RU2481208C2

RU2481208C2 - Car protective bumper

Info

Publication number: RU2481208C2
Application number: RU2011127030/11A
Authority: RU
Inventors: Изольд Давидович Эскин; Руслан Иванович Алкеев
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-05-10
Also published as: RU2011127030A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, namely to car bumpers. Car bumper assembly comprises bumper composed of box-cross-section straight beam with frontal lateral clearances. Multilayer multispan corrugated stacks composed of steel forged ground copper-plated corrugated tapes are arranged in said clearances. Smooth steel forged ground copper-plated tapes are fitted between said stacks and feature thickness larger than that of corrugated tapes. Body top and bottom flanges have rectangular through holes for clevises to pass there through to secure bumper to the car. Proposed protective device consists of two devices arranged one above the other. Their bumpers are jointed together by said clevises. Low-density (up to 20 kg/m³) polypropylene or polyurethane coating is secured to outer working surfaces of every said device. Bottom device extend beyond top device along the edges of top device on frontal and lateral sides. Interconnected corrugated stacks of bottom device are arranged only in frontal clearance between body outer wall and bumper. Thickness of coating and quantity of interconnected stacks are selected to kill "medium" frontal and lateral shocks and "strong" lateral shocks. With straightened crimps of top and bottom devices "strong" frontal shocks are killed. Complete straightening of both stacks occurs simultaneously.

EFFECT: efficient killing of frontal and lateral shocks.

2 cl, 4 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. Эскин И.Д., Алкеев Р.И.. Приоритет от 15 сентября 2008 г.), содержащее бампер, выполненный в виде прямой балки коробчатого поперечного сечения, расположенный внутри корпуса, на длине бампера имеющего также коробчатое сечение, с фронтальными зазорами, в которых с натягом расположены многослойные многопролетные гофрированные пакеты, набранные из шлифованных омедненных гофрированных лент «гофр в гофр», между ними проложены гладкие стальные каленые шлифованные омедненные ленты с большей, чем у гофрированных лент, толщиной, на которые гофрированные пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра»; натяг по вершинам гофров у каждого пакета больше остаточного выгиба гофров f 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 гофра 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 колеса; в верхней и нижней полках корпуса имеются прямоугольные сквозные отверстия, через середину которых проходят скобы, приваренные к бамперу, которыми он крепится к автомобилю; размер отверстия в направлении оси автомобиля больше ответного размера опорной поверхности скобы на 2n₁f, где n₁ - число пакетов в каждом боковом зазоре; размер отверстия в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше на 2l ответного размера опорной поверхности скобы.Known bumper protective device (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. Eskin ID, Alkeev RI. Priority of September 15, 2008), containing a bumper made in the form of a direct beam of box-shaped cross-section, located inside the body, also having a box-shaped section along the length of the bumper, with frontal gaps in which multilayer multi-span corrugated bags drawn from polished copper-plated corrugated x ribbons "in the corrugations the corrugations", laid in between the smooth steel roasted ground copper covered with tape greater than that of the corrugated strips, the thickness for which the corrugated packets based "tip corrugation to corrugation apex"; the tightness on the corrugation tops of each package is greater than the residual curvature of the corrugations f in the assembled package, and at the ends of smooth ribbons, 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 slip of the end of each corrugated tape in the direction perpendicular to the axis of the car, with full straightening of the corrugation packages; the ends of the body are bent to the car in such a way 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 wheel; in the upper and lower shelves of the case there are rectangular through holes, through the middle of which there are brackets welded to the bumper, with which it is attached to the car; the size of the hole in the direction of the axis of the car is greater than the reciprocal size of the bearing surface of the bracket by 2n ₁ f, where n ₁ is the number of packets in each lateral gap; the size of the hole in the direction perpendicular to the axis of the vehicle is 2l larger than the reciprocal size of the bearing surface of the bracket.

Это устройство по технической сущности наиболее близко к предлагаемому и принято за прототип.This device is in technical essence closest to the proposed one and is taken as a prototype.

Недостатками этого устройства является то, что при его настройке на «сильный» фронтальный удар оно не гасит «малые» боковые удары и может оказаться недостаточно эффективным при гашении «средних» боковых ударов.The disadvantages of this device is that when it is set to “strong” frontal impact, it does not extinguish “small” side impacts and may not be effective in quenching “medium” side impacts.

Это объясняется тем, что при настройке на «сильный» удар у устройства создаются очень большие натяги по вершинам гофров его пакетов и при «малых» боковых ударах не происходит сдвиг корпуса с сухим трением относительно вершин гофров пакетов устройства. Этим же объясняется недостаточная эффективность этого устройства при «средних» боковых ударах, т.к. при росте силы этого удара пока сила этого удара не станет больше равнодействующей сил трения по вершинам гофров, контактирующих с корпусом, не будет рассеиваться кинетическая энергия удара.This is explained by the fact that when the device is set to a “strong” blow, the device creates very large interference on the tops of the corrugations of its packages, and with “small” side impacts, the case does not shift with dry friction relative to the vertices of the corrugations of the device packages. This also explains the lack of effectiveness of this device with "average" side impacts, because with an increase in the force of this impact, until the force of this impact becomes greater than the resultant friction forces along the corrugation peaks in contact with the body, the kinetic energy of the impact will not be dissipated.

Мы предлагаем следующую классификацию силы ударов: «малые» удары - удары силой до 50 кН (5 тонн), «средние» удары - до 150 кН (15 тонн), «сильные» удары - свыше 150 кН (15 тонн).We offer the following classification of impact strength: “small” impacts - impacts up to 50 kN (5 tons), “medium” impacts - up to 150 kN (15 tons), “strong” impacts - over 150 kN (15 tons).

