и дополнительными раскосами крайних энергопоглощающих устройств и изогнутыми пластинчатыми пружинами размещены дополнительные объемы твердого пеноматериала, заключенные каждый в герметизирующую оболочку и прилегающие к поверхностям раскосов и пластинчатых пружин; кроме этого, блоки твердого пеноматериала ромбовидного поперечного сечения могут быть выполнены каждый за одно целое с дополнительными ромбовидными сегментами твердого пеноматериала, которые соответственно расположены в полостях между дополнительными раскосами всех энергопоглощающих устройств левой и правой половины буфера, а между тыльной поверхностью обшивки и концевыми участками дополнительных раскосов энергопоглощающих устройств расположен толстый слой эластично-упругого материала.These technical results are achieved in that the energy-absorbing buffer of a passenger car, including the outer skin, a supporting surface in the form of a profile of a U-shaped section attached to the supporting structure of the car, and located between the skin and the supporting surface and evenly spaced along the length of the profile of the U-shaped section on the distance from each other energy-absorbing devices attached to the outer surface of the profile of the U-shaped section and including each specific number of adjacent d ug to each other of energy-absorbing elements, each of which is a mirror image of the neighboring one, is made in one piece from a round segment made, in particular, of a material having the effect of "shape memory", a metal rod, sections of which are successively bent in mutually perpendicular planes, and accordingly includes a base, a jumper and a brace, and the bases of all energy-absorbing elements of each energy-absorbing device along their entire length are connected to the outer surface of the pro I of the U-shaped section, the jumpers are respectively aligned with each other and interact with their lateral surface with the outer surface of the profile of the U-shaped section, and the adjacent braces are located in the same plane, are interconnected along their entire length and are directed outward relative to the supporting surface , the bases and braces of all energy-absorbing elements of each energy-absorbing device are located horizontally, the jumpers of the energy-absorbing elements are respectively located vertically, and the braces of all energy-absorbing devices of the left half of the buffer and the braces of all energy-absorbing devices of the right half of the buffer are facing each at a given angle in different directions, respectively, in the directions from the middle to the edges of the buffer, and each energy-absorbing device is equipped with a movable base in the form of a rigid plate made in one integral with two horizontal lateral protrusions, and includes curved leaf springs made, in particular, of a material having the effect of "shape memory", and unified at one end to the outer surface of the U-shaped profile of the supporting surface, it is additionally made as follows: The U-shaped profile of the supporting surface of the buffer is made in the form of an arc along its entire length, each energy-absorbing element of each energy-absorbing device is equipped with an additional jumper made with it in one piece located vertically with an additional brace located horizontally and an additional base located vertically and in the same plane with the additional brace, as part of each energy-absorbing device, additional braces adjacent to each other are interconnected along their entire length, additional bases are interconnected, and additional jumpers are aligned with each other, while additional braces of all energy-absorbing devices of the left half of the buffer and additional braces of all energy-absorbing devices of the right half of the buffer are directed outward relative to the supporting surface and each face at a given angle in different directions, respectively essentially in the directions from the middle to the edges of the buffer, the rigid plates of the movable bases are attached to additional braces of energy-absorbing devices, and to the main braces are attached rigid guide plates equipped with horizontal lateral protrusions, the buffer is equipped with a central shock-absorbing device including two hollow curved leaf springs, which are made for integral and attached to the supporting surface, and attached to them and made a hollow curved central plate, moreover, the coil springs of the shock-absorbing device interact with their lateral surfaces with the guide plates of both central energy-absorbing devices, and in the cavity between the two hollow curved leaf springs of the shock-absorbing device, a volume of solid foam is placed, which is made of an oval cross-section and enclosed in a sealing shell, and curved leaf springs are located at the edges buffers, each with its other end attached, to additional braces of extreme energy absorption units of the left and right half of the buffer, while in the cavities between the braces of the energy-absorbing devices there are blocks of solid foam, each enclosed in a sealing shell and each having a diamond-shaped cross section, and in the cavities between the braces and additional braces of the extreme energy-absorbing devices and curved plate springs are placed volumes of solid foam, each enclosed in a sealing shell and adjacent to the surfaces of the braces and platelets springs; in addition, blocks of solid foam with a diamond-shaped cross-section can each be made in one piece with additional diamond-shaped segments of solid foam, which are respectively located in the cavities between the additional braces of all energy-absorbing devices of the left and right half of the buffer, and between the back surface of the casing and the end sections of the additional braces energy-absorbing devices is a thick layer of elastic material.

Сущность предлагаемой конструкции поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены продольное сечение энергопоглощающего буфера - вид а (но без блоков твердого пеноматериала и наружной обшивки) и продольный разрез энергопоглощающего буфера - вид б; на фиг.2 показано увеличенное изображение - разрезы левого - вид а и правого - вид б энергопоглощающих устройств конструкции буфера; на фиг.3 показано увеличенное изображение совокупности энергопоглощающих элементов одного энергопоглощающего устройства - вид сбоку (слева) на левое энергопоглощающее устройство; на фиг.4 представлено увеличенное изображение - продольный разрез центральной части конструкции буфера; на фиг.5 показано увеличенное изображение - поперечный разрез конструкции буфера и вид слева на левое энергопоглощающее устройство, причем блок твердого пеноматериала, частично закрывающий устройство, для удобства восприятия не показан; на фиг.6 показано увеличенное изображение - сечения направляющей пластины и подвижного основания энергопоглощающего устройства; на фиг.7 представлено увеличенное изображение - разрез правого энергопоглощающего устройства в различных видах и стадиях деформирования, причем направления поворота раскосов условно показаны стрелками, а исходное и промежуточные положения раскосов показаны пунктиром; на фиг.8 показано увеличенное изображение - разрез сегмента энергопоглощающего буфера в другом варианте конструктивного исполнения.The essence of the proposed design is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section of an energy-absorbing buffer - type a (but without blocks of solid foam and outer casing) and a longitudinal section of an energy-absorbing buffer - type b; figure 2 shows an enlarged image - sections of the left - view a and right - view b of energy-absorbing devices of the buffer structure; figure 3 shows an enlarged image of a set of energy-absorbing elements of one energy-absorbing device - side view (left) of the left energy-absorbing device; figure 4 presents an enlarged image is a longitudinal section of the Central part of the design of the buffer; figure 5 shows an enlarged image of a cross-section of the design of the buffer and the left side view of the left energy-absorbing device, and the block of solid foam, partially covering the device, is not shown for convenience; figure 6 shows an enlarged image of a section of the guide plate and the movable base of the energy absorbing device; Fig.7 shows an enlarged image - a section of the right energy-absorbing device in various types and stages of deformation, and the rotation directions of the braces are conventionally shown by arrows, and the initial and intermediate positions of the braces are shown with a dashed line; on Fig shows an enlarged image - section of a segment of an energy-absorbing buffer in another embodiment.

