RU2328387C1

RU2328387C1 - Vehicle bumper

Info

Publication number: RU2328387C1
Application number: RU2007100863/11A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый (RU); Давид Михайлович Белый; Николай Владимирович Кузнецов (RU); Николай Владимирович Кузнецов
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2008-07-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: bumper contains a mobile power-absorbing shock plate and a motionless basis coupled by a system of telescopic cylindrical devices jointed in parallel with located cylindrical springs arranged concentrically, the above shock plate and basis being mounted on the body front part. Each of telescopic devices is enveloped outwardly by a cylindrical spring and provided additionally with the lever mechanism arranged coaxially there inside in the form of consecutively linked four-link hinge parallelograms, the levers being made from a plastic metal with cellular structure, the circular recess on the basis and a latch on the shock plate to accommodate the telescopic device and to fix it in compressed and extended states, respectively. Transverse diagonals of the hinge parallelograms exceed the telescopic device cylinder inner diameter in compressed state and is lower than its minimum diameter in extended state, respectively.

EFFECT: higher power absorption.

3 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.The invention relates to transport engineering, and in particular to devices for absorbing impact energy when a vehicle collides with an obstacle.

Известны бамперы транспортных средств, содержащие смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой винтовыми пружинами сжатия /см., например, а.с. СССР № 1162641, кл. B60R 19/18, 1984 [1]/, или системой жестких стержней, расположенных попарно под углом друг к другу и одними концами шарнирно соединенных между собой и основанием транспортного средства /см. патент РФ на полезную модель № 53632, кл. В60R 19/02, 2005 [2]/.Known bumpers of vehicles containing mounted on the front of the body a movable energy-absorbing shock plate and a fixed base, interconnected by helical compression springs / see, for example, A. with. USSR No. 1162641, class B60R 19/18, 1984 [1] /, or a system of rigid rods arranged in pairs at an angle to each other and at one end pivotally connected to each other and to the base of the vehicle / cm. RF patent for utility model No. 53632, cl. B60R 19/02, 2005 [2] /.

Недостатками данных устройств является низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием, что объясняется малой степенью энергопоглощения конструкцией, практическим отсутствием в конструкции элементов, обладающих свойством поглощения кинетической энергии удара, преобразования ее в другие виды энергии, повышенной энергоемкостью.The disadvantages of these devices is the low efficiency of shock energy absorption in a vehicle collision with an obstacle, which is explained by the low degree of energy absorption of the structure, the practical absence in the structure of elements having the property of absorbing the kinetic energy of the shock, converting it into other types of energy, and increased energy intensity.

Известен также бампер транспортного средства, содержащий ударный брус, упруго соединенный с толкателем, взаимодействующим с подпружиненным пакетом энергопоглощающих, частично деформирующихся элементов в форме гофрированных дисков, размещенных между соединенным с толкателем поршнем и неподвижным упором /см. а.с. СССР № 664544, кл. В60R 19/08, F16F 13/00, 1973 [3]/.A vehicle bumper is also known, comprising a shock bar elastically connected to a pusher interacting with a spring-loaded package of energy-absorbing, partially deformable elements in the form of corrugated disks placed between a piston connected to the pusher and a fixed stop / cm. A.S. USSR No. 664544, class B60R 19/08, F16F 13/00, 1973 [3] /.

Обладая элементами со значительной знергоемкостью и характеризуясь высокой степенью энергопоглощения, данные конструкции имеют значительную сложность, а главное - серьезно увеличивают габариты транспортного средства. Однако, как известно, при движении в пределах городской черты к транспортным средствам, главным образом - к большегрузным автомобилям, предъявляются жесткие ограничения по длине и т.д.Possessing elements with significant energy intensity and characterized by a high degree of energy absorption, these structures have considerable complexity, and most importantly, they seriously increase the dimensions of the vehicle. However, as you know, when driving within the city limits to vehicles, mainly to heavy vehicles, severe restrictions are imposed on the length, etc.