Поэтому ставится задача создания бамперного защитного устройства, эффективно гасящего как «малые» и «средние», так и «сильные» фронтальные и боковые удары, которые испытывает автомобиль при краш-испытаниях на фронтальный и боковой удары по системе EURO-NCAP и NCAP. И предлагаемое защитное устройство должно снизить уровень травмоопасности пешехода при наезде на него с малой скоростью.Therefore, the task is to create a bumper protective device that effectively extinguishes both "small" and "medium" and "strong" frontal and side impacts that the car experiences during crash tests for frontal and side impacts on the EURO-NCAP and NCAP systems. And the proposed protective device should reduce the level of injury to a pedestrian when hitting him at low speed.

Поставленная задача решается тем, что у бамперного защитного устройства автомобиля, содержащего бампер, выполненный в виде прямой балки коробчатого поперечного сечения, расположенный внутри корпуса, на длине бампера имеющего также коробчатое сечение, с фронтальными зазорами, в которых с натягом расположены многослойные многопролетные гофрированные пакеты, набранные из стальных каленых шлифованных омедненных гофрированных лент «гофр в гофр», между ними проложены гладкие стальные каленые шлифованные омедненные ленты с большей, чем у гофрированных лент толщиной, на которые гофрированные пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра», натяг по вершинам гофров у каждого пакета больше остаточного выгиба гофров f 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 фронтальном ударе при полном выпрямлении пакетов, и 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 колеса, и в верхней и нижней полках корпуса имеются прямоугольные сквозные отверстия, через середину которых проходят скобы, приваренные к бамперу, 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 фронтальном зазоре, и размер отверстия в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше на 2l ответного размера опорной поверхности скобы, оно отличается тем, что устройство состоит из двух устройств, установленных одно над другим, бамперы которых жестко скреплены с общими для обеих устройств скобами, которыми оба устройства крепятся к автомобилю, верхнее устройство больше по высоте нижнего, и натяг по вершинам гофров его пакетов выбран из условия эффективного гашения «среднего» и «сильного» фронтального и бокового ударов (вместе с нижним устройством), на наружных рабочих поверхностях каждого из устройств закреплено покрытие из полипропилена или полиуретана с малой плотностью, до 20 кг/м³, а нижнее устройство выступает из-под верхнего по всему периметру внешних обводов верхнего устройства с фронтальной стороны на величину l₄, равную сумме деформаций: суммарной деформации последовательно соединенных многослойных гофрированных пакетов нижнего устройства, требуемуой для эффективного гашения «малых» фронтальных ударов, и деформации покрытия корпуса нижнего устройства под действием амплитуды силы фронтального максимального «малого» удара, и с боковых сторон на величину l₅, равную сумме деформаций - требуемой для эффективного гашения «малых» боковых ударов, и деформации покрытия нижнего устройства под действием амплитуды силы максимального «малого» бокового удара, и последовательно соединенные гофрированные пакеты нижнего устройства размещены только в его фронтальном зазоре между наружной стенкой корпуса и бампером с натягом по вершинам гофров каждого пакета, выбранном из условия эффективного гашения «малых» фронтальных и боковых ударов, а толщины покрытий и количество последовательно соединенных пакетов и их параметры подобраны так, что совместно с гофрированными пакетами верхнего устройства, они эффективно гасят «средние» фронтальные и боковые удары и «сильные» боковые удары, а при полном выпрямлении гофров пакетов, расположенных во фронтальном зазоре у наружной стенки корпуса верхнего устройства, и гофрированных пакетов нижнего устройства эффективно гасятся «сильные» фронтальные удары, причем полное выпрямление этих пакетов верхнего и нижнего устройства происходит одновременно; толщины гладких лент, установленных между гофрированными пакетами верхнего и нижнего устройства, выбраны из условия сохранения при сильном косом ударе последовательного соединения гофрированных пакетов и расчетной схемы их сжатия, применяемой при «сильных» фронтальных ударах, а в верхней и нижней полках корпуса нижнего устройства также сделаны прямоугольные сквозные отверстия, через среднюю часть которых проходят скобы; размер этих отверстий в направлении оси автомобиля l₃≥n₂f₁, где n₂ - количество последовательно соединенных пакетов в фронтальном зазоре нижнего устройства, f₁ - остаточный выгиб гофров этих пакетов; размер этих отверстий в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, на 2l₆≥2l₁, и l₁=l+l₅, где l₁ - расстояние от отогнутого конца корпуса нижнего устройства до стенки полости, где размещается колесо автомобиля, а начальные выгибы гофров лент гофрированных пакетов f₀₁ верхнего устройства и f₀₂ - нижнего устройства выбраны так, чтобы при создании натяга по вершинам гофров этих пакетов они деформировались без пластических деформаций.The problem is solved in that the bumper protective device of the car containing the bumper, made in the form of a straight beam of box-shaped cross-section, located inside the housing, along the length of the bumper also having box-shaped section, with frontal gaps in which multilayer multi-span corrugated packages are located with an interference fit, “corrugated into corrugation” made of steel red-hot polished copper-plated corrugated tapes, between them laid smooth steel red-hot polished copper-plated tapes with greater than g thick corrugated ribbons on which the corrugated bags rest “corrugation top to corrugation top”, the tightness on the corrugation tops of each package is greater than the residual curvature of the corrugations f in the assembled package, and there are free sections at the ends of smooth ribbons, at the bumper and at the ends of a straight section of the body , the length of which is slightly greater than the slip of the end of each corrugated tape in the direction perpendicular to the axis of the car, with a frontal impact when the bags are completely straightened, and the ends of the body are bent to the car in such a way that between the inner wall of the cavity to accommodate the wheel and the bent end has a distance l, and the length of the bent end is less than the distance from the outer working surface of the housing to the wheel, and in the upper and lower shelves of the housing there are rectangular through holes through which the brackets welded to the bumper pass through the middle, with which it is attached to the car, and the size of the hole in the direction of the vehicle axis is larger than the corresponding size of the bearing surface of the bracket by 2n ₁ f where n ₁ is the number of packets in each front clearance, and the hole size in the direction perpendicular to the axis of the car is 2l larger than the response size of the bracket’s supporting surface, it differs in that the device consists of two devices mounted one above the other, the bumpers of which are rigidly fixed to the brackets common to both devices, with which both devices are attached to the car, the top the device is larger in height than the lower one, and the interference fit on the tops of the corrugations of its packages is selected from the condition of effective damping of the “average” and “strong” frontal and side impacts (together with the lower device), on the external working surfaces rhnostyah each device is fixed a coating of polypropylene or polyurethane with low density, up to 20 kg / m ^3, and the lower device protrudes from the upper along the perimeter of the external contour of the upper unit from the front side by the amount l _4, equal to the amount of deformation: total deformation of series-connected multilayer corrugated packages of the lower device required to effectively absorb “small” frontal impacts and deformation of the coating of the lower device body under the action of the frontal force amplitude of the maximum “small” impact, and on the sides by a value of l ₅ equal to the sum of the deformations required to effectively absorb the “small” side impacts, and the deformation of the lower device cover under the action of the amplitude of the maximum “small” side impact force, and corrugated in series packages of the lower device are placed only in its frontal gap between the outer wall of the body and the bumper with an interference fit on the corrugation tops of each package, selected from the condition of effective suppression of “small” frontal and side impacts c, and the thicknesses of the coatings and the number of packages connected in series and their parameters are selected so that, together with the corrugated packages of the upper device, they effectively absorb the “average” front and side impacts and “strong” side impacts, and when the corrugations of the packages located in frontal clearance at the outer wall of the upper device body, and the corrugated packages of the lower device, “strong” frontal impacts are effectively suppressed, and the full straightening of these packages of the upper and lower device occurs Odita simultaneously; the thickness of the smooth tapes installed between the corrugated packets of the upper and lower devices is selected from the condition of preservation of a corrugated packets in series with a strong oblique impact and the design compression scheme used for "strong" frontal impacts, and the upper and lower shelves of the lower device are also made rectangular through holes, through the middle part of which the brackets pass; the size of these holes in the direction of the axis of the car is l ₃ ≥n ₂ f ₁ , where n ₂ is the number of packages connected in series in the frontal gap of the lower device, f ₁ is the residual deflection of the corrugations of these packages; the size of these holes in the direction perpendicular to the axis of the car is 2l ₆ ≥2l ₁ , and l ₁ = l + l ₅ , where l ₁ is the distance from the bent end of the lower device body to the cavity wall where the car wheel is located, and the initial bends of the corrugations ribbons of corrugated bags f _{01 of the} upper device and f _{02 of the} lower device are selected so that when creating an interference fit on the tops of the corrugations of these packages, they are deformed without plastic deformation.