Конструкция энергопоглощающего буфера, присоединенного к несущей конструкции автомобиля, включает (см. фиг.1, 4, 8) опорную поверхность 1 в виде жесткого металлического профиля 1 П-образного сечения, который по всей своей длине выполнен в виде дуги с заданной кривизной. К наружной поверхности профиля 1 присоединены равномерно расположенные по его длине и на расстоянии друг от друга энергопоглощающие устройства 2 и 3, при этом на левой половине профиля 1 расположена группа левых энергопоглощающих устройств 2, а на правой половине профиля 1 расположена группа правых энергопоглощающих устройств 3, причем все левые 2 и все правые 3 энергопоглощающие устройства (см. фиг.1, 2, 4) соответственно являются зеркальным отображением друг друга.The design of the energy-absorbing buffer attached to the supporting structure of the car includes (see Figs. 1, 4, 8) the supporting surface 1 in the form of a rigid metal profile 1 of a U-shaped cross section, which along its entire length is made in the form of an arc with a given curvature. Energy-absorbing devices 2 and 3 are uniformly spaced along its length and at a distance from each other to the outer surface of profile 1, while on the left half of profile 1 is a group of left energy-absorbing devices 2, and on the right half of profile 1 is a group of right energy-absorbing devices 3, moreover, all left 2 and all right 3 energy-absorbing devices (see figures 1, 2, 4), respectively, are mirror images of each other.

Каждое энергопоглощающее устройство 2 и 3 включает (см. фиг.2, 3) определенное количество, а именно четыре, энергопоглощающих элемента: два энергопоглощающих элемента 4 и два энергопоглощающих элемента 5, являющихся зеркальным отображением друг друга, расположенных определенным заданным образом и вплотную прилегающих друг к другу определенными участками. Каждый энергопоглощающий элемент 4 и 5 изготовлен за одно целое из отрезка круглого, выполненного, в частности, из материала, обладающего эффектом "памяти формы" [4], металлического прута, участки которого последовательно изогнуты во взаимно перпендикулярных плоскостях, и соответственно включает горизонтальное основание 6, вертикальную перемычку 7, горизонтальный раскос 8, дополнительную вертикальную перемычку 9, дополнительный горизонтальный раскос 10 и дополнительное основание 11, расположенное вертикально и в одной плоскости с дополнительным раскосом 10. В составе каждого энергопоглощающего устройства 2 и 3 все прилегающие друг к другу раскосы 8 и соответственно дополнительные раскосы 10 по всей своей длине соединены между собой посредством сварочных швов 12, при этом дополнительные основания 11 также соединены между собой посредством сварочных швов 12. Каждый раскос 8 расположен под заданным углом φ₀ относительно основания 6 и является рычагом, обеспечивающим скручивание перемычки 7, являющейся пластическим торсионом, относительно неподвижного основания 6 при воздействии ударной нагрузки, а каждый дополнительный раскос 10 расположен под заданным углом φ₀ относительно раскоса 8 и является рычагом, обеспечивающим скручивание дополнительной перемычки 9, являющейся пластическим торсионом, относительно раскоса 8. В составе каждого энергопоглощающего устройства 2 и 3 все раскосы 8 и соответственно все дополнительные раскосы 10 расположены в одной плоскости, вертикальные перемычки 7 и соответственно дополнительные вертикальные перемычки 9 всех энергопоглощающих элементов 4 и 5 расположены соосно друг другу; горизонтальные основания 6 (см. фиг.4, 5) всех энергопоглощающих устройств по всей своей длине присоединены посредством сварочных швов 12 к наружной поверхности П-образного профиля 1, причем прилегающие друг к другу основания 6 также соединены между собой посредством сварочного шва 12.Each energy-absorbing device 2 and 3 includes (see FIGS. 2, 3) a certain number, namely four, energy-absorbing elements: two energy-absorbing elements 4 and two energy-absorbing elements 5, which are mirror images of each other, located in a certain predetermined manner and closely adjacent to each other to a friend in certain areas. Each energy-absorbing element 4 and 5 is made in one piece from a round segment made, in particular, of a material having the effect of “shape memory” [4], a metal rod, the sections of which are successively bent in mutually perpendicular planes, and accordingly includes a horizontal base 6 , vertical jumper 7, horizontal brace 8, additional vertical jumper 9, additional horizontal brace 10 and additional base 11 located vertically and in the same plane with brace 10. As part of each energy-absorbing device 2 and 3, all adjacent braces 8 and, accordingly, additional braces 10 along their entire length are connected to each other by welding seams 12, while additional bases 11 are also connected by welding seams 12. Each brace 8 is located at a given angle φ ₀ relative to the base 6 and is a lever that provides twisting of the jumper 7, which is a plastic torsion, relative to the stationary base 6 when exposed to load, and each additional brace 10 is located at a predetermined angle φ ₀ relative to the brace 8 and is a lever that provides twisting of the additional jumper 9, which is a plastic torsion bar, relative to the brace 8. As part of each energy-absorbing device 2 and 3, all braces 8 and, accordingly, all additional braces braces 10 are located in one plane, vertical jumpers 7 and, accordingly, additional vertical jumpers 9 of all energy-absorbing elements 4 and 5 are aligned with each other; horizontal bases 6 (see FIGS. 4, 5) of all energy-absorbing devices along their entire length are connected by welding seams 12 to the outer surface of the U-shaped profile 1, and the adjacent bases 6 are also interconnected by welding seam 12.

Конструкция каждого энергопоглощающего устройства 2 и 3 также включает (см. фиг.1, 4, 5, 6) жесткую направляющую пластину 13, выполненную за одно целое с двумя боковыми горизонтальными выступами и присоединенную посредством сварочных швов 12 к раскосам 8, и подвижное основание 14, выполненное в виде жесткой пластины, снабженной двумя горизонтальными боковыми выступами, и присоединенное посредством сварочных швов 12 к дополнительным раскосам 10.The design of each energy-absorbing device 2 and 3 also includes (see Figs. 1, 4, 5, 6) a rigid guide plate 13, made in one piece with two lateral horizontal protrusions and connected by welding seams 12 to the braces 8, and a movable base 14 made in the form of a rigid plate equipped with two horizontal lateral protrusions, and attached by welding seams 12 to additional braces 10.

Конструкция энергопоглощающего буфера содержит также центральное амортизирующее устройство, которое (см. фиг.1, 5) включает две полого изогнутые пластинчатые пружины 15 и 16, являющиеся зеркальным отображением друг друга, которые присоединены к опорной поверхности 1 и, в частности, могут быть выполнены за одно целое, и присоединенную к пластинчатым пружинам 15 и 16 полого изогнутую центральную пластину 17, причем полого изогнутые пластинчатые пружины 15 и 16 амортизирующего устройства взаимодействуют своими боковыми поверхностями с направляющими пластинами 13 обоих центральных энергопоглощающих устройств 2 и 3, которые являются зеркальным отображением друг друга. Следует отметить, что центральная пластина 17 (см. фиг.5) может быть выполнена полого изогнутой, но она также может быть выполнена с той или иной заданной большей кривизной, и, в этом случае, на заключительном этапе деформирования амортизирующего устройства изогнутая центральная пластина 17 будет выполнять роль пластинчатой пружины, обладающей заданной жесткостью, которая, после того, как упрется своими боковыми участками в соседние энергопоглощающие устройства 2 и 3, будет изгибаться под воздействием нагрузки, поглощая определенную долю энергии нагрузки.The design of the energy-absorbing buffer also contains a central shock-absorbing device, which (see FIGS. 1, 5) includes two hollow curved leaf springs 15 and 16, which are mirror images of each other, which are attached to the supporting surface 1 and, in particular, can be made integral and connected to the leaf springs 15 and 16 of the hollow curved central plate 17, and the hollow curved leaf springs 15 and 16 of the shock-absorbing device interact with their side surfaces with the guides by the plates 13 of both central energy-absorbing devices 2 and 3, which are mirror images of each other. It should be noted that the central plate 17 (see FIG. 5) can be hollowly curved, but it can also be made with one or another predetermined greater curvature, and, in this case, at the final stage of deformation of the shock-absorbing device, the curved central plate 17 will play the role of a leaf spring with a given stiffness, which, after it abuts with its side sections in adjacent energy-absorbing devices 2 and 3, will bend under the influence of the load, absorbing a certain fraction of WGIG load.

