RU2565465C1

RU2565465C1 - Device for emergency brake application

Info

Publication number: RU2565465C1
Application number: RU2014134477/11A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2015-10-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: claimed device comprises two tanks for fluid communicated via channel incorporating the valve collapsible at definite pressure. One of said tanks is composed by bumper installed at vehicle body front while said tank is composed of closed sealed chamber of elastic material fitted inside elastic closed bag of thick studded rubber. Tank with bag are secured by its top part at vehicle body load-bearing frame lower surface. At valve collapse at collision and bag inflation, its outer surface studs get in contact with road surface.

EFFECT: higher safety of operation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для активного гашения энергии и скорости удара при столкновении транспортного средства с препятствием.The invention relates to devices for the active suppression of energy and impact speed in a collision of a vehicle with an obstacle.

Известны энергопоглощающие бамперы транспортных средств, содержащие либо установленный на кузове ударный брус, соединенный с пакетами размещенных на раме деформирующихся элементов /см. а.с. СССР №664544, кл. B60R 19/08; F16F 13/00, 1972 [1]/, либо облицовки из упругопластического материала с ячейками, заполненными полимерными пеноматериалами /см. а.с. СССР №965840, кл. B60R 19/08 [2]/, либо установленные на передней части кузова надувные мешки с мягкой оболочкой, армированной металлической сеткой /см. патент РФ на полезную модель №34911, кл. B60R 19/20, 2003 [3]/, либо расположенные на шасси и заполненные текучей средой резервуары с выступающими наружными концами в противоположных направлениях поршнями /см. патент США №3934912, кл. 293-73, 1976 [4]/.Energy-absorbing bumpers of vehicles are known, containing either an impact beam mounted on the body connected to packages of deformable elements placed on the frame / cm. A.S. USSR No. 664544, class B60R 19/08; F16F 13/00, 1972 [1] /, or cladding of an elastoplastic material with cells filled with polymer foams / cm. A.S. USSR No. 965840, cl. B60R 19/08 [2] /, or inflatable bags with a soft shell reinforced with a metal mesh mounted on the front of the body / cm. RF patent for utility model No. 34911, class. B60R 19/20, 2003 [3] /, or tanks located on the chassis and filled with fluid with protruding outer ends in opposite directions by pistons / cm. US patent No. 3934912, CL. 293-73, 1976 [4] /.

Недостатками известных устройств является низкая эффективность защиты транспортного средства при сильных встречных ударах, что объясняется реализацией ими пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации кинетической энергии удара, невозможностью отведения части энергии встречного удара в землю.The disadvantages of the known devices is the low efficiency of vehicle protection during strong counter impacts, which is explained by their implementation of the passive safety method due to absorption and dissipation of the kinetic energy of the impact, the inability to divert part of the energy of the oncoming impact to the ground.