Известен также бампер транспортного средства, имеющий возможность автоматически выдвигаться навстречу препятствию в момент аварийного торможения, оснащенный датчиками торможения и дополнительным механизмом в виде телескопических пневматических цилиндров, подушки безопасности с тремя полостями, индикаторов контакта бампера с препятствием и системы клапанов для заданного соединения полостей /см. патент РФ на изобретение № 2261187, кл. В60R 19/40, 21/34, 2003 [4]/.A vehicle bumper is also known, which has the ability to automatically move towards an obstacle at the time of emergency braking, equipped with braking sensors and an additional mechanism in the form of telescopic pneumatic cylinders, an airbag with three cavities, indicators of bumper contact with an obstacle, and a valve system for a given connection of cavities / cm. RF patent for the invention No. 2261187, cl. B60R 19/40, 21/34, 2003 [4] /.

Недостатками данного устройства являются предельная сложность конструкции, значительные габариты и низкая надежность, что практически ограничивает возможность применения устройства транспортными средствами специального назначения.The disadvantages of this device are the extreme complexity of the design, significant dimensions and low reliability, which practically limits the possibility of using the device by special vehicles.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой системой параллельно соединенных телескопических цилиндрических устройств с расположенными концентрично внутри каждого из них цилиндрическими пружинами, штоком, с упорами, а также стопорное устройство /см. а.с. СССР № 746141, кл. F16F 3/04, 1978 [5]/, и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a vehicle bumper containing a movable energy-absorbing shock plate mounted on the front of the body and a fixed base, interconnected by a system of parallel-connected telescopic cylindrical devices with cylindrical springs concentrically located inside each of them, rod, with stops, as well as a locking device / cm. A.S. USSR No. 746141, cl. F16F 3/04, 1978 [5] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновениях транспортного средства с препятствием вследствие практического отсутствия в конструкции бампера элементов с повышенной энергоемкостью, а также невозможности необходимого удлинения конструкции бампера из-за ограничения длины транспортного средства при его движении в пределах городской черты.The disadvantages of the prototype device are the low efficiency of absorption of impact energy in collisions of a vehicle with an obstacle due to the practical absence of elements with increased energy intensity in the bumper design, as well as the inability to extend the bumper in the necessary way due to the limitation of the length of the vehicle when it moves within the city limits.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции бампера транспортного средства, характеризующегося значительной эффективностью поглощения энергии при столкновениях за счет присутствия в своей конструкции элементов, обладающих значительной энергоемкостью и способностью диссипации энергии удара при своих упругих и пластических деформациях вплоть до разрушения, а также возможностью предельно простого компактного складывания конструкции бампера при движении в пределах черты города с частичным сохранением энергопоглощающих свойств, и раскладывания при выезде на трассу за пределы городской черты с приобретением при этом конструкцией бампера максимальных энергопоглощающих свойств и способности защиты транспортных средств от сильных ударов при их различных направлениях. Таким образом, предлагаемое устройство реализует универсальную конструкцию бампера с расширенными функциональными возможностями, отличающуюся простотой, надежностью и предельной компактностью в городских условиях при сравнительно низких скоростях, где предъявляются ограничения по длине транспортного средства и высокие требования по его маневренности, и одновременно значительной эффективностью поглощения энергии удара на трассе, где важнейшую роль играет защита транспортного средства при столкновении с препятствием на значительных скоростях.The essence of the invention lies in the creation of a vehicle bumper design, characterized by significant energy absorption efficiency in collisions due to the presence in its design of elements with significant energy intensity and the ability to dissipate impact energy during its elastic and plastic deformation up to fracture, as well as the possibility of extremely simple compact folding bumper structures when moving within the city limits with partial conservation of energy absorption properties, and folding at the exit on the highway outside the city limits to the acquisition at the same time the design of the bumper of maximum energy absorption and the ability to protect vehicles from strong shocks in their different directions. Thus, the proposed device implements a universal bumper design with enhanced functionality, which is characterized by simplicity, reliability and extreme compactness in urban conditions at relatively low speeds, where vehicle lengths and high demands on its maneuverability are imposed, and at the same time significant efficiency of shock energy absorption on the road, where the protection of the vehicle in a collision with a significant obstacle plays a crucial role s speeds.