Наличие нижнего защитного устройства, самостоятельно работающего при «малых» фронтальных и боковых ударах, настроенного на эффективное гашение этих ударов, и верхнего защитного устройства, настроенного так, что вместе с нижним устройством оно эффективно гасит «средние» и «сильные» фронтальные и боковые удары, обеспечивает предлагаемому устройству эффективное гашение всех видов «малых», «средних» и «сильных» ударов и воздействующих на устройство фронтальных, боковых и косых ударов, ударов с различными коэффициентами перекрытия.The presence of a lower protective device that works independently with “small” frontal and side impacts, configured to effectively absorb these blows, and an upper protective device configured so that, together with the lower device, it effectively suppresses “medium” and “strong” frontal and side impacts , provides the proposed device with effective damping of all types of "small", "medium" and "strong" impacts and affecting the device frontal, side and oblique impacts, impacts with different coefficients of overlap.

Наличие же покрытия рабочих поверхностей предлагаемого устройства из полипропилена или полиуретана с малой плотностью снижает уровень серьезного травматизма среди пешеходов при наезде на них автомобиля с малой скоростью.The presence of the coating of the working surfaces of the proposed device from polypropylene or polyurethane with low density reduces the level of serious injuries among pedestrians when they hit a car at low speed.

Отметим, что предлагаемое устройство имеет тот же вертикальный размер, что и прототип, настроенный на эффективное гашение «сильного» фронтального удара.Note that the proposed device has the same vertical size as the prototype, configured to effectively absorb the “strong” frontal impact.

Кроме того, с целью улучшения внешнего вида предлагаемого устройства верхнее и нижнее устройства соединены декоративной гибкой, сминаемой при ударе полосой, выполненной из того же материала, что и покрытие, повторяющей обводы этих устройств и закрепленной (приклеенной) на покрытии заподлицо с ним.In addition, in order to improve the appearance of the proposed device, the upper and lower devices are connected by a decorative flexible band that is crushed upon impact by a strip made of the same material as the coating, repeating the contours of these devices and fixed (glued) to the coating flush with it.

Конструкция предлагаемого устройства поясняется рисунками:The design of the proposed device is illustrated by drawings:

на фиг.1 изображен вид сверху на предлагаемое устройство;figure 1 shows a top view of the proposed device;

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 вид по стрелке Б на фиг.2;figure 3 shows a view along arrow B in figure 2;

на фиг.4 - вариант исполнения предлагаемого устройства с гибкой декоративной полосой.figure 4 is an embodiment of the proposed device with a flexible decorative strip.

На фигурах автомобиль изображен тонкой линией как «обстановка» на сборочном чертеже, а пакеты для удобства чтения чертежа изображены условно.In the figures, the car is depicted by a thin line as the “situation” in the assembly drawing, and packages for the convenience of reading the drawing are depicted conditionally.