Известны также устройства для экстренного торможения автомобиля, позволяющие отводить часть энергии встречного удара в землю, содержащие либо нижний тормозной механизм, снабженный подпружиненной пластиной с башмаком на конце и средствами переключения и регулировки тормозного механизма для его сцепления с землей /см. патент США №3472332, кл. B60R 19/09, 1960, [5]/, либо шарнирно соединенные с бампером продольные упоры с заостренными для внедрения в землю концами, связанные с механизмом их опускания на дорожное полотно при воздействии ударной силы типа рычажных передач, электронно-управляемых систем или пиротехнических устройств /см. патент РФ на изобретение №2307037, кл. B60R 19/02; B60T 1/14, 2004 [6]/, либо расположенные на кузове автомобиля перед задними колесами тормозные элементы, включающие жидкую и твердую фазы составляющих, с возможностью их смешивания по сигналу из кабины, затвердевания и выброса на дорожное полотно с помощью специальных поршневых толкателей и пневмопривода /см. патент РФ на изобретение №2277479, кл. B60T 1/14; B60B 39/08, 2006 [7]/, либо расположенную на днище автомобиля емкость, заполненную наполнителем в виде дисперсного материала, а также системы подачи и отвода жидкости от дорожного полотна, переводящие дисперсный материал в псевдожидкое и плотное состояние /см. патент РФ на изобретение №2229552, кл. E01F 13/12, 2001 [8]/, либо расположенный на раме автомобиля вакуумный прижим, выполненный в виде замкнутой полости, сообщаемой с эжекторным насосом, функционирующим от эжектирующего газа /см. патент ΡФ на полезную модель №103784, кл. B60T 1/14, 2009 [9]/.Also known devices for emergency braking of the car, allowing to divert part of the energy of the oncoming blow to the ground, containing either a lower brake mechanism equipped with a spring plate with a shoe at the end and means of switching and adjusting the brake mechanism for its adhesion to the ground / cm. US patent No. 3472332, CL. B60R 19/09, 1960, [5] /, or longitudinally pivotally attached to the bumper with ends pointed for penetration into the ground, associated with the mechanism of lowering them onto the roadway under the influence of impact force such as lever transmissions, electronically controlled systems or pyrotechnic devices /cm. RF patent for the invention No. 2307037, cl. B60R 19/02; B60T 1/14, 2004 [6] /, or brake elements located on the car body in front of the rear wheels, including the liquid and solid phases of the components, with the possibility of mixing them by a signal from the cab, hardening and ejection onto the roadway using special piston pushers and pneumatic actuator / cm. RF patent for the invention No. 2277479, cl. B60T 1/14; B60B 39/08, 2006 [7] /, or a container located on the underbody of a vehicle filled with filler in the form of dispersed material, as well as systems for supplying and removing liquid from the roadway, which transform the dispersed material into a pseudo-fluid and dense state / cm. RF patent for the invention No. 2229552, cl. E01F 13/12, 2001 [8] /, or a vacuum clamp located on the car frame, made in the form of a closed cavity in communication with an ejector pump operating from an ejection gas / cm. patent ΡФ for utility model No. 103784, cl. B60T 1/14, 2009 [9] /.

Недостатками всех известных устройств является предельная сложность конструкций за счет наличия специальных электромеханических и пиротехнических средств переключения и регулировки тормозных механизмов для их сцепления с дорожным полотном /см. [5], [6]/, специфичности и сложности механизмов для взаимодействия химических реагентов, их смешивания, выгрузки и подачи на дорожное полотно, вакуумных прижимов, эжекторных насосов /см, [7], [8], [9]/, а также малое быстродействие и, соответственно, низкая эффективность экстренного торможения вследствие невозможности как автоматического срабатывания устройств [5]÷[9] непосредственно от удара без их предварительного включения, так и вследствие времени, требуемого для химического и физического взаимодействия реагентов, обеспечивающего их переход из жидкого и газообразного [7], [8] в твердое и дисперсное состояния, необходимые для контакта автомобиля с дорожным полотном.The disadvantages of all known devices is the extreme complexity of the structures due to the presence of special electromechanical and pyrotechnic means of switching and adjusting the brake mechanisms for their adhesion to the roadway / cm. [5], [6] /, the specificity and complexity of the mechanisms for the interaction of chemical reagents, their mixing, unloading and feeding to the roadway, vacuum clamps, ejector pumps / cm, [7], [8], [9] /, and also low speed and, accordingly, low efficiency of emergency braking due to the impossibility of both automatic operation of the devices [5] ÷ [9] directly from the impact without first switching them on, and due to the time required for the chemical and physical interaction of the reagents, ensuring their transition of gas and liquid [7], [8] in a solid particulate state and necessary for the contact with the road vehicle.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является энергопоглощающее устройство транспортного средства, содержащее установленные на его шасси два резервуара с поршнями, выступающими из резервуаров в противоположных направлениях наружными концами, заполненные текучей средой и сообщаемые между собой каналом с установленным в нем разрушаемым под действием определенного давления запорным клапаном /см. патент СССР на изобретение №1055324, кл. B60R 19/06, 1983 [10]/, и принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of essential features is an energy-absorbing device of a vehicle, containing two tanks mounted on its chassis with pistons protruding from the tanks in opposite directions with outer ends, filled with fluid and communicated with each other by a channel with it installed collapsible valve / cm, destroyed under the influence of a certain pressure. USSR patent for the invention No. 10555324, class. B60R 19/06, 1983 [10] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа является низкая эффективность защиты транспортного средства при встречных ударах, что объясняется реализацией устройством пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации кинетической энергии удара, невозможностью отведения части энергии удара от встречного столкновения в землю.The disadvantages of the prototype device is the low efficiency of vehicle protection in the event of a collision, which is explained by the implementation of the passive safety method by the device due to absorption and dissipation of the kinetic energy of the impact, the inability to divert part of the impact energy from the oncoming collision to the ground.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой и надежной конструкции для экстренного торможения автомобиля, обеспечивающей автоматический отвод от автомобиля энергии встречного удара путем передачи части энергии в момент удара в землю.The essence of the invention is to create a relatively simple and reliable design for emergency braking of the car, which provides automatic removal of the energy of the oncoming impact from the car by transferring part of the energy at the time of the impact to the ground.