Технический результат - повышение эффективности поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием и расширение функциональных возможностей конструкции.The technical result is an increase in the efficiency of absorption of impact energy in a collision of a vehicle with an obstacle and the expansion of the functionality of the design.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бампере транспортного средства, содержащем смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой системой последовательно соединенных телескопических цилиндрических устройств с расположенными концентрично цилиндрическими пружинами, особенность заключается в том, что каждое из телескопических устройств охвачено цилиндрическими пружинами снаружи и дополнительно снабжено установленным соосно внутри него рычажным механизмом в виде последовательно соединенных четырехзвенных шарнирных параллелограммов с рычагами, выполненными из пластичного металла с сотовой /ячеистой/ структурой, а также кольцевым углублением на основании и защелкой на ударной пластине соответственно для размещения телескопического устройства в сложенном и его фиксации в разложенном состояниях, при этом поперечные диагонали шарнирных параллелограммов в их сжатом и развернутом состояниях соответственно больше максимального и меньше минимального внутренних диаметров цилиндров телескопических устройств.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known bumper of the vehicle containing mounted on the front of the body a movable energy-absorbing shock plate and a fixed base, interconnected by a system of serially connected telescopic cylindrical devices arranged concentrically cylindrical springs, the feature is that each of the telescopic devices is covered by coil springs from the outside and supplement The flax is equipped with a lever mechanism mounted coaxially inside it in the form of four-link articulated parallelograms connected in series with levers made of ductile metal with a honeycomb / cellular / structure, as well as an annular recess on the base and a latch on the shock plate, respectively, for placing the telescopic device in the folded and fixing it in unfolded states, while the transverse diagonals of articulated parallelograms in their compressed and unfolded states, respectively, are greater than the maximum less than the minimum internal diameter of the cylinders of telescopic devices.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 схематично изображен предлагаемый бампер, общий вид с продольным разрезом, соответственно в разложенном и сложенном состояниях /показано только одно телескопическое устройство/; на фиг.3 - вид А на фиг.1 на защелку.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 and figure 2 schematically shows the proposed bumper, a General view with a longitudinal section, respectively, in the unfolded and folded states / only one telescopic device is shown /; figure 3 - view And figure 1 on the latch.

Бампер транспортного средства содержит смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину 1, выполненную, например, методом литья из упругого эластомера, и неподвижное основание 2, связанные между собой системой параллельно соединенных телескопических цилиндрических устройств 3, каждое из которых охвачено концентрично сжатой между ударной пластиной 1 и основанием 2 витой цилиндрической пружиной 4 и дополнительно снабжено установленным вдоль продольной оси телескопического устройства 3 внутри него рычажным механизмом 5 в виде последовательно соединенных четырехзвенных шарнирных параллелограммов, рычаги которого выполнены из пластичного металла, например, алюминиевого сплава с сотовой /ячеистой/ структурой. На основании 2 выполнено кольцевое углубление 6 для размещения в нем телескопического устройства 3 в сложенном состоянии, причем, внутренний цилиндр 7 устройства 3 плотно по посадке надет на цилиндрический выступ 8 в центре углубления 6, а жестко прикрепленное к ударной пластине 1 кольцо 9, свободно охватывающее внешний конец наружного цилиндра 10 телескопического устройства 3 в разложенном его состоянии, снабжено фиксатором телескопического устройства 3 в данном состоянии, выполненным в виде закрепленного внутри кольца 9 штыря 11, входящего в изогнутую глухую прорезь 12 на цилиндре 10 и стопорящего телескопическое устройство 3 в прижатом к пластине 1 состоянии при повороте последнего вокруг его продольной оси. При этом поперечные диагонали шарнирного параллелограмма рычажного механизма 5 в их сжатом и развернутом состояниях соответственно больше максимального и меньше минимального внутренних диаметров цилиндров телескопических устройств 3. Кроме того, бампер снабжен шарнирно установленными на основании 2 тягами 13 и ушками 14 на пластине 1 для удержания пластины 1 бампера в сложенном состоянии, причем, в разложенном состоянии бампера тяги 13 уложены на основании 2 и прижаты к нему зажимами /на чертежах последние не показаны/.The vehicle bumper comprises a movable energy-absorbing shock plate 1 mounted on the front of the body, made, for example, by casting from an elastic elastomer, and a fixed base 2, interconnected by a system of parallel-connected telescopic cylindrical devices 3, each of which is enclosed concentrically compressed between the shock plate 1 and the base 2 is a coiled coil spring 4 and is additionally equipped with a rye mounted along the longitudinal axis of the telescopic device 3 azhnym mechanism 5 in the form of series-connected four-link parallelogram, the arms of which are made from a ductile metal such as aluminum alloy honeycomb / cellular / structure. On the basis of 2, an annular recess 6 is made for accommodating the telescopic device 3 in the folded state, wherein the inner cylinder 7 of the device 3 is tightly fitted over the cylindrical protrusion 8 in the center of the recess 6, and the ring 9, which is rigidly attached to the shock plate 1, freely enclosing the outer end of the outer cylinder 10 of the telescopic device 3 in its unfolded state is equipped with a latch of the telescopic device 3 in this state, made in the form of a pin 11 fixed inside the ring 9, which is included in curved blind slot 12 on the cylinder 10 and locking telescopic device 3 in the state pressed against the plate 1 when the latter rotates around its longitudinal axis. In this case, the transverse diagonals of the articulated parallelogram of the lever mechanism 5 in their compressed and unfolded states are respectively larger than the maximum and smaller than the minimum internal diameters of the cylinders of the telescopic devices 3. In addition, the bumper is equipped with rods 13 pivotally mounted on the base 2 and ears 14 on the plate 1 to hold the plate 1 bumpers in the folded state, and, in the unfolded state of the bumper, the rods 13 are laid on the base 2 and pressed to it by clamps / the latter are not shown in the drawings /.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