Предлагаемое бамперное защитное устройство автомобиля (см. фиг.1 и 2) состоит из двух бамперных защитных устройств 1 и 2, установленных друг на друга, так что нижнее устройство выступает из-под верхнего с фронтальной стороны на величину l₄ и с обоих боков на величину l₅ (см. выше).The proposed bumper protective device of the car (see figures 1 and 2) consists of two bumper protective devices 1 and 2, mounted on top of each other, so that the lower device protrudes from under the upper from the front side by a value of l ₄ and from both sides on value l ₅ (see above).

Верхнее защитное устройство 1 состоит из бампера 3, корпуса 4, пакетов 5, установленных с натягом во фронтальные зазоры 6 и 7 (см. фиг.1) между бампером 3 и корпусом 4, полипропиленового или полиуретанового покрытия 8 с малой плотностью до 20 кг/м³, закрепленного на наружных рабочих поверхностях корпуса 4.The upper protective device 1 consists of a bumper 3, housing 4, packages 5 installed with an interference fit in the frontal gaps 6 and 7 (see Fig. 1) between the bumper 3 and the housing 4, polypropylene or polyurethane coating 8 with a low density of up to 20 kg / m ³ mounted on the outer working surfaces of the housing 4.

Нижнее защитное устройство состоит из бампера 9, корпуса 10, пакета 11, установленного с натягом во фронтальный зазор 12 между бампером 9 и передней стенкой 13 корпуса 10, полипропиленового или полиуретанового покрытия 14 малой плотности.The lower protective device consists of a bumper 9, a housing 10, a package 11 installed with an interference fit in the frontal gap 12 between the bumper 9 and the front wall 13 of the housing 10, a low density polypropylene or polyurethane coating 14.

Бамперы 3 и 9 жестко скреплены со скобами 15 (см. фиг.2), которыми бамперы жестко скреплены с автомобилем болтами 16 (см. фиг.1), которые на фигуре изображены условно.Bumpers 3 and 9 are rigidly fastened with brackets 15 (see FIG. 2), with which bumpers are rigidly fastened with a car with bolts 16 (see FIG. 1), which are conventionally shown in the figure.

Бампер 3 верхнего устройства 1 (см. фиг.2) выполнен в виде прямой балки с поперечным прямоугольным коробчатым сечением и может быть изготовлен из двух стальных балок 17 и 18 с швеллерным сечением, сваренных друг с другом продольными швами.The bumper 3 of the upper device 1 (see Fig. 2) is made in the form of a straight beam with a transverse rectangular box section and can be made of two steel beams 17 and 18 with a channel section welded to each other with longitudinal seams.

Бампер 3 (см. фиг.2) располагается внутри корпуса 4 также с прямоугольным поперечным сечением. Корпус 4 выполнен из двух алюминиевых балок 19 и 20, жестко соединенных с помощью заклепок 21, которые дополнительно могут быть сварены торцевыми швами.The bumper 3 (see figure 2) is located inside the housing 4 also with a rectangular cross-section. The housing 4 is made of two aluminum beams 19 and 20, rigidly connected with rivets 21, which can be additionally welded with butt welds.

Для предохранения от выстреливания заклепок 21 при «сильных» ударах заклепочные швы закрыты накладками 22, приваренными к балкам 19 и 20.To protect against firing of rivets 21 in case of “strong” impacts, the rivet seams are closed by plates 22 welded to the beams 19 and 20.

Пакеты 5 (см. фиг.1 и 2) состоят из последовательно соединенных многослойных многопролетных гофрированных пакетов 23, набранных из стальных каленых шлифованных гофрированных омедненных лент 24 «гофр в гофр» и гладких стальных каленых шлифованных омедненных лент 25, установленных между пакетами 23, на которые эти пакеты опираются «вершина гофра к вершине гофра».Packages 5 (see FIGS. 1 and 2) consist of series-connected multilayer multi-span corrugated packets 23, assembled from steel red-hot polished corrugated copper-plated tapes 24 "corrugations per corrugation" and smooth steel red-hot polished copper-plated tapes 25, installed between the packets 23, on which these packages rely "top of the corrugation to the top of the corrugation."

Толщина гладких лент 25 больше толщины гофрированных лент 24 и выбирается из условия сохранения при «сильном» косом ударе последовательного соединения пакетов 23 и расчетной схемы сжатия этих пакетов, применяемой при «сильных» фронтальных ударах.The thickness of smooth ribbons 25 is greater than the thickness of corrugated ribbons 24 and is selected from the condition of preservation of a series connection of packets 23 during a strong oblique impact and the design compression scheme of these packets used for strong frontal impacts.

На концах гладких лент 25 и бампера 3 и ответных участках корпуса 4 (см. фиг.1) имеются свободные участки 26, величина которых больше проскальзывания конца лент 24 каждого пакета 23 при деформации сжатия при фронтальном ударе, равной f (при полном выпрямлении каждого пакета 23).At the ends of smooth ribbons 25 and bumper 3 and the reciprocal sections of the housing 4 (see FIG. 1) there are free sections 26, the magnitude of which is greater than the slippage of the end of the ribbons 24 of each packet 23 during compression deformation during a frontal impact equal to f (with full straightening of each packet 23).

Величина натяга каждого из пакетов 23 больше остаточного выгиба f, и начальный выгиб гофров пакета 23 f₀₁ выбран таким образом, чтобы при создании натяга гофры лент 24 этих пакетов деформировались упруго.The magnitude of the interference fit of each of the packages 23 is greater than the residual bend f, and the initial bend of the corrugations of the package 23 f _{01 is} selected so that when creating the interference of the corrugations of the tapes 24 of these packages are deformed elastically.

