RU2478051C2 - Car protective bumper - Google Patents

Car protective bumper Download PDF

Info

Publication number
RU2478051C2
RU2478051C2 RU2011119965/11A RU2011119965A RU2478051C2 RU 2478051 C2 RU2478051 C2 RU 2478051C2 RU 2011119965/11 A RU2011119965/11 A RU 2011119965/11A RU 2011119965 A RU2011119965 A RU 2011119965A RU 2478051 C2 RU2478051 C2 RU 2478051C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bumper
packages
tapes
corrugated
packets
Prior art date
Application number
RU2011119965/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011119965A (en
Inventor
Изольд Давидович Эскин
Анна Александровна Храмова
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ)
Priority to RU2011119965/11A priority Critical patent/RU2478051C2/en
Publication of RU2011119965A publication Critical patent/RU2011119965A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2478051C2 publication Critical patent/RU2478051C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, particularly, to protective bumpers. Proposed bumper is composed of box-section rail and box-section body. Multilayer corrugated packs are fitted between said body and bumper. Said packs are composed of flute-in-flute tapes with smooth tapes, thicker than corrugated tapes, fitted there between. Said packs are tightly fitted in both lateral gaps between bumper and body bent ends and in frontal gap between body and bumper arranged nearby body outer wall. It is distinguished by smooth tape definite thickness selection, that of initial flexure of corrugations in the pack, pack parameters, and upper flange of every bent end of the body. Said packs are protected by covers rigidly connected with body bent ends. Rectangular holes are made in body rear wall. Brackets rigidly jointed to bumpers and attached to car bearing frame pass through said holes. Shell of polypropylene or low-density polyurethane is secured outside body outer wall, body bent ends and their upper and lower flanges and covers.
EFFECT: higher efficiency of absorbing both frontal and lateral impacts.
5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к автомобилестроению, к устройствам, обеспечивающим пассивную безопасность автомобиля.The invention relates to the automotive industry, to devices that provide passive vehicle safety.

Известно бамперное защитное устройство (патент РФ на полезную модель №79845. Защитное устройство, повышающее безопасность водителя и пассажиров при аварии автомобиля. Авторы: Эскин И.Д., Алкеев Р.И. Приоритет 15 сентября 2008 г.), содержащее бампер, выполненный в виде прямой балки коробчатого сечения, расположенной внутри корпуса, на длине бампера, имеющего также коробчатое сечение с боковыми зазорами, в которых с натягом расположены многослойные, многопролетные гофрированные пакеты, набранные из шлифованных, каленых, омедненных, стальных гофрированных лент "гофр в гофр", между ними расположены гладкие стальные, каленые, шлифованные ленты с большей, чем у гофрированных лент толщиной, на которые гофрированные пакеты опираются "вершина к вершине гофра", натяг по вершинам гофров у каждого пакета больше остаточного выгиба гофров в собранном пакете, а на концах гладких лент у бампера и на концах прямого участка корпуса имеются свободные участки, длина которых несколько больше проскальзывания конца каждой гофрированной ленты в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, при полном выпрямлении пакетов, концы корпуса отогнуты к автомобилю таким образом, что между внутренней стенкой полости для размещения колеса и отогнутым концом имеется расстояние L, а длина отогнутого конца меньше расстояния от наружной рабочей поверхности корпуса до колесной пары, и на верхней и нижней поверхности имеются прямоугольные отверстия, через середины которых проходят приваренные к бамперу скобы, которыми он крепится к автомобилю, и размер отверстия в направлении оси автомобиля больше ответного размера опорной поверхности скобы на 2n1f, где n1 - число пакетов в каждом боковом зазоре, f - остаточный выгиб гофра гофрированных лент и размер отверстия в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше на 2L ответного размера опорной поверхности скобы.A bumper protective device is known (RF patent for utility model No. 79845. A protective device that increases the safety of the driver and passengers in case of a car accident. Authors: Eskin ID, Alkeev RI Priority September 15, 2008) containing a bumper made in the form of a straight box-shaped beam located inside the body, along the length of the bumper, which also has a box-shaped section with side gaps, in which are multi-layered, multi-span corrugated bags composed of polished, red-hot, copper-plated, steel corrugations corrugated tapes "corrugation into corrugation", between them are smooth steel, red-hot, sanded tapes with a thickness greater than that of corrugated tapes, on which corrugated bags rest "top to top of corrugation", the tightness on the corrugated vertices of each package has more residual bending of corrugations in the assembled bag, and at the ends of smooth tapes at the bumper and at the ends of the straight section of the body there are free sections whose length is slightly greater than the slipping of the end of each corrugated tape in the direction perpendicular to the axis of the car, with full When the bags are straightened, the ends of the body are bent towards the car so that there is a distance L between the inner wall of the wheel cavity and the bent end, and the length of the bent end is less than the distance from the outer working surface of the body to the wheelset, and there are rectangular holes on the upper and lower surfaces , through the middle of which the brackets welded to the bumper pass, with which it is attached to the car, and the size of the hole in the direction of the car axis is 2n 1 f larger than the corresponding size of the bracket support surface where n 1 is the number of packets in each lateral gap, f is the residual deflection of the corrugation of corrugated tapes and the size of the hole in the direction perpendicular to the axis of the car is 2L larger than the corresponding size of the bearing surface of the bracket.

С точки зрения упрощения технологии изготовления гофрированных лент, обеспечения их прочности, обеспечения расчетности защитного бамперного устройства не только на первом размахе системы "бамперное устройство - автомобиль", но и на втором и всех последующих размахах при фронтальном ударе при краш-испытаниях выгодно использовать гофрированные пакеты с таким начальным выгибом гофра f0, при котором при полном выпрямлении гофров пакета в гофрированных лентах не возникало бы пластических деформаций.From the point of view of simplifying the technology of manufacturing corrugated tapes, ensuring their strength, ensuring the design of the protective bumper device, it is advantageous to use corrugated bags on the second and all subsequent ranges during a frontal impact during crash tests with such an initial bend of the corrugation f 0 , in which with full straightening of the corrugations of the package in the corrugated tapes there would be no plastic deformations.

Но в этом случае, при изготовлении бамперного защитного устройства в допустимых габаритах, может оказаться, что на первом размахе величина рассеянной энергии удара и длительность первого размаха будут недостаточны для существенного снижения силы ударного воздействия на автомобиль.But in this case, in the manufacture of a bumper protective device in acceptable dimensions, it may turn out that on the first swing the magnitude of the dissipated impact energy and the duration of the first swing will be insufficient to significantly reduce the force of impact on the car.

Это бамперное защитное устройство по технической сущности наиболее близко к предлагаемому и принято за прототип.This bumper protective device by technical essence is closest to the offer and is taken as a prototype.

Поэтому ставится задача существенного увеличения рассеянной защитным устройством энергии на первом размахе фронтального ударного воздействия и увеличения длительности этого размаха. Следовательно, увеличения эффективности гашения "сильного" фронтального удара и при этом обеспечения, по крайней мере, эффективности гашения бокового "сильного" удара не ниже, чем у прототипа, и удобства сборки бамперного защитного устройства.Therefore, the task is to significantly increase the energy dissipated by the protective device on the first swing of the frontal impact and increase the duration of this swing. Therefore, increasing the efficiency of damping a "strong" frontal impact and at the same time ensuring at least the damping efficiency of a lateral "strong" impact is not lower than that of the prototype, and the ease of assembly of the bumper protective device.

Для пояснения употребляемых здесь терминов - "сильный", "средний " и "малый" - мы предлагаем следующую классификацию ударов: до 50 кН (5 тс) - "малые" удары, больше 50 кН и меньше 150 кН - "средние" удары и больше 150кН - "сильные" удары.To clarify the terms used here - “strong”, “medium” and “small” - we offer the following classification of impacts: up to 50 kN (5 tf) - “small” impacts, more than 50 kN and less than 150 kN - “medium” impacts and more than 150kN - "strong" hits.

Отметим, что исходя из значения амплитуды сил, воздействующих на автомобиль при краш-испытаниях на фронтальный и боковой удары, по данной классификации эти удары относятся к сильным ударам.Note that based on the value of the amplitude of the forces acting on the car during crash tests for frontal and side impacts, according to this classification, these impacts relate to strong impacts.