Технический результат - повышение эффективности защиты транспортного средства при встречных ударах за счет обеспечения его автоматического экстренного торможения в момент удара.The technical result is an increase in the efficiency of protection of the vehicle in the event of a collision by providing its automatic emergency braking at the time of impact.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для экстренного торможения автомобиля, включающем два резервуара для размещения текучей среды, связанные между собой каналом с установленным в нем разрушаемым под действием определенного давления запорным клапаном, особенность заключается в том, что один из резервуаров выполнен в виде полого герметичного бампера из среднеуглеродистой пластичной стали, установленного по всей ширине передней части кузова автомобиля и заполненного текучей средой с созданием давления, меньшего несущей способности запорного клапана, а другой резервуар - в виде закрепленной на нижней поверхности несущей рамы кузова автомобиля герметичной замкнутой емкости из сверхпрочного эластичного материала, вставленной внутрь эластичного мешка из толстой шипованной резины, входящего при подаче внутрь емкости после разрушения запорного клапана текучей среды в контакт с поверхностью дорожного полотна, при этом в качестве материала для изготовления емкости может быть использован либо полярный термопласт полиамидной группы пластмасс, либо многослойная ткань кордного переплетения из ароматичного полиамидного волокна.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device for emergency braking of an automobile, comprising two reservoirs for accommodating a fluid, interconnected by a channel with a shut-off valve that is destroyed under a certain pressure and is installed therein, the feature is that one of tanks made in the form of a hollow sealed bumper of medium carbon plastic steel, installed across the entire width of the front of the car body and filled about fluid with the creation of pressure less than the load-bearing capacity of the shut-off valve, and the other tank - in the form of a sealed closed container made of ultra-strong elastic material fixed to the bottom surface of the car body frame, inserted inside an elastic bag made of thick studded rubber, which enters when the container is fed after destruction of the fluid shut-off valve in contact with the surface of the roadway, while either polar thermoplastic polyamide group of plastics, or multilayer cord fabric of aromatic polyamide fiber.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, смонтированное на автомобиле: сплошными линиями - в обычном /рабочем/ состоянии, пунктирными - после срабатывания в результате ударного столкновения; на фиг. 2 - вид А на устройство на фаг. 1.The invention is illustrated by drawings, where schematically in FIG. 1 shows the proposed device mounted on a car: solid lines in normal / working / condition, dotted after triggering as a result of a shock collision; in FIG. 2 - view A of the device on the phage. one.