Все параметры пакетов 5 - количество параллельно соединенных пакетов 23 n₁, шаг t гофров, толщина лент 24 и 25, количество гофрированных лент 23 n, количество гофров этих лент m, натяг по вершинам гофров каждого пакета 23 и остаточный выгиб гофров f и, следовательно, начальный выгиб f₀, равный сумме натяга и начального выгиба, подбираются из условий эффективного гашения «сильного» удара вместе с нижним устройством, например такого, которому подвергают автомобиль при краш-испытаниях на фронтальный удар по системе EURO-NCAP или NCAP, и получения приемлемых габаритов устройства.All parameters of packages 5 are the number of packages 23 n ₁ connected in parallel, the step t of corrugations, the thickness of ribbons 24 and 25, the number of corrugated ribbons 23 n, the number of corrugations of these ribbons m, the tightness along the corrugations of each packet 23 and the residual bend of corrugations f, and therefore , the initial bend f ₀ , equal to the sum of the interference and the initial bend, are selected from the conditions of effective damping of the “strong” impact together with the lower device, for example, that which the car is subjected to during frontal crash tests on the EURO-NCAP or NCAP system, and obtaining acceptable abaritov device.

Балка 19 корпуса 4 (см. фиг.1) имеет концы 27, отогнутые к автомобилю. Длина концов 27 меньше расстояния от наружной стенки корпуса 4 до колеса и между концом 27 и стенкой полости автомобиля, где размещается колесо, расстояние равно l и выбирается из условий эффективного гашения (вместе с нижним устройством) «сильного» бокового удара, например такого, которому подвергают автомобиль при краш-испытаниях на боковой удар, и обеспечения приемлемых габаритов устройства.The beam 19 of the housing 4 (see figure 1) has ends 27, bent to the car. The length of the ends 27 is less than the distance from the outer wall of the housing 4 to the wheel and between the end 27 and the wall of the cavity of the car where the wheel is located, the distance is l and is selected from the conditions of effective damping (together with the lower device) of a “strong” side impact, such as expose the car to crash tests for side impact, and ensure acceptable dimensions of the device.

В нижней и верхней полках корпуса 4 выполнены прямоугольные сквозные отверстия 28 (см. фиг.1 и 2), через середины которых проходят скобы 15.In the lower and upper shelves of the housing 4, rectangular through holes 28 are made (see Figs. 1 and 2), through the middle of which the brackets 15 pass.

Размер отверстия 28 в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, больше толщины скобы 15 на два расстояния l (см. фиг.1), а в направлении вдоль оси автомобиля больше ответного размера скобы 15 на 2n₁f. В середине длины отверстия 28 выполнена прорезь 29 (см. фиг.1) с шириной, большей ширины скобы 15.The size of the hole 28 in the direction perpendicular to the axis of the vehicle is greater than the thickness of the bracket 15 by two distances l (see FIG. 1), and in the direction along the axis of the vehicle is larger than the corresponding size of the bracket 15 by 2n ₁ f. In the middle of the length of the hole 28, a slot 29 is made (see FIG. 1) with a width greater than the width of the bracket 15.

Наружная поверхность передней стенки корпуса 4 и частично его верхняя поверхность (см. фиг.1 и 2) закрыты покрытием 8, приклеенным к этим поверхностям.The outer surface of the front wall of the housing 4 and partially its upper surface (see Figs. 1 and 2) are covered by a coating 8 adhered to these surfaces.

Бампер 9 нижнего защитного устройства 2 выполнен также в виде прямой балки с поперечным коробчатым сечением и может быть изготовлен из двух стальных балок 29 и 30 (см. фиг.2) швеллерного сечения, сваренных продольными швами.The bumper 9 of the lower protective device 2 is also made in the form of a straight beam with a transverse box section and can be made of two steel beams 29 and 30 (see figure 2) of a channel section welded with longitudinal seams.

Бампер 9 расположен внутри корпуса 10 также коробчатого сечения, выполненного из двух алюминиевых балок 31 и 32, сваренных продольными швами.The bumper 9 is located inside the housing 10 is also box-shaped section made of two aluminum beams 31 and 32, welded by longitudinal seams.

Пакет 11 структурно аналогичен пакету 5 верхнего защитного устройства (см. фиг.1 и 2), но отличается от него значением параметров последовательно соединенных в нем пакетов 33. Толщина гладких лент 34 также выбирается из вышеописанных условий, а длина свободных участков 35 гладких лент 34, бампера 9 и ответных участков корпуса 10 (см. фиг.1) больше проскальзывания конца гофрированных лент 36 пакета 33 при его сжатии на величину f (при полном выпрямлении гофров каждого пакета 33).Package 11 is structurally similar to package 5 of the upper protective device (see FIGS. 1 and 2), but differs from it by the value of the parameters of packets 33 connected in series therein. The thickness of the smooth tapes 34 is also selected from the above conditions, and the length of the free sections 35 of smooth tapes 34 , the bumper 9 and the reciprocal sections of the housing 10 (see figure 1) more slippage of the end of the corrugated tapes 36 of the package 33 when it is compressed by an amount f (with full straightening of the corrugations of each package 33).

Натяг по вершинам гофров каждого пакета 33 выбирается из условия эффективного гашения «малых» боковых и фронтальных ударов, а величина начального выгиба гофров пакета 33 f₀₂ выбирается из условия, что при создании натяга в гофрированных лентах 36 не происходит пластических деформаций.The interference fit on the corrugation tops of each packet 33 is selected from the condition of effective suppression of “small” side and frontal impacts, and the initial bending of the corrugations of packet 33 f ₀₂ is selected from the condition that when plastic interference is created in the corrugated ribbons 36.

