RU2538826C1

RU2538826C1 - Vehicle bumper

Info

Publication number: RU2538826C1
Application number: RU2013132583/11A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013132583A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed bumper comprises shock bar flexible secured at the body with the help of side guides and mid straining elements. The latter are composed of a system of steel corrugated and U-curved bellows partially filled with thick antifreeze and sealed at their ends. Bed of every bellow is squeezed between the planes of two plates with the help of opposite recesses made along one edge of said plates. Said recesses feature hemispherical cross-section and outlined as lower part of curved bellows. Said plates are stacked to face by bellow upper part aforesaid bar, said stack being rigidly secured by opposite part to the body. Upper free ends of bellows are brought in contact with the bar inner surface.

EFFECT: higher safety at collisions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для гашения кинетической энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.The invention relates to devices for suppressing the kinetic energy of an impact in a collision of a vehicle with an obstacle.

Известен энергопоглощающий бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на кузове наружную подвижную и внутреннюю неподвижную рамы, соединенные цилиндрическими винтовыми пружинами сжатия и снабженный устройством для фиксации винтовых пружин в сжатом состоянии /см. а.с. СССР №116264, кл. B60R, 19/18, 1984 [1]/.Known energy-absorbing bumper of the vehicle, containing mounted on the body of the outer movable and inner fixed frame connected by coil compression springs and equipped with a device for fixing coil springs in a compressed state / see A.S. USSR No. 116264, class B60R, 19/18, 1984 [1] /.

Недостатком известного устройства, реализующего пассивный метод обеспечения безопасности путем преобразования кинетической энергии удара в потенциальную энергию сжатых пружин, является его низкая эффективность, что объясняется самим пассивным принципом действия устройства, отсутствием в конструкции элементов с высокой степенью энергопоглощения /с высокой энергоемкостью/.A disadvantage of the known device that implements the passive method of ensuring safety by converting the kinetic energy of the impact into the potential energy of the compressed springs is its low efficiency, which is explained by the passive principle of the device’s operation, the absence of elements with a high degree of energy absorption / with high energy intensity / in the design.

Известны также энергопоглощающие бамперы для систем обеспечения пассивной безопасности транспортных средств, содержащие закрепленные на опорной панели и раме в передней части кузова ячеистую облицовку из упругопластического материала с ячейками, образованными ребрами, армированными снаружи сеткой и заполненными полимерными пеноматериалами /см. а.с. СССР №965840, кл. B60R 19/08; B62D 25/08, 1980 [2]; а.с. СССР №1500529, кл. B60R 19/03, B62D 25/08, 1987 [3]/.Also known are energy-absorbing bumpers for systems for ensuring passive safety of vehicles, comprising cellular lining of an elastoplastic material fixed to a support panel and a frame in the front of the body with cells formed by ribs reinforced with a mesh outside and filled with polymer foams / cm. A.S. USSR No. 965840, cl. B60R 19/08; B62D 25/08, 1980 [2]; A.S. USSR No. 1500529, cl. B60R 19/03, B62D 25/08, 1987 [3] /.

Недостатками известных устройств является их сравнительно низкая эффективность защиты при серьезных ударных столкновениях транспортного средства с препятствием и другим транспортным средством, характеризующихся малой продолжительностью и значительной кинетической энергией удара. Это объясняется тем, что сама реализация устройствами пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации энергии удара в упругопластических элементах бампера кардинально решить вопросы защиты при указанном характере ударных взаимодействий не позволяет.The disadvantages of the known devices is their relatively low protection efficiency in case of serious shock collisions of a vehicle with an obstacle and another vehicle, characterized by a short duration and significant kinetic energy of the impact. This is explained by the fact that the implementation of the passive safety method by devices due to absorption and dissipation of impact energy in elastoplastic bumper elements does not fundamentally solve the protection issues with the indicated nature of impact interactions.

Кроме того, известен энергопоглощающий бампер транспортного средства, выполненный в виде внутреннего опорного и внешнего подвижного звеньев рамочной конструкции, обтянутых эластичным покрытием и кинематически связанных между собой с образованием сложного рычажного механизма в виде прямых и обратных ножниц /см. а.с. СССР №1532375, кл. B60R 19/18, E02B 3/22, 1988 [4]/, обеспечивающий рациональное перераспределение площади контактирующих поверхностей.In addition, the energy-absorbing bumper of the vehicle is known, made in the form of an internal support and external movable links of a frame structure, covered with an elastic coating and kinematically connected to each other with the formation of a complex linkage in the form of forward and reverse scissors / cm. A.S. USSR No. 1532375, class B60R 19/18, E02B 3/22, 1988 [4] /, providing a rational redistribution of the area of contacting surfaces.