Кроме этого, конструкция энергопоглощающего буфера содержит две боковые изогнутые пластинчатые пружины 18, которые расположены по краям буфера и присоединены одним своим концом к опорной поверхности 1, а другим своим концом к дополнительным раскосам 10 крайних (боковых) энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера. Следует отметить, что концевые участки дополнительных раскосов 10 крайних энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера могут быть, в частности, выполнены изогнутыми и непосредственно к указанным дополнительным раскосам 10 (см. фиг.1 вид а), причем по всей их длине могут быть присоединены посредством сварочных швов пластинчатые пружины 18, выполняющие в этом случае своим данным дополнительным участком роль пластин подвижных оснований указанных крайних энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера.In addition, the design of the energy-absorbing buffer contains two lateral curved leaf springs 18, which are located at the edges of the buffer and attached at one end to the supporting surface 1, and the other end to the additional braces 10 of the extreme (side) energy-absorbing devices 2 and 3 of the left and right half buffers. It should be noted that the end sections of the additional braces 10 of the extreme energy-absorbing devices 2 and 3 of the left and right half of the buffer can, in particular, be made curved and directly to these additional braces 10 (see Fig. 1, view a), and along their entire length lamellar springs 18 can be connected by means of welding seams, which in this case perform their role as plates of the movable bases of these extreme energy-absorbing devices 2 and 3 of the left and right half of the buffer with their given additional section.

Конструкция энергопоглощающего буфера (см. фиг.1, 4, 8) также включает: центральный объем твердого пеноматериала 19, например пенопласта или пеноэпоксида, который выполнен овального поперечного сечения и размещен в полости между двумя полого изогнутыми пластинчатыми пружинами 15 и 16 центрального амортизирующего устройства; блоки твердого пеноматериала 20, которые выполнены ромбовидного поперечного сечения и размещены каждый в полости между раскосами 8 соседних энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера; а также боковые объемы твердого пеноматериала 21, которые расположены в полостях между раскосами 8 и дополнительными раскосами 10 крайних энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера и изогнутыми пластинчатыми пружинами 18 и прилегают к ним своими поверхностями. Кроме этого, каждый блок твердого пеноматериала 20 ромбовидного поперечного сечения может быть снабжен выполненным с ним за одно целое дополнительным сегментом твердого пеноматериала 22, который также имеет ромбовидное поперечное сечение и расположен в полости между дополнительными раскосами 10 соседних энергопоглощающих устройств 2 и 3 левой и правой половины буфера. При этом каждый объем 19 и 21 и каждый блок 20, включая, в частности, и сегмент 22, твердого пеноматериала, имеющие высоту, соответственно равную высоте амортизирующего и энергопоглощающих устройств буфера, заключен в герметизирующую оболочку 23, выполненную, например, из резины с оплеткой, и может быть присоединен, например, посредством клеевого соединения к поверхностям пластинчатых пружин 15, 16 и 18, а также к поверхностям направляющих пластин 13 и поверхностям пластин подвижных оснований 14 энергопоглощающих устройств 2 и 3 конструкции буфера.The design of the energy-absorbing buffer (see Figs. 1, 4, 8) also includes: a central volume of solid foam 19, for example, foam or foam epoxide, which is made of oval cross-section and placed in the cavity between two hollow curved leaf springs 15 and 16 of the central shock-absorbing device; blocks of solid foam 20, which are made diamond-shaped cross-section and each placed in the cavity between the braces 8 of the adjacent energy-absorbing devices 2 and 3 of the left and right half of the buffer; and also the lateral volumes of solid foam 21, which are located in the cavities between the braces 8 and additional braces 10 of the extreme energy absorbing devices 2 and 3 of the left and right half of the buffer and curved leaf springs 18 and adjoin to them with their surfaces. In addition, each block of solid foam 20 with a diamond-shaped cross section can be equipped with an additional segment of solid foam 22 made with it, which also has a diamond-shaped cross section and is located in the cavity between the additional braces 10 of the neighboring energy absorbing devices 2 and 3 of the left and right half buffers. Moreover, each volume 19 and 21 and each block 20, including, in particular, and segment 22, of solid foam, having a height correspondingly equal to the height of the shock-absorbing and energy-absorbing devices of the buffer, is enclosed in a sealing shell 23 made, for example, of braided rubber , and can be attached, for example, by gluing to the surfaces of the leaf springs 15, 16 and 18, as well as to the surfaces of the guide plates 13 and the surfaces of the plates of the movable bases 14 of the energy absorbing devices 2 and 3 of the buffer structure.

Конструкция энергопоглощающего буфера также включает (см. фиг.1, 4) достаточно толстый слой 24 эластично-упругого материала, который непрерывен по всей длине буфера и обеспечивает возможность упругого деформирования буфера в определенных заданных пределах, и наружную обшивку 25, которая выполнена в виде профиля П-образного сечения с закругленными боковыми участками, причем слой 24 эластично-упругого материала присоединен к тыльной поверхности обшивки 25 посредством клеевого соединения.The design of the energy-absorbing buffer also includes (see Figs. 1, 4) a sufficiently thick layer 24 of elastic-elastic material, which is continuous along the entire length of the buffer and allows elastic deformation of the buffer within certain specified limits, and the outer skin 25, which is made in the form of a profile U-shaped cross-section with rounded side sections, and the layer 24 of elastic-elastic material is attached to the back surface of the skin 25 by means of adhesive bonding.