Поставленная задача решается тем, что бамперное защитного устройство автомобиля, содержащее бампер, выполненный в виде балки коробчатого сечения, расположенный внутри корпуса, на длине бампера, имеющего коробчатое сечение, причем корпус имеет концы, отогнутые к автомобилю, и длина конца меньше расстояния от наружной стенки корпуса до колеса, между корпусом и бампером с натягом вставлены многослойные многопролетные гофрированные пакеты, набранные из стальных, каленых, шлифованных, омедненных, гофрированных лент "гофр в гофр", между которыми вставлены гладкие ленты с толщиной, большей толщины гофрированных лент, на которые пакеты опираются "вершина гофра к вершине гофра", и на концах гладких лент и на ответных участках корпуса и бампера имеются свободные участки с длиной, немного большей проскальзывания конца каждой гофрированной ленты в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, при полном выпрямлении пакетов, а бампер крепежными деталями, проходящими через отверстия в корпусе, жестко скреплен с автомобилем, отличается тем, что бампер также имеет отогнутые к автомобилю концы коробчатого сечения и многослойные пакеты вставлены с натягом в оба зазора между отогнутыми концами бампера и корпуса, а также фронтальный зазор между корпусом и бампером, расположенный у наружной стенки корпуса, натяг по вершинам гофров каждого из гофрированных пакетов, расположенных во фронтальном зазоре, выбран минимально возможным, но таким, чтобы сохранилось взаимное расположение этих пакетов при транспортировке, хранении и монтаже устройства на автомобиль, а натяг каждого гофрированного пакета, расположенного в боковом зазоре, был немного больше остаточного выгиба f, и толщина гладких лент, расположенных между гофрированными пакетами в боковых зазорах, выбрана минимально возможной, но такой, чтобы при фронтальном ударе, при котором происходит полное выпрямление пакетов во фронтальном зазоре, не нарушалось последовательное соединение пакетов, расположенных в боковых зазорах, и расчетная схема определения суммарной деформации пакета, составленного из этих пакетов (последнее означает, что изгибная деформация гладких лент мала и ей можно пренебречь, или допустимо ее учесть простейшим способом), а толщина гладких лент, расположенных между гофрированными пакетами во фронтальном зазоре, выбрана минимально возможной, но такой, чтобы при боковом ударе, при котором происходит полное выпрямление пакетов в одном из боковых зазоров, не нарушались последовательное соединение пакетов во фронтальном зазоре и расчетная схема определения их суммарной деформации, и начальный выгиб гофров пакетов, расположенных в боковых зазорах f02, выбирают так, чтобы пластическая деформация лент этих пакетов при их полном выпрямлении была меньше натяга по вершинам гофров у каждого из этих пакетов, при создании натяга гофры деформировались упруго, а начальный выгиб гофров пакетов, расположенных во фронтальном зазоре f01, может быть выбран таким образом, что пластическая деформация лент этих пакетов при их полном выпрямлении оказывается больше натяга по вершинам гофров у каждого из этих пакетов, а при воздействии на устройство "малых" и "средних" фронтальных ударов эти пакеты деформируются упруго, другие параметры всех пакетов устройства подбираются из условия эффективного гашения "сильного" удара, а верхняя полка каждого из отогнутых концов корпуса срезана на длине, немного большей длины пакета в боковом зазоре, и сверху пакеты закрыты крышками, жестко соединенными с отогнутыми концами корпуса, и в задней стенке корпуса сделаны прямоугольные отверстия, через середины которых проходят кронштейны, жестко соединенные с бампером, которые крепятся к силовой раме автомобиля таким образом, что расстояние от задней стенки корпуса устройства до части кронштейна, которой он крепится к автомобилю, равно L1≥n1f1, где n1 - число пакетов во фронтальном зазоре, f1 - остаточный выгиб пакетов, и размер отверстия в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше ответного размера опорной поверхности кронштейна на 2L2, и L2≥n2f2, где n2 - число пакетов в каждом из боковых зазоров, f2 - остаточный выгиб гофров этих пакетов, и расстояния между поверхностями корпуса устройства, по которым он контактирует с автомобилем при "сильном" боковом ударе - торцы крышек и полок отогнутых концов корпуса, косо срезанные торцы фронтальной части корпуса, равны L2, а снаружи на наружных стенках корпуса, его отогнутых концов, их верхних и нижних полок и крышек закреплена оболочка из полипропилена или полиуретана малой плотности.The problem is solved in that the bumper protective device of the car, containing a bumper made in the form of a box-shaped beam, located inside the body, on the length of the bumper having a box-shaped section, the body having ends bent to the car and the end length is less than the distance from the outer wall case to the wheel, between the case and the bumper with interference there are inserted multilayer multi-span corrugated bags made of steel, red-hot, polished, copper-plated, corrugated ribbons "corrugation in corrugation", between which we inserted smooth tapes with a thickness greater than the thickness of the corrugated tapes, on which the packages rest "corrugation top to corrugation top", and at the ends of smooth ribbons and at the mating sections of the body and bumper there are free sections with a length slightly slipping the end of each corrugated tape in in the direction perpendicular to the axis of the car, when the packages are completely straightened, and the bumper is fastened rigidly to the car with fasteners passing through the holes in the body, characterized in that the bumper also has bent towards the car the box ends and multilayer bags are tightly inserted into both gaps between the bent ends of the bumper and the body, as well as the frontal gap between the body and the bumper located at the outer wall of the body, the tightness along the corrugation tops of each of the corrugated packages located in the frontal gap is selected minimally possible, but in such a way that the relative position of these packages is preserved during transportation, storage and installation of the device on the car, and the tightness of each corrugated package located in the side the azor, was slightly larger than the residual deflection f, and the thickness of the smooth tapes located between the corrugated bags in the side gaps was selected as minimal as possible, but such that in the case of a frontal shock, in which the packets are completely straightened in the frontal gap, the serial connection of the packets is not disturbed, located in the lateral gaps, and the calculation scheme for determining the total deformation of the package composed of these packages (the latter means that the bending deformation of smooth tapes is small and can be neglected, or it is permissible to take it into account in the simplest way), and the thickness of the smooth tapes located between the corrugated bags in the frontal gap is chosen to be the smallest possible, but such that in the case of a side impact, in which the packets are completely straightened in one of the side gaps, the serial connection of the packets in the frontal gap and the design scheme for determining their total deformation, and the initial deflection of the corrugations of the packages located in the lateral gaps f 02 , choose so that the plastic deformation of the tapes of these packages when they are During straightening, there was less interference on the tops of the corrugations of each of these packages, when creating an interference, the corrugations were deformed elastically, and the initial curvature of the corrugations of the packages located in the frontal gap f 01 can be chosen so that the plastic deformation of the tapes of these packages when they are fully straightened there is more interference on the corrugation vertices of each of these packets, and when the device is subjected to “small” and “medium” frontal impacts, these packets are deformed elastically, other parameters of all the packets of the device are selected and effective quenching of the “strong” impact, and the upper shelf of each of the bent ends of the case is cut to a length slightly larger than the length of the package in the side gap, and the packages are covered with lids rigidly connected to the bent ends of the case and rectangular holes are made in the back wall of the case, through the middle of which brackets are rigidly connected to the bumper, which are attached to the power frame of the car in such a way that the distance from the rear wall of the device to the part of the bracket that it is attached to the car Liu, L 1 is equal to ≥n 1 f 1, where n 1 - the number of packets in the front gap, f 1 - residual bend packages and opening size in the direction perpendicular to the axis of the car, the response greater bearing surface for the bracket 2L size 2, and L 2 ≥n 2 f 2 , where n 2 is the number of packets in each of the side gaps, f 2 is the residual deflection of the corrugations of these packets, and the distances between the surfaces of the device’s body along which it contacts the car with a “strong” side impact are the ends of the covers and shelves of bent ends of the body, obliquely cut ends of the front of the body, equal to L 2 , and on the outside on the outer walls of the housing, its bent ends, their upper and lower shelves and covers fixed shell made of polypropylene or low density polyurethane.

Заметим, что описанные условия, налагаемые на выбор параметров пакетов устройства, могут быть осуществлены в реальной конструкции, так как параметры пакетов, удовлетворяющих этим условиям, могут быть определены расчетным путем, так как нами разработана теория фронтального и бокового ударного воздействия на эти устройства, являющаяся нашим "ноу-хау".Note that the described conditions imposed on the choice of parameters of the device’s packages can be implemented in a real design, since the parameters of packages satisfying these conditions can be determined by calculation, since we developed a theory of frontal and lateral impact on these devices, which is our know-how.

У прототипа при фронтальном ударе половина пакетов нагружается, половина разгружается. Нагружаемые пакеты при одной и той же деформации рассеивают приблизительно раза в полтора больше энергии, чем разгружаемые.In a prototype, in a frontal impact, half of the packets are loaded, half are unloaded. At the same deformation, loaded packets dissipate approximately one and a half times more energy than unloaded ones.