Количество пакетов 33 n₂, число гофрированных лент 36 в них n₃, толщина этих лент h₁, шаг гофров t₁ и количество гофров этих лент m₁ выбираются из условий эффективного гашения «малых» фронтальных ударов нижним устройством 2 и «средних» и «сильных» фронтальных ударов совместной деформацией верхнего 1 и нижнего 2 устройств и условия одновременного достижения полного выпрямления гофров пакетами 23 и 33.The number of packets 33 n ₂ , the number of corrugated tapes 36 in them n ₃ , the thickness of these tapes h ₁ , the corrugation pitch t ₁ and the number of corrugations of these tapes m ₁ are selected from the conditions of effective suppression of “small” frontal impacts by the lower device 2 and “medium” and “Strong” frontal impacts by the joint deformation of the upper 1 and lower 2 devices and the conditions for the simultaneous achievement of full straightening of the corrugations in packets 23 and 33.

Балка 31 имеет также отогнутые к автомобилю концы 37 (см. фиг.1) с той же длиной, что и у концов 27, и расстояние их от стенки полости автомобиля, в которой размещается колесо, равно l₁≥l+l₄.The beam 31 also has ends 37 bent toward the car (see FIG. 1) with the same length as ends 27, and their distance from the wall of the cavity of the vehicle in which the wheel is located is l ₁ ≥l + l ₄ .

Выступание нижнего устройства 2 из-под верхнего устройства 1 по бокам верхнего устройства l₄ выбирается из условия эффективного гашения «малых» боковых ударов, а расстояние выступания нижнего устройства в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, l₅≥n₂у₁+δ₁, где δ₁ - деформация покрытия 14 в момент, когда включается в работу верхнее устройство 1, и у₁ - деформация гофров каждого пакета 33 в этот же момент. В нижней и верхней полках корпуса 10 (см. фиг.3) также выполнены прямоугольные сквозные отверстия 38 с прорезями 39. Размер каждого отверстия 38 в направлении, перпендикулярном оси автомобиля, на 2l₆ больше толщины скобы 15 (см. фиг.3), где l₆≥l₁, а размер отверстия в направлении оси автомобиля l₃≥n₂f₁ при полном выпрямлении гофрированных пакетов 33.The protrusion of the lower device 2 from under the upper device 1 on the sides of the upper device l ₄ is selected from the condition of effective damping of “small” side impacts, and the distance of the protrusion of the lower device in the direction perpendicular to the axis of the car, l ₅ ≥n ₂ at ₁ + δ ₁ , where δ ₁ is the deformation of the coating 14 at the moment when the upper device 1 is turned on, and ₁ is the deformation of the corrugations of each packet 33 at the same moment. In the lower and upper shelves of the housing 10 (see figure 3) also made rectangular through holes 38 with slots 39. The size of each hole 38 in the direction perpendicular to the axis of the car is 2l ₆ more than the thickness of the bracket 15 (see figure 3), where l ₆ ≥l ₁ , and the size of the hole in the direction of the axis of the car is l ₃ ≥n ₂ f ₁ with full straightening of the corrugated packets 33.

Размер прорези 39 больше толщины скобы 15.The size of the slot 39 is greater than the thickness of the bracket 15.

Скобы 15 выполнены с прямоугольными площадками 40 и 41 (см. фиг.2 и 3). Площадка 40 нужна для усиления крепления скобы 15 к бамперу 9, а площадка 41 служит направляющими при смещении верхнего 1 и нижнего 2 устройств при фронтальном ударе. Эти площадки увеличивают жесткость и прочность скоб 15.The brackets 15 are made with rectangular platforms 40 and 41 (see figure 2 and 3). The platform 40 is needed to strengthen the fastening of the bracket 15 to the bumper 9, and the platform 41 serves as guides when the upper 1 and lower 2 devices are displaced during a frontal impact. These pads increase the stiffness and strength of the staples 15.

Кроме того, на покрытиях 8 верхнего 1 и 14 нижнего 2 устройств может быть закреплена заподлицо с покрытием декоративная сминаемая полоса 42 (см. фиг.4) из того же материала, что и покрытия.In addition, on the coatings 8 of the upper 1 and 14 of the lower 2 devices, a decorative crease strip 42 (see FIG. 4) of the same material as the coating can be flush mounted with the coating.

Сборка предлагаемого бамперного защитного устройства выполняется в следующей последовательности.Assembly of the proposed bumper protective device is performed in the following sequence.

Скобы 15 привариваются к балке 18 бампера 3. Затем собирают бампер 3 свариванием балок 17 и 18. Затем сваривают балки 29 и 30, образующие бампер 9, и приваривают его к скобам 15.The brackets 15 are welded to the beam 18 of the bumper 3. Then the bumper 3 is assembled by welding the beams 17 and 18. Then the beams 29 and 30, which form the bumper 9, are welded and welded to the brackets 15.

На бампер 3 устанавливают предварительно собранные пакеты 5. Затем на бампер 3 и пакеты 5 устанавливают балку 19 с закрепленным на ней покрытием 8 и балку 20. В специальном приспособлении создают требуемый натяг пакетов 23 сжатием балок 19 и 20 и в этом зафиксированном положении скрепляют балки 19 и 20 заклепками 21. На собранный таким образом корпус 4 устанавливают накладки 22, которые приваривают к корпусу 4.On the bumper 3, pre-assembled packages 5 are installed. Then, on the bumper 3 and packages 5, a beam 19 with a coating 8 fixed on it and a beam 20 is installed. In the special device, the required tightness of the packages 23 is created by compressing the beams 19 and 20, and the beams 19 are fastened in this fixed position and 20 with rivets 21. On the thus assembled body 4, pads 22 are mounted, which are welded to the body 4.