Устройство для экстренного торможения автомобиля содержит два резервуара 1, 2 для размещения текучей среды 3, связанные между собой каналом 4 с установленным в нем разрушаемым под действием определенного давления запорным клапаном 5, при этом один из резервуаров 1 выполнен в виде полого герметичного бампера из среднеуглеродистой пластичной стали, установленного по всей ширине передней части кузова 6 автомобиля и заполненного текучей средой 3 с созданием давления, меньшего несущей способности запорного клапана 5, а второй резервуар 2 выполнен в виде герметичной замкнутой полости из сверхпрочного эластичного водонепроницаемого материала, вставленной внутрь также эластичного замкнутого мешка 7 из толстой шипованной резины и закрепленной вместе с мешком 7 своей верхней частью на нижней поверхности несущей рамы 8 кузова 6 автомобиля. На фиг. 1 резервуар-емкость 2 и мешок 7 показаны сплошными линиями в обычном /рабочем/ состоянии до ударного столкновения и подачи в их полость под давлением текучей среды 3 после разрушения запорного клапана 5, при этом канал 4, связывающий резервуар-бампер 1 с емкостью 2, так же как и бампер 1, выполнен из пластичной стали, огибает сверху передний мост 9 автомобиля, вварен в бампер 1 и герметично с помощью специальной мастики /соединение не показано/ вставлен внутрь емкости 2. На той же фиг. 1 пунктирными линиями мешок 7, охватывающий резервуар 2, показан после срабатывания в результате ударного столкновения, разрушения запорного клапана 5 и подачи внутрь резервуара 2 из бампера 1 под давлением текучей среды 3. При этом шипы 10 мешка 7 будут введены в силовой контакт под давлением с поверхностью дорожного полотна 11, представляющего собой либо земляной грунт, либо ледяную корку, либо асфальтовое покрытие и т.п. В качестве среднеуглеродистой пластической стали для изготовления бампера 1 использована сталь марки 0,8 кп /кипящая/, ГОСТ 1050-60 с содержанием углерода 0,05-0,11%, применяемая обычно для холодной штамповки и глубокой вытяжки различных деталей. Разрушаемый под действием заданного давления запорный клапан 5 выполнен в виде каучуковой мембраны или диафрагмы /см. [10]/. Текучая среда 3 выполнена в виде морозоустойчивой жидкости малой вязкости, в качестве которой может быть использовано невоспламеняющееся жидкое минеральное масло индустриальное общего назначения типа И-12А, имеющее температуру застывания при использовании специальных добавок до -50°С. В качестве материала для изготовления герметичной замкнутой емкости 2 из сверхпрочного эластичного водонепроницаемого материала в одном из вариантов использован полярный термопласт /пластик/ полиамидной группы пластмасс, известных под названиями капрон, нейлон, апид, рилсан и т.п., являющихся кристаллизующимися полимерами и характеризующимися высокими эластичностью, пределами прочности, износоустойчивостью, ударной вязкостью. Такие материалы обычно используют для изготовления буксирных канатов, парашютной ткани, шинного корда, шкивов, приборных шестерен и т.п.. В другом варианте в качестве материала использована многослойная ткань кордного переплетения из ароматического полиамидного волокна, отличающаяся наибольшей удельной прочностью на разрыв и используемая чаще всего в авиационной технике для пошивки парашютов, привязных ремней, силовых каркасов обшивки самолетов, автопокрышек, рукавов /шлангов/, топливных баков и т.п.The device for emergency braking of a vehicle contains two reservoirs 1, 2 for accommodating a fluid 3, interconnected by a channel 4 with a shut-off valve 5 installed therein, which is destroyed by a certain pressure, and one of the reservoirs 1 is made in the form of a hollow sealed medium-carbon plastic bumper steel, installed across the entire width of the front of the car body 6 and filled with fluid 3 to create a pressure lower than the bearing capacity of the shut-off valve 5, and the second tank 2 is made n in a hermetically sealed cavity of the superalloy elastic waterproof material and is inserted inside the flexible bag 7 from the closed thick rubber studded and fixed together with the bag 7 with its upper part on the lower surface of the base frame 8 of the body 6 of the car. In FIG. 1 tank-container 2 and bag 7 are shown by solid lines in the normal / operational / state before the shock collision and the supply of fluid 3 to their cavity after the shut-off valve 5 is destroyed, while the channel 4 connecting the tank-bumper 1 to the tank 2, like the bumper 1, it is made of plastic steel, it bends around the front axle 9 of the car, is welded into the bumper 1 and hermetically sealed with a special mastic / connection is not shown / is inserted inside the tank 2. In the same FIG. 1, the dashed lines of the bag 7, enclosing the tank 2, are shown after triggering as a result of a collision, destruction of the shut-off valve 5 and supplying the tank 2 from the bumper 1 to the inside of the tank 2 under the pressure of the fluid 3. In this case, the spikes 10 of the bag 7 will be brought into force contact under pressure with the surface of the roadway 11, which is either earthen soil, or an ice crust, or asphalt pavement, etc. As medium carbon plastic steel for the manufacture of bumper 1, steel of 0.8 kp grade / boiling /, GOST 1050-60 with a carbon content of 0.05-0.11%, usually used for cold stamping and deep drawing of various parts, was used. Destroyable under the action of a given pressure, the shutoff valve 5 is made in the form of a rubber membrane or diaphragm / cm. [10]/. The fluid 3 is made in the form of a frost-resistant liquid of low viscosity, which can be used non-flammable liquid mineral oil industrial general purpose type I-12A, having a pour point when using special additives to -50 ° C. As a material for the manufacture of a sealed closed container 2 from a heavy-duty elastic waterproof material, in one embodiment, a polar thermoplastic / plastic / polyamide group of plastics, known as capron, nylon, apid, rilsan, etc., which are crystallizing polymers and characterized by high elasticity, tensile strength, wear resistance, impact strength. Such materials are usually used for the manufacture of tow ropes, parachute fabric, tire cord, pulleys, gears and the like. In another embodiment, the material used is a multilayer cord fabric of aromatic polyamide fiber, characterized by the highest specific tensile strength and is used more often only in aviation technology for sewing parachutes, seat belts, power skins, aircraft tires, tires, sleeves / hoses /, fuel tanks, etc.