У предлагаемой конструкции при тех же габаритах, таких же параметрах пакетов, расположенных во фронтальном зазоре (при отсутствии пакетов в боковых зазорах), и таком же их количестве, при той же деформации каждого пакета, рассеивается на первом размахе системы "бамперное устройство - автомобиль" при фронтальном ударном воздействии существенно большее количество энергии (в 1,5-2 раза больше) за счет того, во-первых, что у предлагаемой конструкции все пакеты, расположенные во фронтальном зазоре, нагружаются, и, во-вторых, энергия, рассеиваемая пакетами до достижения деформации каждого пакета величины натяга по вершинам гофров у прототипа, вычитается из кинетической энергии удара, а у прототипа не вычитается.The proposed design with the same dimensions, the same parameters of the packages located in the frontal gap (in the absence of packages in the side gaps), and the same number, with the same deformation of each package, is scattered on the first swing of the system "bumper device - car" with frontal impact, a significantly larger amount of energy (1.5-2 times more) due to, firstly, that the proposed design, all packages located in the frontal gap are loaded, and, secondly, the energy dissipated by Kets until each packet strain value of interference at the vertices of the corrugations of the prototype, is subtracted from the kinetic impact energy, while the prototype is not subtracted.

Так как у предлагаемой конструкции все пакеты соединены последовательно, то при одной и той же деформации каждого пакета, расположенного во фронтальном зазоре, перемещение корпуса предлагаемого устройства (скорость перемещения корпуса у предлагаемого устройства такая же, как у прототипа) в направлении оси автомобиля в два раза больше, чем у прототипа. Это приводит у предлагаемого устройства к увеличению длительности ударного воздействия на первом размахе и при одной и той же кинетической энергии удара к снижению амплитуды силы удара.Since the proposed design all the packages are connected in series, then with the same deformation of each package located in the frontal gap, the movement of the housing of the proposed device (the speed of movement of the housing of the proposed device is the same as that of the prototype) in the direction of the vehicle axis more than the prototype. This leads to the proposed device to increase the duration of the impact on the first swing and with the same kinetic energy of the impact to reduce the amplitude of the impact force.

Законы изменения ударной силы при фронтальном ударе у предлагаемого устройства и прототипа разные. Какой закон более выгоден и насколько, может быть определено сравнительным расчетом и экспериментально.The laws of change in impact force during frontal impact are different for the proposed device and prototype. Which law is more beneficial and to what extent can be determined by comparative calculation and experimentally.

При отсутствии пакетов в боковых зазорах предлагаемое устройство не эффективно при воздействии на него бокового удара.In the absence of packages in the lateral gaps, the proposed device is not effective when exposed to a side impact.

Отсутствие верхних полок у отогнутых концов корпуса на длине боковых пакетов обеспечивает удобство сборки в устройство этих пакетов. Крышки, жестко закрепленные на отогнутых концах корпуса, заменяют срезанные полки и являются вместе с нижними полками отогнутых концов ограничителями боковых смещений корпуса устройства.The absence of upper shelves at the bent ends of the body along the length of the side packages provides the convenience of assembling these packages into the device. Covers rigidly fixed on the bent ends of the body replace the cut shelves and, together with the lower shelves of the bent ends, limit the lateral displacements of the device body.

Отметим, что наличие боковых пакетов в диапазоне изменения фронтальной силы удара Fтр б<Fудар<Fудар max, где fтр б - равнодействующая сил трения, действующих по вершинам гофров боковых пакетов, контактирующих с отогнутыми концами корпуса, и обусловленных натягом этих пакетов, увеличивает рассеиваемую энергию при "сильном" фронтальном ударе за счет работы этих сил трения на смещениях, равных сумме деформаций фронтальных пакетов.We note that the presence of side packets in the range of change of the frontal impact force F tr b <F bump <F bump max , where f b b is the resultant of the friction forces acting on the vertices of the corrugations of the side packets in contact with the bent ends of the body and caused by the interference of these packets , increases the dissipated energy during a "strong" frontal impact due to the work of these friction forces at displacements equal to the sum of the deformations of the frontal packages.

При настройке на "сильный" боковой удар у боковых пакетов создаются большой натяг по вершинам гофров этих пакетов и, следовательно, большие силы трения, приложенные к указанным вершинам. Это приводит к тому, что "малые" фронтальные удары, у которых амплитуда силы удара меньше Fтр б, не будут гаситься устройством.When setting to a “strong” side impact, the side packets create a large tightness over the corrugation vertices of these packets and, therefore, large friction forces applied to the indicated vertices. This leads to the fact that the "small" frontal impacts, in which the amplitude of the impact force is less than F tr b, will not be extinguished by the device.

Поэтому с целью обеспечения эффективного гашения как "малых" и "средних", так и "сильных" ударов предлагается бамперное защитное устройство, отличающееся от предыдущего только тем, что к концам корпуса жестко прикреплена гибкая стальная каленая полоса (лента) - форбампер устройства, между которой и корпусом с небольшим натягом размещен один, два и более многослойных, многопролетных, гофрированных пакета, набранных из стальных, шлифованных, каленых, омедненных, гофрированных лент, собранных "гофр в гофр", между которыми установлены гладкие, стальные, каленые, шлифованные, омедненные ленты с толщиной больше толщины гофрированных лент, на которые гофрированные ленты опираются "вершина гофра к вершине гофра", и на концах гладких лент имеются свободные участки с длиной, немного большей проскальзывания конца пакета при полном выпрямлении его гофров, и параметры этих пакетов подобраны таким образом, чтобы они эффективно гасили "малый " и "средний " фронтальные удары, а сила, деформирующая эти пакеты на деформацию, меньшую или равную деформации полного выпрямления гофров, равна или больше равнодействующей Fтр б сил трения по вершинам гофров, по которым боковые пакеты контактируют с отогнутыми концами корпуса устройства.Therefore, in order to ensure effective suppression of both "small" and "medium" and "strong" shocks, a bumper protective device is proposed that differs from the previous one only in that a flexible steel red-hot strip (tape) is firmly attached to the ends of the body, forbumping the device between which, with a body with a slight interference fit, contains one, two or more multilayer, multi-span, corrugated bags, assembled from steel, polished, red-hot, copper-plated, corrugated tapes assembled "corrugations into corrugations", between which smooth, with oval, red-hot, polished, copper-plated tapes with a thickness greater than the thickness of the corrugated tapes, on which the corrugated tapes rest "corrugation top to corrugation top", and at the ends of smooth ribbons there are free sections with a length slightly slipping than the end of the packet when the corrugations are completely straightened, and the parameters of these packages are selected so that they effectively absorb the "small" and "medium" frontal impacts, and the force that deforms these packages to a deformation less than or equal to the deformation of the full straightening of the corrugations is equal to or greater earlier than the resultant F tr b of friction forces along the corrugation vertices, along which the side packets come into contact with the bent ends of the device body.

Фронтальные пакеты, расположенные между форбампером и корпусом, эффективно гасят "малые " и "средние" фронтальные удары, и при этом сила фронтального удара Fудар при деформациях этих пакетов, меньших или равных деформации f3 полного выпрямления этих пакетов, может быть меньше равнодействующей Fтр б.Frontal packages located between the front bumper and the body effectively absorb “small” and “medium” frontal impacts, and the frontal impact force F impact when the deformations of these packages are less than or equal to the deformation f 3 of the full rectification of these packages can be less than the resultant F tr b .

Кроме того, с целью многоразового использования лент даже после воздействия на устройство "сильного " фронтального или бокового удара и обеспечения расчетности параметров нового устройства с пакетами, собранными из этих лент, с использованием приближенных аналитических решений и расчета многослойных, многопролетных (без применения метода конечных элементов) гофрированных пакетов на несущую способность, а также обеспечения возможности применения для вновь изготовленных лент простейшей технологии изготовления путем прокатки каленых лент через зубчатые колеса - шаблоны с последующим их полным выпрямлением, во фронтальном и боковых пакетах или только в боковых используются гофрированные ленты с начальным выгибом f0, при котором пакеты вплоть до полного выпрямления гофров деформируются без пластических деформаций.In addition, for the purpose of reusable use of tapes even after a “strong” frontal or side impact is applied to the device and to ensure that the parameters of the new device with packages assembled from these tapes are calculated using approximate analytical solutions and calculating multilayer, multi-span (without using the finite element method ) corrugated bags for bearing capacity, as well as providing the possibility of applying for newly manufactured tapes the simplest manufacturing technology by rolling red-hot ent through the gears - templates, followed by their full extension, in the frontal and side bags or used only in the lateral corrugated tape with an initial arching f 0 at which the packets until the complete straightening of the corrugations deformed without plastic deformation.