Эта сварка может быть осуществлена прерывистым швом.This welding can be done by intermittent seam.

На этом сборка верхнего защитного устройства 1 заканчивается. Затем продолжают собирать нижнее защитное устройство. На бампер 9 устанавливают предварительно собранный пакет 11. Затем устанавливают балки 31 и 32 и в специальном приспособлении создают требуемый натяг по вершинам гофров пакета 11, сжимая его балками 31 и 32. Затем сваривают балки 31 и 32 друг с другом. Этим заканчивается сборка нижнего защитного устройства 2 и всего бамперного защитного устройства.This assembly of the upper protective device 1 ends. Then continue to assemble the lower protective device. A pre-assembled package 11 is installed on the bumper 9. Then the beams 31 and 32 are installed and the required fit is created on the tops of the corrugations of the package 11 in a special device, compressing it with beams 31 and 32. Then the beams 31 and 32 are welded together. This completes the assembly of the lower protective device 2 and the entire bumper protective device.

При выполнении сварочных работ на этапах сборки, когда пакеты уже установлены в устройство, необходимо следить за тем, чтобы температура пакетов 5 и 11 не поднималась выше 300°С. Затем, если это требуется, наклеивают декоративную полосу 42.When performing welding work at the assembly stages, when the packages are already installed in the device, it is necessary to ensure that the temperature of packages 5 and 11 does not rise above 300 ° C. Then, if required, paste the decorative strip 42.

Предлагаемое бамперное защитное устройство работает следующим образом: при «малых» фронтальном и боковом ударах работает только нижнее устройство 2. При «средних» и «сильных» ударах работают совместно верхнее 1 и нижнее 2 устройства.The proposed bumper protective device works as follows: with "small" frontal and side impacts, only the lower device 2 works. With "medium" and "strong" impacts, the upper 1 and lower 2 devices work together.

Кинетическая энергия удара рассеивается за счет работы сил сухого трения на контактных поверхностях пакетов 5 и 11 при взаимных проскальзываниях гофрированных лент пакетов друг относительно друга и при проскальзывании вершин их гофров по гладким лентам, корпусам 4 и 10 и бамперам 3 и 9.The kinetic energy of the shock is dissipated due to the work of the dry friction forces on the contact surfaces of the packets 5 and 11 when the corrugated tapes of the packets mutually slip relative to each other and when the vertices of their corrugations slip on smooth ribbons, bodies 4 and 10, and bumpers 3 and 9.

Кинетическая энергия удара при пластических деформациях элементов защитного устройства и деталей автомобиля рассеивается также за счет энергии, потраченной на эти деформации устройства. Оставшаяся часть кинетической энергии тратится на создание запаса потенциальной энергии при упругой деформации пакетов и других деталей защитного устройства и автомобиля.The kinetic energy of impact during plastic deformations of the elements of the protective device and car parts is also dissipated due to the energy spent on these deformations of the device. The rest of the kinetic energy is spent on creating a reserve of potential energy during the elastic deformation of packages and other parts of the protective device and the car.

Преимуществами предлагаемых бамперных устройств являются: их универсальность - они могут быть поставлены на любую модель легкового автомобиля, при этом не ухудшая экстерьер автомобиля. Причем дизайн этих устройств разрабатывают конструкторы автомобиля (постановку на устройство противотуманных фар, поворотников, сцепок, выполнение выштамповок для установки номеров и т.д.); эффективное гашение как «малых», так и «средних» и «сильных» фронтальных и боковых ударов и, следовательно, эффективное гашение всех видов косых ударов и ударов с различными коэффициентами перекрытия. По сравнению со штатными бамперами современных легковых автомобилей, выполненными из прочных полимерных материалов, рассеивающих энергию за счет внутреннего трения (эти бамперы, рассеивают за счет трения в сотни раз большую энергию, чем остальные), предлагаемые устройства в десятки и сотню раз рассеивают больше кинетической энергии удара за счет работы сил сухого трения при взаимном проскальзывании контактирующих элементов устройства (за счет конструкционного демпфирования).The advantages of the proposed bumper devices are: their versatility - they can be put on any model of a car, without compromising the exterior of the car. Moreover, the design of these devices is developed by car designers (setting fog lights, turn signals, couplings on the device, making stampings for setting numbers, etc.); effective damping of both “small” and “medium” and “strong” frontal and side impacts and, therefore, effective damping of all types of oblique impacts and impacts with different overlap coefficients. Compared with the standard bumpers of modern cars made of durable polymer materials that dissipate energy due to internal friction (these bumpers dissipate hundreds of times more energy due to friction than the others), the proposed devices dissipate tens and hundreds of times more kinetic energy impact due to the work of dry friction forces during the mutual slipping of the contacting elements of the device (due to structural damping).

Кроме того, штатные бамперы и предлагаемые бамперные защитные устройства рассеивают энергию за счет пластических деформаций.In addition, standard bumpers and the proposed bumper protective devices dissipate energy due to plastic deformations.

Отметим, что у штатных бамперов этот вид рассеянной энергии является основным и даже при «малых» ударах эти бамперы пластически гнутся и приходят в негодность.Note that for regular bumpers this type of dissipated energy is the main one and even with “small” impacts, these bumpers are bent plastic and become unusable.

Эти устройства расчетны, т.е. их требуемые параметры могут быть определены расчетом.These devices are rated, i.e. their required parameters can be determined by calculation.

В случае наличия конечноэлементной модели автомобиля, а такие модели имеются у ряда зарубежных фирм, может быть рассчитана 3D-картина аварии автомобиля.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.

Расчетность предлагаемых устройств является весьма важным положительным качеством, так как экспериментальный подбор параметров устройства весьма дорог.The calculation of the proposed devices is a very important positive quality, since the experimental selection of device parameters is very expensive.