Недостатками известного устройства является сложность конструкции, громоздкость, ограниченные возможности применения.The disadvantages of the known device is the design complexity, bulkiness, limited application.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является энергопоглощающий бампер транспортного средства, содержащий ударный брус, укрепленный на кузове с помощью боковых направляющих и толкателей, упруго установленных с помощью пакетов деформирующихся элементов в полостях лонжеронов рамы, связанных между собой поперечинами /см. а.с. СССР №664544, кл. B60R 19/08, F16F 13/00, 1972 [5]/, и принятый за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is an energy-absorbing bumper of the vehicle, containing a shock bar mounted on the body using side guides and pushers, elastically mounted using packages of deformable elements in the cavities of the frame side members connected by cross members / cm. A.S. USSR No. 664544, class B60R 19/08, F16F 13/00, 1972 [5] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются сравнительно низкая эффективность защиты транспортного средства при серьезных ударных столкновениях с препятствием вследствие реализации им пассивного метода обеспечения безопасности, при котором гашение кинетической энергии удара в данном устройстве обеспечивается за счет поглощения энергии удара при упругопластических деформациях пакетов элементов и ее ударного рассеяния в материале элементов.The disadvantages of the prototype device are the relatively low efficiency of vehicle protection in severe shock collisions with an obstacle due to its implementation of a passive safety method, in which the kinetic energy of the shock is extinguished in this device due to the absorption of shock energy during elastoplastic deformations of the packet of elements and its shock dispersion material elements.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой и технологичной конструкции энергопоглощающего бампера транспортного средства, обладающего повышенной эффективностью гашения кинетической энергии удара при столкновениях за счет реализации активного метода обеспечения безопасности путем обратного гидродинамического воздействия на воспринимающий удар подвижный элемент непосредственно в момент удара.The essence of the invention is to create a relatively simple and technologically advanced design of an energy-absorbing bumper of a vehicle with high efficiency of suppressing the kinetic energy of impact in collisions due to the implementation of an active method of ensuring safety by reversing the hydrodynamic effect on a shock-absorbing moving element immediately at the moment of impact.

Технический результат - повышение эффективности защиты транспортного средства при его столкновениях с препятствием за счет активного гашения кинетической энергии удара.The technical result is an increase in the protection efficiency of a vehicle in its collisions with an obstacle due to the active quenching of the kinetic energy of the impact.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном энергопоглощающем бампере транспортного средства, содержащем ударный брус, упруго закрепленный на кузове с помощью боковых направляющих и промежуточных деформирующихся элементов, особенность заключается в том, что промежуточные деформирующиеся элементы выполнены в виде системы стальных, гофрированных и изогнутых в U-образную форму сильфонов, частично заполненных вязкой, морозоустойчивой жидкостью и герметично закрытых по концах, основание каждого из которых зажато между плоскостями двух пластин с помощью выполненных вдоль одного края пластин последовательности оппозитных углублений с полукруглым поперечным сечением, имеющих контур нижней части изогнутых сильфонов, при этом пластины жестко соединены плоскостями в пакет, обращенный к брусу стороной с выступающими из него наружу верхними частями сильфонов и жестко прикрепленный к кузову своей противоположной стороной, а верхние свободные концы сильфонов введены в силовой контакт с внутренней поверхностью бруса.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the well-known energy-absorbing bumper of the vehicle containing a shock bar, elastically mounted on the body using side guides and intermediate deformable elements, the feature is that the intermediate deforming elements are made in the form of a steel corrugated system and bellows bent into a U-shape, partially filled with a viscous, frost-resistant liquid and hermetically sealed at the ends, based each of which is sandwiched between the planes of two plates with the help of a sequence of opposed recesses with a semicircular cross section made along one edge of the plates and having a contour of the lower part of curved bellows, the plates being rigidly connected by planes into a packet facing the beam with the upper protruding side outward parts of the bellows and rigidly attached to the body with its opposite side, and the upper free ends of the bellows are brought into force contact with the inner surface of the beam.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично указано предлагаемое устройство на виде сверху с продольным разрезом; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically indicates the proposed device in a plan view with a longitudinal section; figure 2 is a section along aa in figure 1.