После "сильного" удара, при котором гофры лент пакетов полностью выпрямляются, в лентах пакетов происходит пластическая деформация. При снятии нагрузки остается остаточный выгиб гофров f0 ост, и последующая деформация пакетов в пределах этого выгиба (до полного выпрямления гофров пакета) будет происходить в упругой зоне деформаций, и, следовательно, эти пакеты (ленты) могут повторно использоваться в предлагаемом устройстве.After a “strong” impact, in which the corrugations of the package tapes are completely straightened, plastic deformation occurs in the package tapes. When the load is removed, the residual corrugation of the corrugations f 0 ost remains, and the subsequent deformation of the packets within this curvature (until the corrugation of the packet is completely straightened) will occur in the elastic zone of deformations, and therefore these packets (tapes) can be reused in the proposed device.

Аналогичное явление происходит при прокатке каленых лент через зубчатые колеса. После прокатки получаются ленты с "высоким" гофром с большим начальным выгибом f0. При последующем их полном выпрямлении ленты пластически деформируются, и после снятия нагрузки при последующих нагружениях пакеты деформируются упруго.A similar phenomenon occurs when rolling red-hot tapes through gears. After rolling, we get ribbons with a "high" corrugation with a large initial bend f 0 . With their subsequent full straightening, the tapes are plastically deformed, and after the load is removed at subsequent loads, the packets are deformed elastically.

Отметим, что нами разработана приближенная аналитическая теория расчета параметров пакета при его циклическом и ударном нагружении при деформации пакета в упругой зоне, и эти же задачи нами решены методом конечных элементов с использованием системы ANSYS для подсчета несущей способности пакетов при деформации их в упругопластической зоне. Поэтому параметры пакетов, удовлетворяющие вышеописанным условиям, могут быть определены расчетным путем.Note that we have developed an approximate analytical theory for calculating the parameters of a packet under cyclic and shock loading during packet deformation in the elastic zone, and we have solved the same problems by the finite element method using the ANSYS system to calculate the load-bearing capacity of packets during their deformation in an elastic-plastic zone. Therefore, packet parameters satisfying the above conditions can be determined by calculation.

Кроме того, с целью обеспечения свободного разъезжания вершин гофров каждого из пакетов, расположенных между форбампером и корпусом устройства, на свободном участке гладких лент при фронтальном ударе форбампер выполнен с отбортовками, отогнутыми на корпус, с длиной, немного большей длины гладких лент пакета, расположенного под форбампером.In addition, in order to ensure free movement of the corrugation tops of each package located between the front bumper and the device body, in the free section of smooth tapes during a frontal impact, the front bumper is made with flanges bent to the body with a length slightly longer than the smooth tape of the package located under forebumper.

Кроме того, с той же целью между форбампером и фронтальным пакетом, опирающимся на форбампер, вставлена жесткая вставка с длиной, большей длины гладких лент пакета, жестко скрепленная с форбампером.In addition, for the same purpose, a rigid insert with a length greater than the length of the smooth ribbons of the package, rigidly fastened to the forbumper, is inserted between the front bumper and the front package resting on the front bumper.

Конструкция предлагаемого бамперного защитного устройства показана на фигурах:The design of the proposed bumper protective device is shown in the figures:

на фиг.1 изображен вид сверху предлагаемых защитных устройств;figure 1 shows a top view of the proposed protective devices;

на фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1;figure 2 shows a section along aa in figure 1;

на фиг.3 изображен разрез по Б-Б на фиг.1;figure 3 shows a section along BB in figure 1;

на фиг.4 изображен разрез по В-В на фиг.1;figure 4 shows a section along bb in figure 1;

на фиг.5 изображен вариант предлагаемого устройства с гибким форбампером с отбортовками;figure 5 shows a variant of the proposed device with a flexible forebumper with flanges;

на фиг.6 изображен вариант предлагаемого устройства с гибким форбампером и жесткими вставками.figure 6 shows a variant of the proposed device with a flexible forebumper and rigid inserts.

На фигурах пакеты в разрезах показаны условно без штриховки сечений лент и автомобиль изображен условно тонкими линиями, как "обстановка" на сборочном чертеже.In the figures, packages in sections are shown conditionally without hatching the sections of tapes and the car is shown conditionally in thin lines, as a “situation” in the assembly drawing.

Предлагаемое бамперное защитное устройство (см. фиг.1 и 2) состоит из бампера 1, корпуса 2, фронтального 3 и двух боковых пакетов 4, полипропиленового или полиуретанового покрытия 5 корпуса 2 с малой плотностью (до 20 кг/м3), крышек 6 корпуса, кронштейнов 7, жестко скрепленных с бампером 1, служащих для жесткого крепления его на автомобиле, крепежных деталей 8 и 9, крепящих бампер к силовой раме автомобиля, и брезентовых покрышек 10, приклеенных к корпусу 2 и бамперу 1, предохраняющих от попадания грязи и посторонних предметов в боковые пакеты 4.The proposed bumper protective device (see figures 1 and 2) consists of a bumper 1, body 2, front 3 and two side bags 4, polypropylene or polyurethane coating 5 of body 2 with low density (up to 20 kg / m 3 ), covers 6 the body, brackets 7, rigidly attached to the bumper 1, used to fix it rigidly on the car, fasteners 8 and 9, fastening the bumper to the vehicle’s power frame, and tarpaulin tires 10 glued to the body 2 and bumper 1, which protect against dirt and foreign objects in the side bags 4.

Бампер 1 выполнен в виде прямой на длине автомобиля балки с коробчатым поперечным сечением и может быть изготовлен из двух балок 11 и 12 швеллерного сечения, сваренных продольным швом. Балка 11 выполнена с отогнутыми к автомобилю концами 13 и приваренной к ней стенкой 14. Бампер может быть выполнен из стали или алюминиевого сплава. Бампер 1 (см. фиг.1, 2) располагается внутри корпуса 2 также с коробчатым поперечным сечением, выполненного из двух алюминиевых балок 15 и 16 (см. фиг.2), сваренных друг с другом.The bumper 1 is made in the form of a straight beam along the length of the car with a box-shaped cross section and can be made of two beams 11 and 12 of the channel section welded by a longitudinal seam. The beam 11 is made with the ends 13 bent to the car and the wall 14 welded to it. The bumper can be made of steel or aluminum alloy. The bumper 1 (see figure 1, 2) is located inside the housing 2 also with a box-shaped cross section made of two aluminum beams 15 and 16 (see figure 2), welded to each other.

Балка 15 имеет также концы 17 (см. фиг.1), отогнутые к автомобилю и имеющие длину, немного большую длины концов 13 бампера 1, но такую, как у штатных бамперов легковых автомобилей.The beam 15 also has ends 17 (see figure 1), bent to the car and having a length slightly larger than the lengths of the ends 13 of the bumper 1, but such as that of regular bumpers of cars.

Во фронтальный 18 и два боковых зазора 19 (см. фиг.1) с натягом по вершинам гофров вставлены пакеты 3 и 4, набранные из многослойных, многопролетных гофрированных пакетов 20 и 21, набранных в свою очередь из стальных, каленых, шлифованных, гофрированных, омедненных лент 22 и 23 "гофр в гофр", между которыми располагаются гладкие, стальные, каленые, шлифованные, омедненные (или неомедненные) ленты 24 и 26, на которые гофрированные пакеты 20 и 21 опираются "вершина гофра к вершине гофра". Толщина гладких лент 24 выбирается из условий сохранения при "сильном" боковом ударе последовательного соединения пакетов и расчетной схемы деформаций сжатия этих пакетов при фронтальном ударе (см. выше), а толщина гладких лент 25 - из условий сохранения при "сильном" фронтальном ударе последовательного соединения пакетов 21 и расчетной схемы деформаций сжатия этих пакетов при "сильном" боковом ударе. На концах гладких лент 24 и 25 имеются свободные участки 26 и 27 (см. фиг.1), длина которых немного больше проскальзывания по гладкой ленте конца пакетов 20 и 21, соответственно, при их полном выпрямлении.In frontal 18 and two lateral gaps 19 (see Fig. 1) with an interference fit on the corrugation tops, packages 3 and 4 are inserted, assembled from multilayer, multi-span corrugated packages 20 and 21, drawn in turn from steel, red-hot, polished, corrugated, copper-plated tapes 22 and 23 "corrugation into corrugation", between which are smooth, steel, red-hot, polished, copper-plated (or copper-free) tapes 24 and 26, on which corrugated packets 20 and 21 rest "corrugation top to corrugation top". The thickness of smooth tapes 24 is selected from the conditions of conservation in case of a “strong” side impact of the series connection of packets and the design scheme of compression deformations of these packets in a frontal impact (see above), and the thickness of smooth tapes 25 from the conditions of conservation in case of a “strong” frontal impact of series connection packages 21 and the design scheme of compression deformations of compression of these packages with a "strong" side impact. At the ends of the smooth tapes 24 and 25 there are free sections 26 and 27 (see FIG. 1), the length of which is slightly longer than the end of the packets 20 and 21 slipping along the smooth tape, respectively, when they are fully straightened.