Изготовление и сборка предлагаемой конструкции буфера очень просты и выполняются обычными известными методами. Большинство конструктивных элементов изготавливается из обычных сталей и сплавов; обычными методами выполняются пластинчатые пружины, направляющие пластины и подвижные основания, опорная поверхность в виде П-образного профиля и наружная обшивка в виде П-образного профиля. И только к изготовлению энергопоглощающих элементов 4, 5 любого энергопоглощающего устройства 2 и 3, которые, в частности, могут быть выполнены из различных сталей - Ст.20, Ст.40Х и других, а также, с целью упрощения и ускорения ремонтных работ, из материала, обладающего эффектом "памяти формы" [4], например никелида титана, предъявляются определенные требования. Каждый отрезок металлического прута заготовки энергопоглощающего элемента 4, 5 (см. фиг.2, 3) данного энергопоглощающего устройства, имеющего соответственно заданные размеры и определенный диаметр, последовательно изгибают во взаимно перпендикулярных плоскостях соответственно под заданными углами, причем в случае изготовления энергопоглощающего элемента из материала, обладающего эффектом "памяти формы", гибку прута осуществляют при температуре задания "памяти формы". В последнем случае пластинчатые пружины 15, 16 и 18 также целесообразно выполнять из материала, обладающего эффектом "памяти формы", и формование пружин соответственно осуществляют при температуре задания "памяти формы". Изготовленные энергопоглощающие элементы соединяют друг с другом по месту прилегания их оснований, раскосов и дополнительных раскосов (см. фиг.3) с помощью сварочных швов, а затем присоединяют к тыльной поверхности направляющих пластин и пластин подвижных оснований также с помощью сварочных швов, расположенных соответственно по всей длине их раскосов и дополнительных раскосов. Далее основания 6 частично собранных энергопоглощающих устройств 2 и 3 с помощью сварочных швов присоединяют по месту к наружной поверхности П-образного профиля 1, причем основания всех энергопоглощающих элементов приваривают (см. фиг.4, 5) по всей их длине, включая и их торцевые участки. Затем обычными методами присоединяют по месту пластинчатые пружины центрального амортизирующего устройства, к которым присоединяют центральную пластину, и боковые пластинчатые пружины, которые присоединяют к дополнительным раскосам или пластинам подвижных оснований крайних энергопоглощающих устройств буфера. После этого устанавливают по месту блоки и объемы твердого пеноматериала, заключенные каждый в герметизирующую оболочку, и присоединяют их указанным выше образом, а в последнюю очередь одевают наружную обшивку 25 с присоединенным к ее тыльной поверхности, например, посредством клеевого соединения толстым слоем 24 эластично-упругого материала и присоединяют ее с помощью разъемных соединений к опорной поверхности буфера и центральной пластине амортизирующего устройства.The manufacture and assembly of the proposed buffer design is very simple and performed by conventional known methods. Most structural elements are made of ordinary steels and alloys; by conventional methods, leaf springs, guide plates and movable bases, a supporting surface in the form of a U-shaped profile and an outer skin in the form of a U-shaped profile are performed. And only to the manufacture of energy-absorbing elements 4, 5 of any energy-absorbing device 2 and 3, which, in particular, can be made of various steels - Art. 20, Art. 40X and others, and also, with the aim of simplifying and accelerating repair work, from material with the effect of "shape memory" [4], for example titanium nickelide, certain requirements are imposed. Each piece of metal rod of the workpiece of the energy-absorbing element 4, 5 (see FIGS. 2, 3) of this energy-absorbing device, having correspondingly given dimensions and a certain diameter, is sequentially bent in mutually perpendicular planes, respectively, at predetermined angles, and in the case of manufacturing an energy-absorbing element from material having the effect of "shape memory", the bending of the rod is carried out at a temperature setting "shape memory". In the latter case, the leaf springs 15, 16 and 18 are also advantageously made of a material having the “shape memory” effect, and the springs are formed accordingly at the temperature of setting the “shape memory". The manufactured energy-absorbing elements are connected to each other at the place of contact of their bases, braces and additional braces (see Fig. 3) using welds, and then attached to the back surface of the guide plates and plates of the movable bases also with welds located respectively along the entire length of their braces and additional braces. Next, the bases 6 of the partially assembled energy-absorbing devices 2 and 3 are welded in place to the outer surface of the U-shaped profile 1, and the bases of all energy-absorbing elements are welded (see figures 4, 5) along their entire length, including their end plots. Then, by conventional methods, the leaf springs of the central shock absorbing device are attached in place, to which the central plate is attached, and the side leaf springs, which are attached to additional braces or plates of the movable bases of the extreme energy-absorbing devices of the buffer. After that, the blocks and volumes of solid foam, each enclosed in a sealing shell, are installed in place and attached in the manner described above, and lastly, the outer skin 25 is attached with its back surface attached, for example, by gluing with a thick layer 24 of elastic-elastic material and attach it using detachable joints to the supporting surface of the buffer and the Central plate of the shock-absorbing device.

В случае столкновения энергопоглощающего буфера с локальной преградой или другим автомобилем происходит следующее. В первую очередь по месту воздействия ударной нагрузки происходит упругое деформирование - сжатие толстого слоя эластично-упругого материала 24 и смещение наружной обшивки 25. После этого, в случае воздействия интенсивной ударной нагрузки в левую или в правую часть буфера, происходит разрушение наружной обшивки 25 и начинается деформирование (см. фиг.1, 4, 7) энергопоглощающих устройств 2 или 3 левой или правой половины буфера, деформирующихся соответственно в разные стороны; при этом толстый слой 24 эластично-упругого материала подвергается растяжению, а на заключительной стадии деформирования энергопоглощающих устройств может быть даже порван в одном или двух местах соответственно. В том случае, когда воздействие ударной нагрузки приходится на центральную часть буфера, то происходит деформирование центрального амортизирующего устройства и деформирование прилегающих к нему энергопоглощающих устройств 2 и 3 и левой, и правой половины буфера, которые деформируются соответственно в разные стороны.In the event of a collision of the energy-absorbing buffer with a local barrier or another vehicle, the following occurs. First of all, at the place of impact, elastic deformation occurs - compression of a thick layer of elastic-elastic material 24 and the displacement of the outer skin 25. After that, in the case of exposure to intense shock load on the left or right side of the buffer, the outer skin 25 is destroyed and begins deformation (see figures 1, 4, 7) of energy-absorbing devices 2 or 3 of the left or right half of the buffer, deforming respectively in different directions; however, a thick layer 24 of elastic-elastic material is subjected to stretching, and at the final stage of deformation of energy-absorbing devices can even be torn in one or two places, respectively. In the case when the impact of the shock falls on the central part of the buffer, the central shock-absorbing device is deformed and the adjacent energy-absorbing devices 2 and 3 and the left and right half of the buffer are deformed, which are deformed in different directions, respectively.

При воздействии интенсивной ударной нагрузки на центральную пластину 17 амортизирующего устройства (см. фиг.1, 4) полого изогнутые пластинчатые пружины 15 и 16, обладающие заданной жесткостью и взаимодействующие своей боковой поверхностью с направляющими пластинами 13, соединенными с раскосами 8 центральных энергопоглощающих устройств 2 и 3, деформируются, изгибаясь под воздействием нагрузки, и при этом происходит разрушение и последующее раздробление объема 19 твердого пеноматериала, расположенного в полости между пластинчатыми пружинами 15 и 16; одновременно с этим происходит и первая стадия деформирования прилегающих энергопоглощающих устройств 2 и 3.When an intense shock load is applied to the central plate 17 of the shock-absorbing device (see Figs. 1, 4), hollow curved leaf springs 15 and 16 have a predetermined stiffness and interact with their lateral surface with guide plates 13 connected to the braces 8 of the central energy-absorbing devices 2 and 3, they are deformed, bending under the influence of a load, and this results in the destruction and subsequent fragmentation of the volume 19 of solid foam located in the cavity between the leaf springs 15 and 16; at the same time, the first stage of deformation of adjacent energy-absorbing devices 2 and 3 occurs.