Энергопоглощающий бампер транспортного средства содержит ударный брус 1, упруго укрепленный в передней части кузова 2 транспортного средства с помощью боковых направляющих 3 и промежуточных деформирующихся элементов 4. При этом промежуточные деформирующиеся элементы 4 выполнены в виде системы стальных, гофрированных и изогнутых в U-образную форму сильфонов, частично заполненных вязкой морозоустойчивостью жидкостью 5 и герметично закрытых по концам. Основание /участок нижней части/ каждого из U-образных сильфонов 4 зажато между плоскостями двух пластин 6 с помощью выполненных вдоль одного края каждой из пластин 6 последовательности оппозитных /расположенных симметрично напротив друг друга/ углублений 7 с полукруглым поперечным сечением, имеющих контур вышеуказанного участка нижней части изогнутых сильфонов 4. При этом пластины 6 жестко соединены плоскостями с помощью винтов 8 в единый пакет, обращенный к брусу 1 стороной с выступающими из него наружу верхними частями сильфонов 4, и жестко прикрепленный к кузову 2 своей противоположной стороной винтами 9, причем верхние, свободные концы сильфонов 4 введены в силовой контакт с внутренней поверхностью бруса 1, то есть упруго к ней поджаты. Таким образом, в пакет входят несколько пар /на фиг.2 показаны две пары и часть третьей/ собранных в вертикальном направлении пластин 6, при этом между пластинами 6 каждой пары последовательно в горизонтальных плоскостях /см. фиг.1/ зажаты также несколько сильфонов 4 /на фиг.1 показаны два таких сильфона/. В результате упругий контакт со свободными концами сильфонов 4 осуществлен по всей внутренней поверхности бруса 1. В качестве вязкой морозоустойчивой жидкости 5 использовано жидкое минеральное индустриальное масло общего назначения типа И-12А. /ГОСТ 20799-75/, имеющее динамическую вязкость порядка n=100 мПа·с и температуру застывания не выше -30°C /при использовании специальных добавок в случае необходимости эта температура может быть понижена до -50°C/. В качестве запасного варианта может быть использована жидкая специальная консистентная водоморозоустойчивая смазка УТВ-МА.The energy-absorbing bumper of the vehicle contains a shock bar 1, elastically mounted in front of the vehicle body 2 with the help of side guides 3 and intermediate deforming elements 4. In this case, the intermediate deforming elements 4 are made in the form of a system of steel, corrugated and U-shaped bellows partially filled with viscous frost resistance liquid 5 and hermetically closed at the ends. The base / section of the lower part / of each of the U-shaped bellows 4 is sandwiched between the planes of the two plates 6 with the help of a sequence of opposed / symmetrically opposite each other / recesses 7 with a semicircular cross section made along the same edge of each of the plates 6 having a contour of the aforementioned section of the bottom bent bellows parts 4. In this case, the plates 6 are rigidly connected by planes with screws 8 into a single package facing the beam 1 with the upper parts of the bellows 4 protruding outward and the gesture attached to the body of its two opposite side screws 9, wherein the upper free ends of bellows 4 introduced in force contact with the inner surface of the timber 1, i.e. resiliently urged thereto. Thus, several pairs are included in the package / Fig. 2 shows two pairs and a part of the third / in the vertical direction of the plates 6, while between the plates 6 of each pair in series in horizontal planes / cm. figure 1 / also clamped several bellows 4 / figure 1 shows two such bellows /. As a result, elastic contact with the free ends of the bellows 4 is made over the entire inner surface of the beam 1. As a viscous, frost-resistant fluid 5, general-purpose liquid industrial mineral oil of the I-12A type is used. / GOST 20799-75 /, with a dynamic viscosity of the order of n = 100 MPa · s and pour point not higher than -30 ° C / when using special additives, if necessary, this temperature can be lowered to -50 ° C /. As a fallback, UTV-MA liquid special grease and frost-resistant grease can be used.