Натяг по вершинам гофров каждого из фронтальных пакетов 20 выбран минимально возможным, но таким, чтобы сохранялось взаимное расположение этих пакетов при транспортировке, хранении и монтаже устройства на автомобиль, а начальный выгиб гофров f0 может быть выбран таким образом, что пластические деформации каждой из лент 22 при их полном выпрямлении оказываются больше натяга по вершинам гофров каждого из этих пакетов.The interference fit on the corrugation tops of each of the front packages 20 was chosen as minimal as possible, but such that the relative position of these packages was preserved during transportation, storage and installation of the device on the car, and the initial bending of the corrugations f 0 can be selected so that the plastic deformations of each of the tapes 22 when they are fully straightened, there is more interference on the corrugation tops of each of these packets.

Натяг по вершинам гофров каждого из боковых пакетов 21 выбран немного большим остаточного выгиба f гофров лент 23 этих пакетов, а начальный выгиб гофров f02 выбран так, чтобы пластическая деформация лент 23 при их полном выпрямлении была меньше натяга по вершинам гофров каждого пакета 21 и при создании натяга гофры деформировались бы упруго.The tightness on the corrugation vertices of each of the side packets 21 was chosen slightly larger than the residual curvature f of the corrugations of the ribbons 23 of these packets, and the initial curvature of the corrugations f 02 was chosen so that the plastic deformation of the ribbons 23 when they were fully straightened was less than the tension on the corrugations of the corrugations of each packet 21 and creating a tightness, the corrugations would deform elastically.

Остальные параметры всех пакетов 3 и 4 подобраны из условия эффективного гашения "сильных" фронтальных и боковых ударов с амплитудами ударных сил, не меньшими значений этих сил, получаемых на данном автомобиле с его штатным бампером при краш-испытаниях по системе EURO-NCAP или NCAP на фронтальный или боковой удары.The remaining parameters of all packages 3 and 4 are selected from the condition of effective damping of “strong” frontal and side impacts with shock force amplitudes not lower than the values of these forces received on this car with its regular bumper during crash tests using the EURO-NCAP or NCAP system on frontal or side impacts.

Верхняя полка каждого из отогнутых концов 17 корпуса 2 срезана на длине, немного большей длины боковых пакетов 21, и сверху эти пакеты закрыты крышками 6 (см. фиг.1 и 3), жестко скрепленными с концами 17 сваркой, а также с несрезанным участком верхней полки 28 и дополнительно со стенкой 29 каждого конца 17 винтами 30 с конической головкой, завернутыми в глухие резьбовые отверстия в стенке 29 (на фиг.4 они показаны условно).The upper shelf of each of the bent ends 17 of the housing 2 is cut to a length slightly greater than the length of the side packets 21, and on top of these packets are closed by covers 6 (see FIGS. 1 and 3), rigidly fastened to the ends 17 by welding, as well as with an uncut portion of the upper shelves 28 and additionally with a wall 29 of each end 17 with screws 30 with a conical head wrapped in blind threaded holes in the wall 29 (they are shown conditionally in Fig. 4).

В задней стенке балки 16 корпуса 2 выполнены прямоугольные отверстия 31 (см. фиг.1, 4), через середины которых проходят кронштейны 7, жестко соединенные с балкой 12 бампера 1, которыми бампер крепится к автомобилю с помощью болтов 8 (на фиг.1 и 2 они показаны условно) таким образом, что расстояние от задней стенки балки 16 корпуса 2 до части, которой кронштейны 7 (см. фиг.2) крепятся к силовой раме автомобиля, равно L1≥n1f1, и размер каждого отверстия 31 в направлении, перпендикулярном оси автомобиля (см. фиг.1, 4), больше ответного размера опорной поверхности кронштейна 7 на 2L2, и L2≥n2f2, и расстояния между поверхностями корпуса 2, по которым он контактирует с автомобилем (см. фиг.1) - торцы крышек и полок отогнутых концов корпуса, косо срезанные торцы 32 его фронтальной части, - равны L2.In the rear wall of the beam 16 of the housing 2, rectangular openings 31 are made (see FIGS. 1, 4), through the middle of which brackets 7 pass, rigidly connected to the beam 12 of the bumper 1, with which the bumper is attached to the car with bolts 8 (in FIG. 1 and 2 they are shown conditionally) so that the distance from the rear wall of the beam 16 of the housing 2 to the part that the brackets 7 (see Fig. 2) are attached to the vehicle’s power frame is L 1 ≥n 1 f 1 , and the size of each hole 31 in the direction perpendicular to the axis of the car (see figures 1, 4), larger than the reciprocal size of the supporting surface bracket 7 on 2L 2 , and L 2 ≥n 2 f 2 , and the distance between the surfaces of the housing 2, on which it is in contact with the car (see figure 1) - the ends of the covers and shelves of the bent ends of the body, obliquely cut ends 32 of its front parts are equal to L 2 .

Крепление бампера к автомобилю, показанное на фиг.2, изображено условно и разрабатывается для каждой марки автомобиля отдельно.Mounting the bumper to the car, shown in figure 2, is depicted conditionally and is developed for each brand of car separately.

Снаружи отогнутые концы 13 наружных стенок бампера 1 могут быть закреплены на автомобиле с помощью винтов 33 (на фиг.1 они показаны условно).Outside, the bent ends 13 of the outer walls of the bumper 1 can be mounted on the car with screws 33 (they are shown conditionally in Fig. 1).

Снаружи наружных стенок корпуса 2 и его отогнутых концов 17, на их верхних 28 и нижних полках 34 и крышках 6 (см. фиг.1, 2 и 4) закреплена оболочка 5 из полипропилена или полиуретана с малой плотностью (до 20 кг/м3).Outside the outer walls of the housing 2 and its bent ends 17, on their upper 28 and lower shelves 34 and covers 6 (see Figs. 1, 2 and 4), a shell 5 made of polypropylene or polyurethane with a low density (up to 20 kg / m 3 )

Полости, в которых расположены боковые пакеты 4, сверху, снизу и с торцов (см. фиг.1 и 3) дополнительно закрыты брезентовыми покрышками 10, приклеенными к покрытию 5 отогнутых концов 17 корпуса 2, к отогнутым концам 13 бампера 1 и к торцам концов 13 и 17.The cavities in which the side packets 4 are located, from above, from below and from the ends (see FIGS. 1 and 3) are additionally covered with tarpaulin covers 10 glued to the coating 5 of the bent ends 17 of the housing 2, to the bent ends 13 of the bumper 1 and to the ends of the ends 13 and 17.

Кроме того, на корпусе 2 (см. фиг.5) может быть жестко закреплена стальная, каленая полоса форбампера 35 (например, приклепана, на фиг.5 заклепки не показаны). Между форбампером 35 и корпусом 2 с натягом по вершинам гофров, достаточным для предохранения от взаимных сдвигов пакетов, расположены пакеты 36, набранные из стальных, каленых, шлифованных, гофрированных, омедненных лент 37 "гофр в гофр", между которыми установлены гладкие, стальные, каленые, шлифованные омедненные ленты 38, на которые гофрированные пакеты 36 опираются "вершина гофра к вершине гофра". На концах гладких лент 38 имеются свободные участки 39, длина которых немного больше проскальзывания конца пакета 36 по гладкой ленте при полном выпрямлении этих пакетов.In addition, on the body 2 (see FIG. 5) a steel, red-hot stripe of the forbumper 35 can be rigidly fixed (for example, riveted, rivets are not shown in FIG. 5). Between the forebumper 35 and the body 2 with an interference fit on the corrugation tops sufficient to protect against mutual shifts of the packages, there are packages 36 made of steel, red-hot, polished, corrugated, copper-plated tapes 37 "corrugations per corrugation", between which smooth, steel, red-hot, polished copper-plated tapes 38, on which corrugated bags 36 rest "corrugation top to corrugation top". At the ends of the smooth tapes 38 there are free sections 39, the length of which is slightly greater than the slipping of the end of the bag 36 along the smooth tape when these bags are fully straightened.