При сложенном состоянии бампера /см. фиг.2/ пружины 4 максимально сжаты, цилиндры телескопического устройства 3, концентрично охватывая друг друга, утоплены в кольцевое углубление 6 на основании 2, звенья рычажного механизма 5 максимально возможно прижаты к основанию 2 и расположены над входом в углубление 6, тяги 13 вставлены в ушки 14, удерживая бампер от самопроизвольного разложения. В данном состоянии бампер работает при движении транспортного средства в пределам городской черты, практически не увеличивая длину транспортного средства, то есть не ухудшая его маневренности, и обеспечивая необходимую защиту от ударных столкновений при сравнительно малых скоростях за счет упругих свойств пружин 4 и рычажных механизмов 5. При выезде транспортного средства за пределы городской черты на трассу бампер раскладывается. Для этого тяги 13 освобождаются и укладываются на основание 2, вследствие чего пружины 4 частично разжимаются и отталкивают ударную пластину 1 от основания 2, шарнирно соединенный с ними рычажный механизм 5 при этом полностью раздвигается. Далее раскладывают телескопические устройства, вынимая их из углублений 6 до упора торцов крайних цилиндров 10 в пластину 1. При этом телескопическое устройство 3 охватывает механизм 5 по всей его длине, так как поперечные диагонали шарнирных параллелограммов последнего в развернутом состоянии меньше минимального внутреннего диаметра цилиндра телескопического устройства 3. И наконец, штырь 11 вводится в изогнутую прорезь 12 на цилиндре 10, после чего поворотом последнего вокруг его продольной оси при одновременном усилии расжатия пружины 4 штырь 11 устанавливается с заданным усилием прижатия в глухую зону прорези 12, чем обеспечивается надежная фиксация внешнего конца телескопического устройства 3 на пластине 1 /см. фиг.1, фиг.3/. При слабых ударах и соответственно малых смещениях пластины 1 происходит некоторое сжатие пружин 4, телескопических устройств 3 и рычажных механизмов 5, причем, рычаги последних находятся в пределах внутренних диаметров цилиндров 3 телескопического устройства. В этом случае кинетическая энергия удара гасится за счет диссипации энергии в данных упругих элементах. При сильном столкновении транспортного средства происходит резкий скачкообразный уход пластины 1 вправо и соответственно сильное сжатие вышеуказанных узлов 3, 4, 5. Так как поперечные диагонали шарнирных параллелограммов 5 при их сжатии больше максимального из диаметров цилиндров 3, то такое сжатие приведет к упору рычагов механизма 5 во внутренние стенки цилиндров 3, что будет сопровождаться пластическим изгибом рычагов 5 из пластичного материала с сотовой /ячеистой/ структурой, их разрушением, приводящим к интенсивному энергопоглощению кинетической энергии удара, ее диссипации и преобразованию в другие виды энергии: тепловую, потенциальную энергию при деформации ячеек и т.п.When the bumper is folded / cm. figure 2 / springs 4 are compressed as much as possible, the cylinders of the telescopic device 3, concentrically embracing each other, are recessed into the annular recess 6 on the base 2, the links of the lever mechanism 5 are pressed as much as possible to the base 2 and are located above the entrance to the recess 6, the rods 13 are inserted into ears 14, holding the bumper from spontaneous decomposition. In this state, the bumper works when the vehicle moves within the city limits, practically without increasing the length of the vehicle, that is, without impairing its maneuverability, and providing the necessary protection against shock collisions at relatively low speeds due to the elastic properties of the springs 4 and lever mechanisms 5. When the vehicle leaves the city limits, the bumper is displayed on the highway. For this, the rods 13 are released and laid on the base 2, as a result of which the springs 4 partially open and push the shock plate 1 away from the base 2, while the lever mechanism 5 pivotally connected to them is completely extended. Next, the telescopic devices are laid out, removing them from the recesses 6 until the ends of the end cylinders 10 abut against the plate 1. In this case, the telescopic device 3 covers the mechanism 5 along its entire length, since the transverse diagonals of the hinged parallelograms of the latter in the expanded state are smaller than the minimum internal diameter of the cylinder of the telescopic device 3. And finally, the pin 11 is inserted into the curved slot 12 on the cylinder 10, after which by turning the latter around its longitudinal axis while simultaneously compressing the spring 4 w tyr 11 is installed with a predetermined pressure in the blind zone of the slot 12, which ensures reliable fixation of the outer end of the telescopic device 3 on the plate 1 / cm. figure 1, figure 3 /. With weak impacts and correspondingly small displacements of the plate 1, some compression of the springs 4, telescopic devices 3 and lever mechanisms 5 occurs, and the levers of the latter are within the internal diameters of the cylinders 3 of the telescopic device. In this case, the kinetic energy of the shock is extinguished due to energy dissipation in these elastic elements. In a strong collision of the vehicle there is a sharp abrupt departure of the plate 1 to the right and, accordingly, strong compression of the above nodes 3, 4, 5. Since the transverse diagonals of the articulated parallelograms 5 when they are compressed are larger than the maximum diameter of the cylinders 3, this compression will lead to an emphasis on the levers of the mechanism 5 into the inner walls of the cylinders 3, which will be accompanied by a plastic bending of the levers 5 of plastic material with a honeycomb / cellular / structure, their destruction, leading to intense energy absorption ineticheskoy impact energy dissipation and its conversion into other forms of energy: thermal energy, potential energy under strain cells, etc.