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

Воздействие на брус 1 при столкновении транспортного средства с препятствием ударных нагрузок немедленно приводит к возникновению сложных пространственных связанных продольно-изгибных упругих перемещений верхних, выступающих из пакета пластин 6 частей сильфонов 4 вместе с частично заполняющей полости сильфонов 4 жидкостью 5. Такие перемещения приводят к деформациям тела сильфонов 4 вместе с жидкостью 5, а также к перемещениям жидкости 5 относительно сильфонов, то есть к утолщению одной ветви U-образного сильфона 4 при соответствующем утоньшении другой ветви. В результате этого происходит эффективное поглощение и диссипация кинетической энергии удара в упругом материале сильфонов 4 и в вязкой жидкости 5, рассеяние энергии при смещении жидкости 5 относительно стенок гофрированного сильфона 4, представляющих для жидкости значительное гидравлическое сопротивление. Такие деформации сильфонов 4 с жидкостью 5 в момент удара приводят к тому, что: а/ за счет продольной подвижности ударного бруса 1 в боковых направляющих 3 с возможностью его отклонений от осевого движения в горизонтальной плоскости при одновременной высокой изгибной податливостью сильфонов 4 в поперечных направлениях любой косой или фронтальный удар бруса 1 сразу же трансформируется в более безопасный для кузова 2 скользящий удар; б/ любой удар в брус 1 в зоне его контакта с одной из ветвей любого сильфона 4 немедленно за счет изгибных деформаций данного сильфона 4 и смещения в нем жидкости 5 передается в зону контакта с брусом 1 другой его ветви, то есть происходит эффективное перераспределение площади соударяющихся поверхностей; в/ увеличение площади сильфона 4 в процессе удара позволяет достигнуть прогрессирующего /нелинейного/ возрастания силы сопротивления удару и поглощения его энергии на участке перемещения бруса 1; г/ выполнение сильфонов 4 U-образной формы с заполнением их жидкостью приводит, что самое главное, при ударном воздействии в зону контакта одной из ветвей сильфона 4 к противофазному смещению жидкости 5 в обеих ветвях, что вызывает обратное динамическое воздействие на брус 1 /обратный удар/ второй ветви по отношению к первой, то есть обуславливает активное динамическое гашение кинетической энергии удара, реализуя тем самым классический вариант активного способа гашения ударов путем противофазного воздействия на источник возмущения.The impact on the beam 1 in the collision of the vehicle with an obstacle of shock loads immediately leads to complex spatial associated longitudinal-bending elastic displacements of the upper protruding from the package of plates 6 of the parts of the bellows 4 together with partially filling the cavity of the bellows 4 with the liquid 5. Such movements lead to deformations of the body bellows 4 together with the liquid 5, as well as to the movements of the liquid 5 relative to the bellows, that is, to the thickening of one branch of the U-shaped bellows 4 with the corresponding loss shenii other branch. As a result of this, effective absorption and dissipation of the kinetic energy of the shock occurs in the elastic material of the bellows 4 and in the viscous fluid 5, energy dissipation when the fluid 5 is displaced relative to the walls of the corrugated bellows 4, which represent significant hydraulic resistance for the fluid. Such deformations of bellows 4 with liquid 5 at the moment of impact lead to the fact that: a) due to the longitudinal mobility of the impact beam 1 in the side guides 3 with the possibility of deviations from axial movement in the horizontal plane with simultaneous high bending flexibility of the bellows 4 in the transverse directions, any an oblique or frontal impact of the beam 1 immediately transforms into a more secure sliding impact for the body 2; b) any blow to the beam 1 in the zone of its contact with one of the branches of any bellows 4 immediately due to the bending deformations of the bellows 4 and the displacement of the liquid 5 in it is transferred to the zone of contact with the beam 1 of its other branch, that is, an effective redistribution of the colliding area occurs surfaces; in / increase in the area of the bellows 4 during the impact allows you to achieve a progressive / non-linear / increase in the force of resistance to shock and absorption of its energy in the area of movement of the beam 1; g / implementation of U-shaped bellows 4 with filling them with liquid leads, most importantly, when impacting into the contact zone of one of the branches of the bellows 4 to the antiphase displacement of the liquid 5 in both branches, which causes a dynamic inverse effect on the beam 1 / reverse impact / of the second branch with respect to the first, that is, it determines the active dynamic quenching of the kinetic energy of the shock, thereby realizing the classic version of the active method of quenching shock by antiphase action on the source of disturbance.

По мнению заявителя, предложенная конструкция бампера проста, технологична, может быть использована в тех или иных частных вариантах в разнообразных моделях транспортных средств, обеспечивая при этом возможность достижения высокой степени защиты транспортного средства от ударов при его столкновениях с препятствиями и другими транспортными средствами.According to the applicant, the proposed bumper design is simple, technologically advanced, can be used in particular private options in various vehicle models, while ensuring the possibility of achieving a high degree of protection of the vehicle from shock when it collides with obstacles and other vehicles.

Claims

An energy-absorbing bumper of a vehicle, containing a shock bar, elastically mounted on the body with the help of side guides and intermediate deformable elements, characterized in that the intermediate deformable elements are made in the form of a system of steel, corrugated and U-shaped bellows partially filled with a viscous frost-resistant fluid and hermetically closed at the ends, the base of each of which is sandwiched between the planes of two plates with the help of plates made along one edge of the plates consistency of opposed recesses with a semicircular cross-section having a contour of the lower part of curved bellows, while the plates are rigidly connected by planes in a package facing the beam with the upper parts of the bellows protruding outward and rigidly attached to the body with its opposite side, and the upper free ends of the bellows introduced into force contact with the inner surface of the timber.