Форбампер 35 (см. фиг.5) может быть выполнен с отбортовками 40, отогнутыми на корпус 2, с длиной, большей длины гладких лент 38.Forbumper 35 (see figure 5) can be performed with flanges 40, bent to the housing 2, with a length greater than the length of smooth ribbons 38.

Кроме того, между форбампером 35 (см. фиг.6) и пакетом 36, расположенным у форбампера, может быть вставлена жесткая вставка 41, закрепленная на форбампере 35 (точечной сваркой или заклепками), на фиг.6 они не показаны. Длина вставки 41 больше длины гладких лент 38 и выбирается из условия обеспечения свободы проскальзывания вершин гофров пакета 36 по свободным участкам 39 гладких лент 38 при фронтальном ударе, выпрямляющем эти пакеты.In addition, between the forebumper 35 (see FIG. 6) and the bag 36 located at the forebumper, a rigid insert 41 may be inserted fixed to the forebumper 35 (by spot welding or rivets), they are not shown in FIG. 6. The length of the insert 41 is greater than the length of the smooth ribbons 38 and is selected from the condition of ensuring freedom of slipping of the vertices of the corrugations of the packet 36 along the free sections 39 of the smooth ribbons 38 during a frontal impact straightening these packets.

Возможно практическое применение вариантов предлагаемых бамперных устройств, у которых гофрированные ленты пакетов 20, 21, 36 выполняются с начальными выгибами, при которых даже при полном выпрямлении гофров этих пакетов не присходит пластической деформации их лент, или такие выгибы могут быть выбраны для гофрированных лент только пакетов 36 или только для пакетов 36 и 21.The practical application of the variants of the proposed bumper devices is possible, in which the corrugated tapes of the bags 20, 21, 36 are made with initial bends, in which even when the corrugations of these packages are completely straightened, plastic deformation of their tapes is not inherent, or such bends can be selected for corrugated tapes only packages 36 or only for packages 36 and 21.

Сборка предлагаемых бамперных устройств производится следующим образом: на собранный вместе с кронштейнами 7 бампер 1 устанавливают собранные фронтальные пакеты 3, надевают на бампер 1 балки 15 и 16 корпуса 2, в специальном приспособлении смещают эти балки в положение, которое они должны занять в собранном корпусе 2, за счет чего создается требуемый натяг в пакетах, сваривают эти балки продольным швом, следя за тем, чтобы пакеты не нагревались свыше 300°С. Затем собранные с требуемым натягом по вершинам гофров в специальном приспособлении пакеты 21 выпрессовывают из приспособления в полости между отогнутыми концами 13 и 17. Устанавливают на концы 17 крышки 6, винтами 30 скрепляют их с концами 17 и дополнительно приваривают к верхней полке 28.The assembly of the proposed bumper devices is carried out as follows: on the bumper 1 assembled together with the brackets 7, the assembled frontal packages 3 are installed, the beams 15 and 16 of the housing 2 are put on the bumper 1, these beams are moved to a position that they must occupy in the assembled housing 2 due to which the required interference is created in the packages, these beams are welded with a longitudinal seam, making sure that the packages do not heat up above 300 ° C. Then, the packages 21 are assembled with the required interference fit on the corrugation tops in a special device and pressed out of the device in the cavity between the bent ends 13 and 17. They are mounted on the ends 17 of the cover 6, they are fastened to the ends 17 with screws 30 and additionally welded to the upper shelf 28.

Затем на собранном бамперном устройстве закрепляют (приклеивают) полипропиленовое или полиуретановое покрытие 5 и приклеивают покрышки 10.Then, on the assembled bumper device, a polypropylene or polyurethane coating 5 is fixed (glued) and tires 10 are glued.

У вариантов предлагаемого бамперного устройства с различными конструктивными исполнениями форбампера 35 вначале собирают балку 15 с пакетами 36 и форбампером 35, который крепится к балке 15 заклепками (на фигурах не показаны). Затем собранную таким образом балку 15 описанным выше образом устанавливают на пакеты 3 бампера 1 и сваривают с балкой 16. Дальнейшая сборка бамперного устройства аналогична вышеописанной.In the variants of the proposed bumper device with various designs of the forebumper 35, first, a beam 15 with packages 36 and a forebumper 35 is assembled, which is attached to the beam 15 with rivets (not shown in the figures). Then, the beam 15 thus assembled is mounted in the manner described above on the packages 3 of the bumper 1 and welded to the beam 16. Further assembly of the bumper device is similar to that described above.

Предлагаемое бамперное защитное устройство, рассчитанное на восприятие "сильных" фронтальных и боковых ударов, например таких, которым подвергают автомобиль при краш-испытаниях на фронтальный или боковой удары по системе EURO-NCAP или NCAP, начинает рассеивать кинетическую энергию фронтального удара за счет взаимных проскальзываний с сухим трением вершин гофров пакета 20 по контактным поверхностям корпуса 2, бампера 1 и гладких лент 24, только когда амплитуда силы фронтального удара станет большей или равной равнодействующей силы сухого трения по вершинам гофров обоих пакетов 4, контактирующих с отогнутыми концами 17 корпуса 2.The proposed bumper protective device, designed for the perception of "strong" frontal and side impacts, for example, those subjected to a car during crash tests for frontal or side impacts using the EURO-NCAP or NCAP system, begins to dissipate the kinetic energy of the frontal impact due to mutual slippage with dry friction of the corrugation tops of the package 20 on the contact surfaces of the housing 2, bumper 1 and smooth tapes 24, only when the amplitude of the frontal impact force becomes greater than or equal to the resultant dry friction force on the tops of the corrugations of both packages 4 in contact with the bent ends 17 of the housing 2.

При боковом ударе кинетическая энергия этого удара начинает рассеиваться, когда амплитуда силы бокового удара станет больше суммы равнодействующих сил сухого трения между бампером 1 и контактирующей с ним стенкой балки 16 корпуса 2. При дальнейшем нарастании амплитуды силы бокового удара кинетическая энергия будет рассеиваться как за счет работы этих сил трения на перемещениях корпуса 2, так и за счет работы сил сухого трения на контактных поверхностях пакетов 4.In a side impact, the kinetic energy of this impact begins to dissipate when the amplitude of the side impact force becomes greater than the sum of the resultant dry friction forces between the bumper 1 and the wall of the beam 16 of the housing 2 in contact with it. With a further increase in the amplitude of the side impact force, the kinetic energy will dissipate as a result of the work these friction forces on the movements of the housing 2, and due to the work of the dry friction forces on the contact surfaces of the packages 4.

В случае вариантов конструктивного исполнения предлагаемого бамперного защитного устройства с форбампером 35 и пакетами 36 кинетическая энергия фронтального удара начинает рассеиваться уже при "малых" ударах за счет работы сил сухого трения на контактных поверхностях пакетов 36.In the case of the structural versions of the proposed bumper protective device with a forbumper 35 and packages 36, the kinetic energy of the frontal impact begins to dissipate even with "small" impacts due to the work of dry friction forces on the contact surfaces of the packages 36.

Преимуществами предлагаемых бамперных защитных устройств являются:The advantages of the proposed bumper protective devices are:

- их универсальность, они могут быть поставлены на любую модель легкового автомобиля, при этом не ухудшая экстерьера автомобиля. Причем дизайн этих устройств разрабатывают конструкторы автомобиля (постановку на устройство противотуманных фар, поворотников, сцепок, выполнение выштамповок, для установки номеров и т.д.);- their versatility, they can be put on any model of a car, without deteriorating the exterior of the car. Moreover, the design of these devices is developed by car designers (setting fog lights, turn signals, couplers on the device, making stampings, for setting numbers, etc.);

- эффективное гашение "сильных" фронтальных и боковых ударов. Эти устройства обладают в десятки и даже в сотню раз большей способностью рассеивания кинетической энергии ударов по сравнению с энергией, рассеиваемой за счет внутреннего трения в материале штатных бамперов, изготовленных из прочного полимерного материала, у которых эта энергия наибольшая;- effective damping of “strong” frontal and side impacts. These devices have tens and even a hundred times greater ability to dissipate the kinetic energy of impacts compared with the energy dissipated due to internal friction in the material of standard bumpers made of durable polymeric material in which this energy is greatest;

- наличие полипропиленовых или полиуретаноаых покрытий малой плотности снижает уровень травмоопасности пешеходов при наезде на них автомобилей с небольшой скоростью.- the presence of polypropylene or polyurethane coatings of low density reduces the level of injury to pedestrians when they hit cars at low speed.