Таким образом, предложенный бампер, отличаясь сравнительной простотой и надежностью, характеризуется при этом высокой эффективностью поглощения энергии удара при столкновениях и расширенными функциональными возможностями конструкции за счет достижения универсальности, обеспечения необходимых характеристик как при движении транспортного средства в городских условиях, так и на трассе за городской чертой.Thus, the proposed bumper, characterized by comparative simplicity and reliability, is characterized by high efficiency of impact energy absorption in collisions and enhanced functional capabilities of the structure due to the achievement of versatility, providing the necessary characteristics both when the vehicle is moving in urban conditions and on the highway outside the city feature.

Claims

A vehicle bumper comprising a movable energy-absorbing shock plate mounted on the front of the body and a fixed base interconnected by a system of parallel-connected telescopic cylindrical devices with concentric cylindrical springs, characterized in that each of the telescopic devices is surrounded by a coil spring outside and is additionally equipped with a coaxially mounted inside it with a lever mechanism in the form of four-link connected in series hinged parallelograms with levers made of ductile metal with a honeycomb (cellular) structure, as well as an annular recess on the base and a latch on the shock plate, respectively, for placing the telescopic device in the folded state and fixing it in the unfolded state, while the transverse diagonals of the hinged parallelograms in them compressed and unfolded states, respectively, are greater than the maximum and less than the minimum internal diameters of the cylinders of telescopic devices.