Воздействие нагрузки, величина которой превышает силу сопротивления скручиванию дополнительных вертикальных перемычек 9, являющихся пластическими торсионами, на наружную поверхность подвижных оснований 14 вызывает их поворот (см. фиг.7 вид а) к наружной поверхности П-образного профиля 1 и соответственно поворот соединенных с ними дополнительных раскосов 10 относительно раскосов 8, что обуславливает пластическое скручивание четырех соосных вертикальных перемычек 9 энергопоглощающих устройств 2, 3 и соответственно поглощение энергии воздействующей нагрузки. При этом может происходить (см. фиг.1, 4, 8) и разрушение дополнительных сегментов 22 твердого пеноматериала, расположенных в полостях между дополнительными раскосами 10 энергопоглощающих устройств 2 и 3.The impact of the load, the magnitude of which exceeds the torsion resistance of the additional vertical jumpers 9, which are plastic torsions, on the outer surface of the movable bases 14 causes them to rotate (see Fig. 7 view a) to the outer surface of the U-shaped profile 1 and, accordingly, the rotation of the connected to them additional braces 10 relative to braces 8, which leads to plastic twisting of four coaxial vertical jumpers 9 energy-absorbing devices 2, 3 and, accordingly, the absorption of energy in current load. In this case, the destruction of additional segments 22 of solid foam located in the cavities between the additional braces 10 of the energy-absorbing devices 2 and 3 can occur (see Figs. 1, 4, 8).

На первой стадии деформирования общая величина энергопоглощения каждого энергопоглощающего устройства 2 или 3 и всех энергопоглощающих устройств 2 или 3 буфера, на которые непосредственно пришлось соударение, соответственно складывается из величин энергопоглощения, обеспечиваемых указанными выше торсионами 9 при скручивании. Поворот подвижных оснований 14 и соединенных с ними дополнительных раскосов 10 энергопоглощающих устройств 2 и 3 происходит либо до прекращения воздействия ударной нагрузки, и тогда указанные энергопоглощающие устройства остаются в каком-то промежуточном деформированном положении (см. фиг.7 вид а), обусловленном величиной воздействующей нагрузки; в этом случае дополнительные раскосы 10 оказываются повернуты на тот или иной угол

относительно раскосов 8 и соответственно на этот же угол будут скручены соосные пластические торсионы - вертикальные перемычки 9 энергопоглощающих устройств, либо продолжается, в частности, совместно с поворотом раскосов 8 данных энергопоглощающих устройств до тех пор, пока ход амортизации и энергопоглощающая способность данных устройств не будут исчерпаны.At the first stage of deformation, the total energy absorption of each energy-absorbing

device

2 or 3 and all energy-absorbing

devices

2 or 3 of the buffer, which directly had a collision, respectively, consists of the energy absorption values provided by the above torsion 9 during twisting. The rotation of the movable bases 14 and the additional braces 10 of the energy-absorbing

devices

2 and 3 connected to them occurs either until the impact of the shock load ceases, and then these energy-absorbing devices remain in some intermediate deformed position (see Fig. 7, type a), due to the magnitude of the acting load; in this case, the additional braces 10 are turned to one angle or another

relative to braces 8 and, accordingly, coaxial plastic torsions — vertical bridges 9 of energy-absorbing devices — will be twisted to the same angle, or it will continue, in particular, together with the rotation of braces 8 of these energy-absorbing devices until the depreciation and energy-absorbing capacity of these devices are exhausted .

Следует отметить, что в ряде случаев, а также в случае воздействия интенсивной, но локальной ударной нагрузки, например, при столкновении с деревом или столбом, энергопоглощающее устройство 2 или 3 может быть дополнительно деформировано (см. фиг.7 вид а, где исходное и промежуточное положение дополнительных раскосов условно показано пунктиром) следующим образом. Если граница воздействия ударной нагрузки приходится только на пластину подвижного основания 14, то происходит дальнейший поворот только указанного основания 14 и соединенных с ним дополнительных раскосов 10 на угол

и обусловленное этим дополнительное скручивание дополнительных перемычек-торсионов 9 и последующее разрушение блока 20 твердого пеноматериала, заключенного в герметизирующую оболочку 23, а направляющая пластина 13 и соединенные с ней основные раскосы 8, подкрепленные с обоих сторон блоками 20 твердого пеноматериала, данного энергопоглощающего устройства 2 или 3 остаются в исходном состоянии.It should be noted that in a number of cases, as well as in the case of an intense but local shock load, for example, in a collision with a tree or a pillar, the energy-absorbing

device

2 or 3 can be additionally deformed (see Fig. 7, a, where the initial and the intermediate position of the additional braces is conventionally shown by a dotted line) as follows. If the impact boundary of the impact falls only on the plate of the movable base 14, then there is a further rotation of only the specified base 14 and the additional braces 10 connected to it by an angle

and the resulting additional twisting of additional jumpers-torsion bars 9 and the subsequent destruction of the solid foam block 20 enclosed in the sealing shell 23, and the guide plate 13 and the main braces 8 connected to it, reinforced on both sides by the blocks of hard foam 20, this energy-absorbing

device

2 or 3 remain in the initial state.

Здесь следует отметить, что после первой стадии деформирования энергопоглощающих устройств 2 или 3 соответственно левой или правой половины буфера (см. фиг.1, 4, 8 и фиг.7), когда пластины подвижных оснований 14 и дополнительные раскосы 10 уже повернуты на определенный угол

и расположены параллельно основаниям 6 данных энергопоглощающих устройств 2 или 3 (т.е. расположены фактически эквидистантно изогнутой опорной поверхности 1 буфера), совокупность подвижных оснований 14 деформированных энергопоглощающих устройств 2 или 3 представляет собой жесткую огибающую защитную поверхность, которая способна к последующему деформированию с заданной силой сопротивления, причем каждым своим участком - пластиной подвижного основания 14 энергопоглощающего устройства 2 или 3 - в отдельности или совместно с другими в зависимости от вида воздействующей нагрузки.It should be noted here that after the first stage of deformation of energy-absorbing

devices

2 or 3, respectively, of the left or right half of the buffer (see Figs. 1, 4, 8 and Fig. 7), when the plates of the movable bases 14 and additional braces 10 are already rotated by a certain angle

and are located parallel to the bases 6 of these energy absorbing devices 2 or 3 (i.e., a virtually equidistantly curved supporting surface 1 of the buffer are located), the set of movable bases 14 of deformed

energy absorbing devices

2 or 3 is a rigid envelope protective surface that is capable of subsequent deformation with a given resistance force, with each of its sections - the plate of the movable base 14 of the energy absorbing device 2 or 3 - individually or together with others depending aws from the type of acting load.