Предлагаемые бамперные защитные устройства технологичны, и технология их изготовления не будет сложной как при массовом, так и серийном и индивидуальном их производстве.The proposed bumper protective devices are technologically advanced, and the technology for their manufacture will not be complicated both in mass production and in serial and individual production.

А это значит, что цена постановки предлагаемого устройства на автомобиль будет вполне приемлема для автовладельцев с небольшим достатком.And this means that the price of setting the proposed device on a car will be quite acceptable for car owners with a small income.

Наличие полипропиленового или полиуретанового покрытия с малой плотностью снижает уровень травмоопасности пешеходов при наезде на них автомобиля с небольшой скоростью.The presence of a polypropylene or polyurethane coating with a low density reduces the level of injury to pedestrians when they hit a car at a low speed.

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

Предлагаемые устройства могут ставиться на находящиеся в эксплуатации автомобили, в том числе крепиться на так называемые «кенгурятники».The proposed devices can be placed on vehicles in use, including those mounted on so-called “kenguryatniks”.

В заключение отметим, что задача повышения пассивной безопасности автомобиля является одной из важнейших в автомобилестроении во всем мире.In conclusion, we note that the task of increasing the passive safety of the car 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 аварийных ситуаций защитить водителя и пассажиров от серьезного травмирования или даже от летального исхода.The proposed designs of bumper protective devices can significantly increase the level of passive safety of cars and in a number of emergency situations protect the driver and passengers from serious injury or even death.

Claims

1. A bumper protective device of a car, comprising a bumper made in the form of a straight beam of box-shaped cross-section, located inside the housing, along the length of the bumper, also having a box-shaped section, with frontal side gaps, in which are multi-layered multi-span corrugated bags assembled from steel red-hot polished copper-plated corrugated corrugated tapes "corrugation in corrugation", between them laid smooth steel red-hot polished copper-bonded copper-plated tapes with a thickness greater than that of corrugated tapes Some corrugated packages are supported by “corrugation top to corrugation top”, the tightness on the corrugation tops of each package is greater than the residual bending of corrugations f in the assembled package, and there are free sections at the ends of smooth ribbons, at the bumper and at the ends of the straight section of the body, the length of which is slightly longer Slip the end of each corrugated tape in the direction perpendicular to the axis of the car, with a frontal impact when the bags are completely straightened, and the ends of the body are bent to the car so that between the inner wall of the cavity I place the wheel and the bent end has a distance l, and the length of the bent end is less than the distance from the outer working surface of the casing to the wheel, and in the upper and lower shelves of the casing there are rectangular through holes, through the middle of which there are brackets welded to the bumper with which it is attached to car, and the size of the hole in the direction of the axis of the car is larger than the corresponding size of the bearing surface of the bracket by 2n ₁ f, where
n ₁ is the number of packets in each lateral gap, and the size of the hole in the direction perpendicular to the axis of the car is 2l larger than the response size of the bracket’s bearing surface, characterized in that the device consists of two devices mounted one above the other, the bumpers of which are rigidly fixed to common for both devices, the brackets with which both devices are attached to the car, the upper device is larger in height than the lower one, and the interference fit on the tops of the corrugations of its packages is selected from the condition of effective damping of “strong” frontal and side impacts (cm naturally with the lower device), on the outer working surfaces of each of the devices a coating of polypropylene or polyurethane with a low density of up to 20 kg / m ^{3 is} fixed, and the lower device protrudes from the upper side around the entire perimeter of the outer contours of the upper device by l ₄ equal to the amount of deformation: total deformation of serially connected multi-ply corrugated lower unit packages required for effective quenching "small" frontal impacts, and the deformation of the lower coating device under the influence of the amplitude strength of the front maximum "small" pin, and at the sides by an amount l ₅ equal to the amount of deformation - desired effective quenching "small" side impacts, and the deformation coating the lower unit by a force of amplitude maximum of "small" side impact, and serially connected corrugated packages of the lower device are placed only in its frontal gap between the outer wall of the housing and the bumper with an interference fit on the corrugation tops of each package selected from the condition of effective blanking I have “small” frontal and side impacts, and the coating thicknesses and the number of packages connected in series and their parameters are selected so that, together with the corrugated packages of the upper device, they effectively “absorb” the “average” frontal and side impacts and “strong” side impacts, and with full straightening of the corrugations of the packages located in the gap near the outer wall of the upper device body and corrugations of the packages of the lower device, “strong” frontal impacts are effectively suppressed, moreover, full straightening of these packages of the upper and lower th device occurs simultaneously, and the initial arching corrugated packages f ₀₁ of the upper device and f ₀₂ - lower device is selected so that when creating a preload on the tops of the corrugations of these packages are deformed without plastic deformation, and the thickness of the smooth belts installed between the upper and lower device packages , are selected from the condition of conservation in the case of a “strong” oblique impact of the sequential connection of corrugated packets and the design compression scheme used for “strong” frontal impacts, and in the upper and lower floors The holes of the case of the lower device also have rectangular through holes, through the middle part of which the brackets pass, and the size of these holes in the direction of the vehicle axis is l ₃ ≥n ₂ f ₁ , where n ₂ is the number of packets connected in series in the frontal gap of the lower device, f ₁ - the residual deflection of the corrugations of these packets and the size of these holes in the direction perpendicular to the axis of the car, by 2l ₆ ≥2l ₁ and l ₁ = l + l ₅ , where
l ₁ - the distance from the bent end of the lower device body to the wall of the cavity where the car wheel is located.

2. The bumper protective device of the car according to claim 1, characterized in that the upper and lower devices are connected by a decorative, flexible strip that is crushed upon impact, made of the same material as the coating, repeating the contours of these devices, and fixed (glued) to cover flush with it.