В случае выполнения предлагаемых конструкций бамперных устройств с форбампером 35 и пакетами 36 (см. фиг.5 и 6) эти устройства могут гасить как "малые" и "средние", так и "сильные " фронтальные удары.In the case of the implementation of the proposed designs of bumper devices with forbumper 35 and packages 36 (see FIGS. 5 and 6), these devices can absorb both “small” and “medium” and “strong” frontal impacts.

Эти устройства расчетны, то есть их требуемые параметры могут быть определены расчетом. В случае наличия конечно-элементной модели автомобиля, а такие модели имеются у ряда зарубежных фирм, может быть рассчитана 3D-картина аварии автомобиля.These devices are calculated, that is, their required parameters can be determined by calculation. If there is a finite element model of the car, and some foreign companies have such models, a 3D picture of the car accident can be calculated.

Предлагаемые бамперные устройства технологичны, и технология их изготовления не будет сложной как при массовом, так и серийном и индивидуальном производстве. А это значит, что цена постановки предлагаемого устройства на автомобиль будет вполне доступна для автовладельцев с небольшим достатком.The proposed bumper devices are technologically advanced, and the technology for their manufacture will not be complicated in mass, as well as in serial and individual production. And this means that the price of setting the proposed device on a car will be quite affordable for car owners with a small income.

Весовые характеристики и габариты предлагаемых устройств находятся в пределах вполне приемлемых для любых легковых автомобилей, в особенности при замене штатных бамперов на предлагаемые устройства.The weight characteristics and dimensions of the proposed devices are within the range quite acceptable for any cars, especially when replacing regular bumpers with the proposed devices.

Крепление бампера 1 с помощью кронштейнов 7 (см. фиг.2) к обеим полкам швеллеров силовой рамы автомобиля исключает возможность "сваливания" бамперного устройства при фронтальном ударе и обеспечивает при этом "сильном" ударе полную или почти полную реализацию поглощающих (рассеивающих) свойств предлагаемого бамперного защитного устройства.The fastening of the bumper 1 using brackets 7 (see figure 2) to both shelves of the channels of the power frame of the car eliminates the possibility of "stalling" of the bumper device during a frontal impact and provides with this "strong" impact the full or almost complete realization of the absorbing (scattering) properties of the proposed bumper protective device.

В заключение отметим, что задача повышения пассивной безопасности автомобилей является одной из важнейших в автомобилестроении во всем мире.In conclusion, we note that the task of increasing the passive safety of cars is one of the most important in the automotive industry worldwide.

Предлагаемые конструкции бамперных защитных устройств могут существенно повысить уровень пассивной безопасности автомобилей и в ряде случаев защитить водителей и пассажиров от серьезного травмирования их при аварии автомобиля или даже от летального исхода.The proposed designs of bumper protective devices can significantly increase the level of passive safety of cars and in some cases protect drivers and passengers from serious injury to them in the event of a car accident or even death.

Claims (5)

1. Бамперное защитное устройство автомобиля, содержащее бампер, выполненный в виде балки коробчатого сечения, расположенный внутри корпуса, на длине бампера, имеющего коробчатое сечение, причем корпус имеет концы, отогнутые к автомобилю, и длина конца меньше расстояния от наружной стенки корпуса до колеса, между корпусом и бампером с натягом вставлены многослойные, многопролетные, гофрированные пакеты, набранные из стальных, каленых, шлифованных, омедненных, гофрированных лент "гофр в гофр", между которыми вставлены гладкие ленты с толщиной, большей толщины гофрированных лент, на которые пакеты опираются "вершина гофра к вершине гофра", и на концах гладких лент и на ответных участках корпуса и бампера имеются свободные участки с длиной, немного большей проскальзывания конца каждого пакета при полном его выпрямлении, а бампер крепежными деталями, проходящими через отверстия, в корпусе жестко скреплен с автомобилем, отличающееся тем, что бампер имеет отогнутые к автомобилю концы коробчатого сечения, и многослойные пакеты вставлены с натягом в оба боковых зазора между отогнутыми концами бампера и корпуса, а также во фронтальный зазор между корпусом и бампером, расположенный у наружной стенки корпуса, натяг по вершинам гофров каждого из гофрированных пакетов, расположенных во фронтальном зазоре, выбран минимально возможным, но таким, чтобы сохранялось взаимное расположение этих пакетов при транспортировке, хранении и монтаже устройства на автомобиль, а натяг каждого гофрированного пакета, расположенного в боковом зазоре, был немного больше остаточного выгиба f, и толщина гладких лент между гофрированными пакетами в боковых зазорах выбрана минимально возможной, но такой, чтобы при фронтальном ударе, при котором происходит полное выпрямление пакетов в фронтальном зазоре, не нарушались последовательное соединение пакетов, расположенных в боковых зазорах, и расчетная схема определения суммарной деформации пакета, составленного из этих пакетов (изгибная деформация гладких лент мала и ей можно пренебречь или допустим ее учет простейшим образом), а толщина гладких лент, расположенных между гофрированными пакетами во фронтальном зазоре, также выбрана минимально возможной, но такой, чтобы при боковом ударе, при котором происходит полное выпрямление пакетов в одном из боковых зазоров, не нарушались последовательное соединение пакетов во фронтальном зазоре и расчетная схема определения их суммарной деформации, и начальный выгиб гофров в пакетах, расположенных в боковых зазорах f02, выбран так, чтобы пластическая деформация лент этих пакетов при их полном выпрямлении была меньше натяга по вершинам гофров у каждого из этих пакетов и при создании натяга гофры деформировались упруго, а начальный выгиб гофров пакетов, расположенных во фронтальном зазоре f01, может быть выбран таким образом, что пластическая деформация лент этих пакетов при их полном выпрямлении оказывается больше натяга по вершинам гофров у каждого из этих пакетов, и при воздействии на устройство "малых" и "средних" фронтальных ударов эти пакеты деформируются упруго, другие параметры всех пакетов устройства подбираются из условия эффективного гашения "сильного" удара, а верхняя полка каждого из отогнутых концов корпуса срезана на длине, немного большей длины пакета в боковом зазоре, и сверху пакеты закрыты крышками, жестко соединенными с отогнутыми концами корпуса, в задней стенке корпуса сделаны прямоугольные отверстия, через середины которых проходят кронштейны, жестко соединенные с бампером, которые крепятся к силовой раме автомобиля таким образом, что расстояние от задней стенки корпуса устройства до части, которой кронштейны крепятся к автомобилю, равно L1≥n1f1, где n1 - число пакетов во фронтальном зазоре, f1 - остаточный выгиб пакетов, и размер отверстия в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше ответного размера опорной поверхности кронштейна на 2L2 и L2≥n2f2, где n2 - число пакетов в каждом из боковых зазоров, f2 - остаточный выгиб гофров этих пакетов, и расстояние между поверхностями корпуса устройства, по которым он контактирует с автомобилем при "сильном" боковом ударе - торцы крышек и полок отогнутых концов корпуса, косо срезанные торцы фронтальной части корпуса, равны L, а снаружи наружных стенок корпуса, его отогнутых концов, их верхних и нижних полок и крышек закреплена оболочка из полипропилена или полиуретана малой плотности.1. A bumper protective device of a car, comprising a bumper made in the form of a box-shaped beam, located inside the body, on the length of the bumper having a box-shaped section, the body having ends bent to the car and the end length is less than the distance from the outer wall of the body to the wheel, multilayer, multi-span, corrugated bags composed of steel, red-hot, sanded, copper-plated, corrugated ribbed corrugated ribbons, between which smooth ribbons with thicknesses are inserted, are inserted between the body and the bumper with an interference fit of greater thickness of the corrugated ribbons on which the packages rest “corrugation top to corrugation top”, and at the ends of smooth ribbons and on the mating sections of the body and bumper there are free sections with a length slightly slipping over the end of each packet when it is fully straightened, and the bumper fasteners passing through the holes in the body are rigidly fastened to the car, characterized in that the bumper has box-shaped ends bent towards the car, and multilayer bags are tightly inserted into both side gaps between the ends of the bumper and the casing, as well as the frontal gap between the casing and the bumper, located near the outer wall of the casing, the tightness on the corrugation tops of each of the corrugated bags located in the frontal gap is chosen to be the smallest possible, but such that the relative position of these packages is maintained at transportation, storage and installation of the device on the car, and the tightness of each corrugated bag located in the lateral gap was slightly greater than the residual deflection f, and the thickness of the smooth tapes between the corrugated In the lateral gaps, it was chosen the minimum possible, but such that in the case of a frontal shock, in which the packets are completely straightened in the frontal gap, the serial connection of the packets located in the lateral gaps and the calculation scheme for determining the total strain of the packet composed of these packets ( the bending deformation of smooth tapes is small and can be neglected or it can be taken into account in the simplest way), and the thickness of smooth tapes located between corrugated packets in the frontal gap is also the brane is the smallest possible, but such that in a side impact, in which the packets are completely straightened in one of the side gaps, the serial connection of the packets in the frontal gap and the design scheme for determining their total deformation, and the initial bending of the corrugations in the packets located in the side the gaps f 02 , is chosen so that the plastic deformation of the tapes of these packages when they are fully straightened is less than the interference along the corrugation vertices of each of these packages and when creating the interference, the corrugations are deformed elastically, and the initial bend of the corrugations of the packages located in the frontal gap f 01 can be chosen so that the plastic deformation of the tapes of these packages when they are fully straightened is greater than the interference on the corrugation vertices of each of these packages, and when the device is “small” and “medium” frontal impacts, these packets are deformed elastically, other parameters of all packages of the device are selected from the condition of effective damping of a “strong” impact, and the upper shelf of each of the bent ends of the body is cut to a length slightly larger the length of the package in the side gap, and on top of the packages are closed with covers rigidly connected to the bent ends of the body, rectangular holes are made in the rear wall of the body, through the middle of which are brackets rigidly connected to the bumper, which are attached to the vehicle’s power frame so that the distance from the rear wall of the body portion of the device to which the brackets are attached to the vehicle, is equal to ≥n 1 L 1 f 1, where n 1 - the number of packets in the front gap, f 1 - residual bend packets and size of the hole in a direction perpendiku yarnom vehicle axis response greater bearing surface size on the bracket 2L and L 2 ≥n 2 f 2 2 where n 2 - the number of packets in each of lateral gaps, f 2 - residual bend corrugations these packages, and the distance between the surfaces of the enclosure, on which he contacts the car with a “strong” side impact - the ends of the covers and shelves of the bent ends of the body, the obliquely cut ends of the front of the body, are L, and the shell is fixed to the outside of the external walls of the body, its bent ends, their upper and lower shelves and covers from polypropylene and and a low-density polyurethane. 2. Бамперное защитное устройство автомобиля по п.1, отличающееся тем, что к концам корпуса жестко прикреплена гибкая стальная каленая полоса (лента) - форбампер устройства, между которой и корпусом с небольшим натягом размещен один, два и более многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов, набранных из стальных шлифованных каленых омедненных гофрированных лент, "гофр в гофр", между которыми установлены гладкие стальные каленые шлифованные омедненные ленты с толщиной, большей толщины гофрированных лент, на которые гофрированные ленты опираются "вершина гофра к вершине гофра", и на концах гладких лент имеются свободные участки с длиной, немного большей проскальзывания конца пакета при полном его выпрямлении, и параметры этих пакетов подобраны таким образом, чтобы они эффективно гасили "малый" и "средний" фронтальные удары, а сила, деформирующая эти пакеты на деформацию, меньшую или равную деформации полного выпрямления гофров, равна или больше равнодействующей Fтр.б. сил трения по вершинам гофров, по которым боковые пакеты контактируют с отогнутыми концами корпуса устройства.2. The bumper protective device of a car according to claim 1, characterized in that a flexible steel red-hot strip (tape) is rigidly attached to the ends of the body — the device's bumper, between which one and two or more multilayer, multi-span, corrugated bags are placed with a small interference fit from corrugated steel polished red-hot copper-plated corrugated tapes, "corrugation into corrugation", between which smooth steel red-hot polished copper-plated copper-plated tapes with a thickness greater than the thickness of corrugated tapes onto which corrugated tapes are installed The “corrugation top to corrugation top” rests, and at the ends of smooth ribbons there are free sections with a length slightly greater than the slipping of the end of the packet when it is fully straightened, and the parameters of these packets are selected so that they effectively extinguish the “small” and “medium” frontal impacts, and the force that deforms these packets into a deformation less than or equal to the deformation of the full straightening of the corrugations is equal to or greater than the resultant F tr.b. friction forces along the corrugation tops, along which the side packets are in contact with the bent ends of the device body. 3. Бамперное защитное устройство по п.2, отличающееся тем, что форбампер выполнен с отбортовками, отогнутыми на корпус, с длиной, немного большей длины гладких лент пакета, расположенного под форбампером.3. The bumper protective device according to claim 2, characterized in that the forbumper is made with flanges bent to the body, with a length slightly greater than the length of the smooth tapes of the package located under the forbumper. 4. Бамперное защитное устройство по п.2, отличающееся тем, что между форбампером и фронтальным пакетом, опирающимся на форбампер, поставлена жесткая вставка с длиной, большей длины гладких лент фронтального пакета, жестко скрепленная с форбампером.4. The bumper protective device according to claim 2, characterized in that a rigid insert with a length greater than the length of the smooth ribbons of the front package, rigidly fastened to the forbumper, is placed between the front bumper and the front package resting on the front bumper. 5. Бамперное защитное устройство по п.2, отличающееся тем, что во фронтальных и боковых пакетах или только во фронтальных пакетах, расположенных между форбампером и корпусом, либо в них и в боковых пакетах используются гофрированные ленты с начальным выгибом f0 (в свободном состоянии лент), при котором пакеты вплоть до полного выпрямления гофров деформируются без пластических деформаций. 5. The bumper protective device according to claim 2, characterized in that in the front and side packages or only in the front packages located between the front bumper and the body, or in them and in the side packages, corrugated tapes with an initial bend f 0 are used (in the free state tapes), in which the packages are deformed without plastic deformations until the corrugations are completely straightened.
RU2011119965/11A 2011-05-18 2011-05-18 Car protective bumper RU2478051C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119965/11A RU2478051C2 (en) 2011-05-18 2011-05-18 Car protective bumper