После того, как дополнительные раскосы 10 энергопоглощающего устройства 2 или 3 уже повернуты на определенный угол

(т.е., когда они расположены эквидистантно поверхности П-образного профиля 1) и ударная нагрузка начинает воздействовать на дополнительные перемычки 9 и направляющие пластины 13 (см. фиг.7 вид б) - начинается вторая стадия деформирования энергопоглощающих устройств 2 или 3. В этом случае продолжающееся воздействие ударной нагрузки вызывает поворот направляющих пластин 13 и соединенных с ними основных раскосов 8 и, обусловленное этим, скручивание перемычек-торсионов 7 и разрушение блоков 20 твердого пеноматериала. Поворот направляющих пластин 13 и соединенных с ними раскосов 8 энергопоглощающих устройств 2 и 3 происходит либо до прекращения воздействия ударной нагрузки, и тогда указанные энергопоглощающие устройства остаются в каком-то промежуточном деформированном положении (см. фиг.7 вид б), обусловленном величиной воздействующей нагрузки; в этом случае раскосы 8 оказываются повернуты на тот или иной угол

относительно оснований 6 и соответственно на этот же угол будут скручены пластические торсионы - вертикальные перемычки 7 энергопоглощающих устройств, либо продолжается до тех пор, пока ход амортизации и энергопоглощающая способность данных устройств не будут исчерпаны. В последнем случае пластины подвижных оснований 13 будут в пределе повернуты почти на угол

, соответственно на этот же угол будут скручены соосные пластические торсионы - вертикальные перемычки 7 энергопоглощающих устройств 2 или 3, при этом раскосы 8 своими концевыми участками будут прижаты к направляющей пластине 13 соседнего деформированного энергопоглощающего устройства, дополнительные раскосы 10 будут прижаты к подвижному основанию 14 соседнего деформированного энергопоглощающего устройства, а блок 20 твердого пеноматериала, заключенный в герметизирующую оболочку 23, будет полностью раздроблен на мелкие крупицы.After the additional braces 10 of the

energy absorbing device

2 or 3 are already rotated by a certain angle

(i.e., when they are located equidistant to the surface of the U-shaped profile 1) and the shock load begins to act on the additional jumpers 9 and the guide plates 13 (see Fig. 7, view b) - the second stage of deformation of the energy-absorbing

devices

2 or 3 begins. In this case, the continued impact of the shock load causes the rotation of the guide plates 13 and the main braces 8 connected to them, and, as a result, the twisting of the torsion bridges 7 and the destruction of the blocks 20 of the rigid foam. The rotation of the guide plates 13 and the braces 8 of the

energy absorbing devices

2 and 3 connected to them occurs either until the impact is stopped, and then these energy absorbing devices remain in some intermediate deformed position (see Fig. 7, view b), due to the magnitude of the acting load ; in this case, the braces 8 are turned at one angle or another

relative to the bases 6 and, accordingly, plastic torsions will be twisted at the same angle - vertical jumpers 7 of energy-absorbing devices, or continue until the depreciation progress and energy-absorbing capacity of these devices are exhausted. In the latter case, the plates of the movable bases 13 will in the limit be rotated almost an angle

, respectively, coaxial plastic torsion bars — vertical jumpers 7 of energy-absorbing

devices

2 or 3 — will be twisted to the same angle, while the braces 8 with their end sections will be pressed against the guide plate 13 of the adjacent deformed energy-absorbing device, additional braces 10 will be pressed against the movable base 14 of the neighboring deformed energy-absorbing device, and the block 20 of solid foam, enclosed in a sealing shell 23, will be completely fragmented into small particles.

Следует отметить, что при воздействии локальной ударной нагрузки возможен и такой вариант деформирования, когда дополнительные раскосы 10 данного энергопоглощающего устройства 2 или 3, уже повернутые на угол

относительно раскосов 8, упрутся своими концами в направляющую пластину 13 соседнего энергопоглощающего устройства 2 или 3 и далее под воздействием нагрузки будут поворачиваться в обратную сторону, скручивая, таким образом, дополнительные перемычки-торсионы 9 в обратном направлении; при этом раскосы 8 данного энергопоглощающего устройства будут продолжать (см. фиг.7 вид б) поворачиваться в том же направлении, продолжая скручивать соосные перемычки-торсионы 7 относительно оснований 6 на тот или иной угол

, обусловленный величиной воздействующей нагрузки.It should be noted that under the influence of a local shock load, such a variant of deformation is possible when additional braces 10 of this energy-absorbing

device

2 or 3, already rotated by an angle

relative to the braces 8, they will rest with their ends in the guide plate 13 of the adjacent energy-absorbing

device

2 or 3 and then under the influence of the load they will turn in the opposite direction, thus twisting the additional jumpers-torsion 9 in the opposite direction; while the braces 8 of this energy-absorbing device will continue (see Fig. 7, view b) to rotate in the same direction, continuing to twist the coaxial jumpers-torsion bars 7 relative to the bases 6 at one or another angle

due to the magnitude of the acting load.

Крайние (боковые) энергопоглощающие устройства 2, 3 конструкции буфера деформируются аналогичным образом, причем одновременно с ними деформируются, изгибаясь под воздействием нагрузки, и боковые пластинчатые пружины 18, обладающие заданной жесткостью, и разрушаются боковые объемы 21 твердого пеноматериала, которые совместно защищают крайние энергопоглощающие устройства 2, 3 буфера от воздействия боковой ударной нагрузки.The extreme (lateral) energy-absorbing devices 2, 3 of the buffer structure are deformed in the same way, and at the same time they are deformed, bending under the influence of the load, and the lateral leaf springs 18, which have a given stiffness, and the lateral volumes 21 of solid foam are destroyed, which together protect the extreme energy-absorbing devices 2, 3 buffers from the impact of side impact.

Необходимо подчеркнуть, что в составе конструкции буфера все энергопоглощающие устройств 2 или 3, деформирующиеся совместно по месту воздействия ударной нагрузки, способны деформироваться как одновременно, так и поочередно в случае воздействия "скользящей" ударной нагрузки.It must be emphasized that in the structure of the buffer, all energy-absorbing devices 2 or 3, which deform jointly at the place of impact, can deform both simultaneously and alternately in the event of a “sliding” impact.

Следует отметить, что энергопоглощающие устройства 2 и 3 обладают высокой энергоемкостью и стабильностью характеристик амортизации, которые присущи амортизирующим устройствам, включающим пластические торсионы [1-3 и др.], подвергаемые кручению, и, тем более, торсионы, подкрепленные деформирующимися одновременно с ними блоками твердого пеноматериала, обладающими заданной жесткостью. При этом энергопоглощающие элементы и все пластинчатые пружины могут быть, в частности, выполнены из материала, обладающего эффектом "памяти формы", и в этом случае они являются пластическими амортизирующими элементами, необратимо деформирующимися при воздействии нагрузки.It should be noted that energy-absorbing devices 2 and 3 have high energy intensity and stability of depreciation characteristics that are inherent in shock-absorbing devices, including plastic torsion bars [1-3, etc.], subjected to torsion, and, moreover, torsion bars, reinforced with blocks deforming simultaneously with them solid foam with a given rigidity. In this case, the energy-absorbing elements and all leaf springs can, in particular, be made of a material having the “shape memory” effect, in which case they are plastic shock-absorbing elements that are irreversibly deformed under the influence of the load.