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

При столкновении автомобиля с препятствием или другим транспортным средством с малыми ударными нагрузками бампер 1 работает в обычном режиме, когда гашение кинетической энергии удара происходит за счет ее преобразования в упругие деформации материала бампера, диссипации и поглощения энергии при относительных колебаниях текучей среды 3. При мощном встречном столкновении со значительными ударными нагрузками произойдет пластическая деформация тела бампера 1, то есть его смятие, сопровождающееся резким скачкообразным повышением давления текучей среды 3 в полости бампера 1. Так как исходное давление текучей среды 3 в полости бампера 1 выбрано несколько меньше несущей способности запорного клапана 5, то скачок давления приведет к разрушению клапана 5 с последующим заполнением эластичной емкости 2 текучей средой 3 под высоким давлением, и, соответственно, к увеличению объема емкости 2 до силового контакта мешка 7 с дорожным полотном 11, и сцеплением шипов 10 с покрытием дорожного полотна 11. Параметры исходного давления в бампере 1 и, соответственно, несущей способности запорного клапана 5, диаметр канала 4, соединяющего бампер 1 с емкостью 2, физические параметры вязко-текучей среды 3 и материала бампера 1 и другие геометрические и физические параметры устройства выбираются из условия обеспечения необходимого быстродействия процесса раздувания емкости 2 до контакта с дорожным полотном 11, то есть необходимой скорости экстренного торможения, приблизительно задаваемой в технических условиях на устройство постоянной времени полного экстренного торможения с определенной скорости движения автомобиля до его полной остановки. При необходимости уменьшения постоянной времени экстренного торможения в качестве текучей среды 3 может быть использован воздух или невоспламеняющийся газ, закачиваемый в бампер 1 под высоким давлением. Следует отметить, что предлагаемое устройство срабатывает непосредственно в момент удара без предварительного включения в момент аварии автоматически, что обеспечивает повышенную эффективность и быстродействие экстренного торможения.When a car collides with an obstacle or other vehicle with small shock loads, the bumper 1 operates in the usual mode, when the kinetic energy of the shock is extinguished due to its conversion to elastic deformation of the bumper material, dissipation and absorption of energy with relative fluctuations of the fluid 3. With a powerful counter collision with significant shock loads will cause plastic deformation of the body of the bumper 1, that is, its crushing, accompanied by a sharp spasmodic increase in pressure I fluid 3 in the cavity of the bumper 1. Since the initial pressure of the fluid 3 in the cavity of the bumper 1 is selected slightly less than the bearing capacity of the shut-off valve 5, the pressure surge will lead to the destruction of the valve 5 and then filling the elastic tank 2 with the fluid 3 under high pressure, and, accordingly, to increase the volume of the tank 2 to the force contact of the bag 7 with the roadbed 11, and the adhesion of the spikes 10 with the coating of the roadway 11. The parameters of the initial pressure in the bumper 1 and, accordingly, the bearing capacity of the locking to Apana 5, the diameter of the channel 4 connecting the bumper 1 with the tank 2, the physical parameters of the viscous fluid 3 and the material of the bumper 1 and other geometric and physical parameters of the device are selected from the condition of ensuring the necessary speed of the process of inflating the tank 2 to contact with the roadway 11, then there is the necessary emergency braking speed, approximately set in specifications for the constant time device for full emergency braking from a certain vehicle speed to its full stop Novki. If it is necessary to reduce the emergency braking time constant, air or non-flammable gas injected into the bumper 1 under high pressure can be used as a fluid 3. It should be noted that the proposed device is triggered immediately at the moment of impact without first switching on at the time of the accident automatically, which provides increased efficiency and speed of emergency braking.