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011119965/11A RU2478051C2 (en) 2011-05-18 2011-05-18 Car protective bumper

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011119965A RU2011119965A (en) 2012-11-27
RU2478051C2 true RU2478051C2 (en) 2013-03-27

Family

ID=49151500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011119965/11A RU2478051C2 (en) 2011-05-18 2011-05-18 Car protective bumper

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2478051C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559675C1 (en) * 2014-01-23 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4221413A (en) * 1978-02-28 1980-09-09 Yves Bonnetain Shock absorption bumper for an automotive vehicle
WO1999056990A1 (en) * 1998-05-07 1999-11-11 General Electric Company Vehicle bumper
RU79845U1 (en) * 2008-09-15 2009-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева PROTECTIVE DEVICE INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT
RU82171U1 (en) * 2008-10-16 2009-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева PENAL PROTECTIVE DEVICE FOR INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4221413A (en) * 1978-02-28 1980-09-09 Yves Bonnetain Shock absorption bumper for an automotive vehicle
WO1999056990A1 (en) * 1998-05-07 1999-11-11 General Electric Company Vehicle bumper
RU79845U1 (en) * 2008-09-15 2009-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева PROTECTIVE DEVICE INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT
RU82171U1 (en) * 2008-10-16 2009-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева PENAL PROTECTIVE DEVICE FOR INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559675C1 (en) * 2014-01-23 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011119965A (en) 2012-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8608230B2 (en) Localized energy dissipation structures for vehicles
US9493190B1 (en) Vehicle sill reinforcement
US4221413A (en) Shock absorption bumper for an automotive vehicle
RU2357875C2 (en) Fastening structure of filling nozzle for vehicles
US20060202493A1 (en) Cash energy absorption member
KR20150132142A (en) Bumper beam
JP5821334B2 (en) Front underrun protector
KR101360639B1 (en) Front body for vehicle
WO2016148635A1 (en) Progressive crash box member and its arrangement
CA3005307A1 (en) Bumper
KR100826471B1 (en) Crash box in automotive bumper system
RU79845U1 (en) PROTECTIVE DEVICE INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT
RU2478051C2 (en) Car protective bumper
RU2478052C2 (en) Car protective bumper
CN107804260A (en) Front anticollision beam assembly structure for automobile
RU2481208C2 (en) Car protective bumper
KR101664847B1 (en) Hybrid crash box assembly satisfied vehicle impact characteristics
RU2559675C1 (en) Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication
JP5930360B2 (en) Underrun protector structure
RU2446965C1 (en) Protective bumper device
US7484780B2 (en) Bumper beam for automobile
RU2506177C2 (en) Car protective bumper
CN207523633U (en) A kind of front anticollision beam assembly structure for automobile
RU78463U1 (en) PROTECTIVE DEVICE INCREASING THE SAFETY OF DRIVERS AND PASSENGERS DURING A CAR ACCIDENT
KR101345168B1 (en) Bumper beam unit for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140519