Следует подчеркнуть, что общая величина энергопоглощения и ход амортизации каждого энергопоглощающего устройства могут быть заданы в широких пределах путем увеличения или уменьшения величины соответствующих углов φ₀ и

между раскосами и основаниями и, соответственно, между раскосами и дополнительными раскосами, определяющими предельную величину скручивания перемычек-торсионов энергопоглощающих элементов, путем задания определенных размеров и соотношений размеров - длин и диаметров перемычек-торсионов энергопоглощающих элементов, а также задания длин раскосов и дополнительных раскосов, являющихся рычагами, и, тем самым, задания различных величин усилий их сопротивления деформированию, а также путем задания определенных сочетаний характеристик энергопоглощающих элементов, блоков и объемов твердого пеноматериала и пластинчатых пружин в составе конструкции буфера.It should be emphasized that the total amount of energy absorption and the course of depreciation of each energy-absorbing device can be set in a wide range by increasing or decreasing the corresponding angles φ ₀ and

between braces and bases and, respectively, between braces and additional braces, determining the limiting value of twisting of the torsion bridges of energy-absorbing elements by setting specific sizes and size ratios - lengths and diameters of the torsion bridges-energy absorbing elements, as well as setting the length of the braces and additional braces, which are levers, and, thereby, assigning various values of the efforts of their resistance to deformation, as well as by setting certain combinations of characteristics of the energy absorbent elements, blocks and volumes of solid foam and leaf springs as part of the buffer structure.

Энергопоглощающие устройства 2 и 3 данной конструкции обладают и другим положительным качеством, заключающимся в том, что частично или полностью деформированное устройство может быть вновь и многократно приведено в исходное положение, а его энергопоглощающая способность восстановлена, что обеспечивается путем проведения определенных ремонтных работ, причем без замены каких-либо элементов.The energy-absorbing devices 2 and 3 of this design also have another positive quality, namely that a partially or fully deformed device can be restored to its original position repeatedly and repeatedly, and its energy-absorbing ability is restored, which is ensured by certain repairs, without replacement any elements.

В том случае, когда энергопоглощающие элементы и пластинчатые пружины выполнены из материала, обладающего эффектом "памяти формы" [4], например никелида титана, для этого достаточно одновременно нагреть указанные элементы нагревательным устройством, например паяльной лампой, до температуры восстановления "памяти формы", после чего эти элементы сами вернутся в исходную заданную форму, соединенные с ними элементы также вернутся в исходное положение, а конструкция энергопоглощающего и амортизирующего устройства и энергопоглощающая способность будут полностью восстановлены.In the case when the energy-absorbing elements and leaf springs are made of a material having the effect of “shape memory” [4], for example titanium nickelide, for this it is sufficient to simultaneously heat these elements with a heating device, such as a blowtorch, to the recovery temperature of “shape memory”, after which these elements themselves will return to their original predetermined shape, the elements connected to them will also return to their original position, and the design of the energy-absorbing and shock-absorbing device and the energy-absorbing method The news will be fully restored.

В том случае, когда энергопоглощающие элементы и пластинчатые пружины выполнены из обычных сталей и сплавов, необходимо (в полном соответствии с конструкцией прототипа) применение силовых устройств, например гидроцилиндров с выдвижным штоком или домкратов, присоединяемых к соответствующим элементам (например, к участку П-образного профиля и пластине подвижного основания, к участку П-образного профиля и направляющей пластине) отдельных энергопоглощающих устройств и посредством воздействия создаваемой ими нагрузки, подвергающих перемычки-торсионы медленному принудительному деформированию в обратном направлении. Указанную выше совокупность ремонтных операций можно проводить и без отсоединения конструкции буфера от несущей конструкции автомобиля, а количество циклов "деформирование под воздействием ударной нагрузки - обратное принудительное деформирование" составляет, как минимум, несколько сотен циклов, в зависимости от материала, из которого изготовлены энергопоглощающие элементы и пластинчатые пружины, и соотношения размеров - длин и диаметров перемычек-торсионов энергопоглощающих элементов. После того, как все деформированные ранее энергопоглощающие устройства приведены в исходное положение, заменены разрушенные блоки и объемы твердого пеноматериала и заменены при необходимости пластинчатые пружины, одевают и присоединяют новую наружную обшивку и конструкция буфера вновь готова к восприятию ударных нагрузок, а его энергопоглощающая способность восстановлена.In the case when the energy-absorbing elements and plate springs are made of ordinary steels and alloys, it is necessary (in full accordance with the prototype design) to use power devices, for example, hydraulic cylinders with a sliding rod or jacks attached to the corresponding elements (for example, to the U-shaped section profile and the plate of the movable base, to the U-shaped section and the guide plate) of individual energy-absorbing devices and by means of the load created by them, subject to alternating hibernation-torsion slow involuntary deformation in the opposite direction. The above set of repair operations can be carried out without disconnecting the buffer structure from the supporting structure of the car, and the number of cycles "deformation under the influence of shock loading - reverse forced deformation" is at least several hundred cycles, depending on the material from which the energy-absorbing elements are made and leaf springs, and aspect ratios - the lengths and diameters of jumpers-torsion bars of energy-absorbing elements. After all previously deformed energy-absorbing devices are restored to their original position, destroyed blocks and volumes of solid foam are replaced and leaf springs are replaced, if necessary, they put on and attach a new outer casing and the buffer design is again ready to absorb shock loads, and its energy absorption capacity has been restored.