Предложенное устройство, характеризуясь сравнительной простотой конструкции и повышенными эксплуатационными характеристиками, отличается высокой эффективностью защиты автомобиля при встречных ударах за счет обеспечения его автоматического экстренного торможения непосредственно в момент соударения при аварии и приведения в действие именно за счет соударения. Это объясняется реализацией устройством активного принципа гашения встречного удара, обеспечением непосредственного контакта при ударе с землей и отведением в землю части кинетической энергии удара, практическим исключением из состава устройства механических упругих и рычажных передач, электромеханических регулировочных и исполнительных механизмов, механизмов смешивания и выгрузки химических реагентов и их подачи на дорожное полотно.The proposed device, characterized by comparative simplicity of design and increased operational characteristics, is highly effective in protecting the car in the event of a collision due to its automatic emergency braking immediately at the moment of collision in an accident and when it is actuated due to the collision. This is explained by the implementation by the device of the active principle of damping the oncoming shock, providing direct contact when striking the ground and diverting part of the kinetic energy of the shock to the ground, the practical exclusion of mechanical elastic and link gears, electromechanical adjusting and actuating mechanisms, chemical mixing and unloading mechanisms, and their filing on the roadway.

Claims

1. A device for emergency braking of a vehicle, comprising two reservoirs for accommodating a fluid, interconnected by a channel with a shut-off valve installed therein, which is destroyed by a certain pressure, characterized in that one of the reservoirs is made in the form of a hollow sealed bumper made of medium-carbon plastic steel, installed across the entire width of the front of the car body and filled with fluid to create a pressure lower than the bearing capacity of the shut-off valve, and the other tank in the form of an airtight closed container made of heavy-duty elastic material fixed on the lower surface of the car body frame, inserted into an elastic bag made of thick studded rubber, which comes into contact with the surface of the roadway when the fluid shut-off valve is destroyed.

2. The device according to claim 1, characterized in that the polar thermoplast of the polyamide group of plastics is used as the material for the manufacture of the container.

3. The device according to p. 1, characterized in that as the material for the manufacture of containers used multilayer cord fabric from aromatic polyamide fiber.