Таким образом, можно сделать вывод, что данная конструкция энергопоглощающего буфера, обладающая высокой энергопоглощающей способностью, значительным ходом и стабильностью характеристик амортизации, обеспечивает определенную возможность ухода по касательной в сторону из-под воздействия ударной нагрузки при столкновении, причем даже при частично деформированной конструкции буфера, когда подвижные основания энергопоглощающих устройств расположены эквидистантно изогнутой опорной поверхности буфера, что обусловлено приданием буферу округлой формы, а также видом выполнения и заданным расположением энергопоглощающих устройств в составе конструкции буфера; обеспечивает эффективную защиту легкового автомобиля при различных видах столкновений, что обусловлено применением и видом выполнения центрального амортизирующего устройства, видом выполнения энергопоглощающих устройств, каждое из которых имеет две стадии деформирования и способно деформироваться самостоятельно, и определенным заданным расположением энергопоглощающих устройств в составе конструкции буфера. При этом обеспечено значительное увеличение энергопоглощения и хода амортизации энергопоглощающих устройств, каждое из которых включает определенное количество дополнительных перемычек-торсионов и дополнительных раскосов, обеспечивающих их скручивание, обеспечено увеличение энергопоглощения за счет применения значительных по величине и многочисленных блоков и объемов твердого пеноматериала, обладающих заданной жесткостью и разрушающихся вследствие деформирования энергопоглощающих устройств, а также обеспечена возможность многократного восстановления конструкции буфера и ее энергопоглощающей способности после деформирования под воздействием ударной нагрузки, причем без замены основных элементов. Данный энергопоглощающий буфер отличается простотой конструкции, простотой изготовления и проведения ремонтных работ, а также невысокими весовыми характеристиками; при этом конструкция каждого из энергопоглощающих устройств позволяет в широких пределах задавать общую величину энергоемкости и ход амортизации путем задания определенных углов между основаниями, раскосами и дополнительными раскосами энергопоглощающих элементов, задания определенных размеров и соотношений размеров - длин и диаметров их торсионов и длин их раскосов, а также путем задания определенных сочетаний характеристик энергопоглощающих элементов, пластинчатых пружин, объемов и блоков твердого пеноматериала в составе конструкции буфера.Thus, we can conclude that this design of the energy-absorbing buffer, which has a high energy-absorbing ability, a significant stroke and stability of the amortization characteristics, provides a certain opportunity to move tangentially to the side from the impact of the impact load in a collision, even with a partially deformed buffer structure, when the movable bases of the energy-absorbing devices are located equidistantly curved supporting surface of the buffer, which is due to giving the buffer rounded, as well as the type of execution and the specified location of energy-absorbing devices in the structure of the buffer; It provides effective protection for a passenger car in various types of collisions, which is caused by the use and type of execution of the central shock-absorbing device, type of performance of energy-absorbing devices, each of which has two stages of deformation and is able to deform independently, and a certain predetermined location of energy-absorbing devices in the structure of the buffer. At the same time, a significant increase in energy absorption and depreciation of energy-absorbing devices was provided, each of which includes a certain number of additional jumpers-torsion bars and additional braces that ensure their twisting, and an increase in energy absorption is achieved due to the use of significant and numerous blocks and volumes of solid foam having a given stiffness and collapsing due to deformation of energy-absorbing devices, as well as the possibility of many multiple restoration of the buffer structure and its energy-absorbing ability after deformation under the influence of shock loading, without replacing the main elements. This energy-absorbing buffer is characterized by simplicity of design, ease of manufacture and repair work, as well as low weight characteristics; the design of each of the energy-absorbing devices allows you to broadly set the total energy intensity and the course of depreciation by setting specific angles between the bases, braces and additional braces of energy-absorbing elements, setting specific sizes and aspect ratios — the lengths and diameters of their torsion bars and the lengths of their braces, and also by specifying certain combinations of characteristics of energy-absorbing elements, leaf springs, volumes and blocks of solid foam in the structure cts buffer.

Конструкция энергопоглощающего буфера может найти применение в качестве передних и задних бамперов легковых автомобилей различных классов, микроавтобусов и других транспортных средств и в значительной степени повысить их защищенность при столкновениях.The design of the energy-absorbing buffer can be used as front and rear bumpers of cars of various classes, minibuses and other vehicles and significantly increase their protection in collisions.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент РФ №2207261 от 27.06.2003 г., "Энергопоглощающий буфер грузового автомобиля", В 60 R 19/56.1. RF patent No. 2207261 of 06/27/2003, "Energy-absorbing buffer of a truck," 60 R 19/56.

2. Патент РФ №2243910 от 10.01.2005 г., "Энергопоглощающий буфер легкового автомобиля", В 60 R 19/18.2. RF patent No. 2239910 dated January 10, 2005, “Energy-absorbing buffer of a passenger car”, B 60 R 19/18.

3. Патент РФ №2243911 от 10.01.2005 г., "Боковой энергопоглощающий буфер легкового автомобиля", В 60 R 19/42.3. RF patent No. 2239911 dated January 10, 2005, “Lateral energy-absorbing buffer of a passenger car”, B 60 R 19/42.

4. Тихонов А.С.и др. "Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении" М., Машиностроение, 1981 г.4. Tikhonov A.S. et al. "Application of the shape memory effect in modern mechanical engineering" M., Mechanical Engineering, 1981

Claims

1. The energy-absorbing buffer of a passenger car, including the outer skin, a supporting surface in the form of a profile of a U-shaped section, attached to the supporting structure of the car, and located between the skin and the supporting surface and evenly spaced along the length of the profile of the U-shaped section at a distance from each other energy-absorbing devices connected to the outer surface of the profile of the U-shaped section and including each specific number of adjacent energy-absorbing elements adjacent to each other, each of which one of them is a mirror image of the neighboring one, made in one piece from a round segment made, in particular, of a material having the effect of "shape memory", a metal rod, sections of which are successively bent in mutually perpendicular planes, and accordingly includes a base, a jumper and a brace, moreover, the bases of all energy-absorbing elements of each energy-absorbing device along their entire length are connected to the outer surface of the profile of the U-shaped section, the jumpers respectively are aligned with each other and interact with their lateral surface with the outer surface of the profile of the U-shaped section, and the adjacent braces are located in the same plane, are interconnected along their entire length and are directed outward relative to the supporting surface, the bases and braces of all energy-absorbing elements of each energy-absorbing devices are located horizontally, jumpers of energy-absorbing elements are respectively located vertically, and the braces of all energy-absorbing devices are left buffer cows and braces of all energy-absorbing devices of the right half of the buffer are facing each at a given angle in different directions, respectively, in the directions from the middle to the edges of the buffer, with each energy-absorbing device provided with a movable base in the form of a rigid plate made in one piece with two horizontal lateral protrusions , and includes curved leaf springs made, in particular, of a material having the effect of "shape memory", and attached at one end to the outer surface -shaped profile of the supporting surface, characterized in that the U-shaped profile of the supporting surface of the buffer along its entire length is made in the form of an arc, each energy-absorbing element of each energy-absorbing device is equipped with an additional jumper located vertically, with an additional brace, located horizontally , and an additional base located vertically and in the same plane with an additional brace, adjacent to each other of the energy-absorbing device d to each other additional braces are interconnected along their entire length, additional bases are interconnected, and additional jumpers are aligned with each other, while additional braces of all energy-absorbing devices of the left half of the buffer and additional braces of all energy-absorbing devices of the right half of the buffer are directed outward relative to the reference each surface and faces at a given angle in different directions, respectively, in the directions from the middle to the edges of the buffer, hard plates of solid bases are attached to additional braces of energy-absorbing devices, and rigid guide plates equipped with horizontal lateral protrusions are attached to the main braces, the buffer is equipped with a central shock-absorbing device, including two hollow curved leaf springs, which are made in one piece and connected to the supporting surface, and attached to a curved central plate, and the leaf springs of the shock-absorbing device interact with their side surfaces with guide plates of both central energy-absorbing devices, and in the cavity between two hollow curved leaf springs of the shock-absorbing device, a volume of solid foam is placed, which is made of an oval cross-section and enclosed in a sealing shell, and curved leaf springs are located at the edges of the buffer, each connected to its additional end to an additional the braces of the extreme energy absorbing devices of the left and right halves of the buffer, while in the cavities between the braces the energy absorption blocks of solid foam are located, each enclosed in a sealing shell and each having a diamond-shaped cross section, in the cavities between the braces and the additional braces of the extreme energy-absorbing devices and curved leaf springs are additional volumes of solid foam, each enclosed in a sealing shell and adjoining its lateral surfaces to the surfaces of the braces and leaf springs, and then attached to the back surface of the outer skin loamy layer of elastically resilient material, cooperating with the end portions of the additional energy-absorbing bracing device.

2. The energy-absorbing buffer of a passenger car according to claim 1, characterized in that the blocks of solid foam of diamond-shaped cross-section are each made in one piece with additional diamond-shaped segments of solid foam, which are respectively located in the cavities between the additional braces of all the energy-absorbing devices of the left and right halves of the buffer.