бампер транспортного средства

Формула изобретения

Бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой упругими элементами, отличающийся тем, что бампер дополнительно снабжен системой параллельных продольной оси транспортного средства параллелограммных рычажных механизмов типа нюрнбергские ножницы с развернутыми друг относительно друга рабочими плоскостями и шарнирно соединенными наружными концами с ударной пластиной и основанием, упругие элементы выполнены в виде ленточных плоских пружин, установленных попарно по обе стороны каждого из рычажных механизмов с обеспечением параллельности плоскостей и исходных изгибных деформаций пружин в разложенном состоянии бампера наружу от рычажных механизмов, при этом на обращенных к рычажному механизму поверхностях каждой пары пружин консольно закреплены штыри из упругопластического материала с сотовой (ячеистой) структурой, имеющие поперечные сечения в форме параллелограммов и треугольников и входящие свободными торцами в соответствующие промежутки между звеньями рычажного механизма в разложенном состоянии бампера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно - к устройствам для поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.

Известны бамперы транспортных средств, содержащие смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой винтовыми пружинами сжатия /см., например, а.с. СССР № 1162641, кл. В60R 19/18, 1984 [1]/, или системой жестких стержней, расположенных попарно под углом друг к другу и одними концами шарнирно соединенных между собой и основанием транспортного средства /см. патент РФ на полезную модель № 53632, кл. В60R 19/02, 2005 [2]/.

Недостатками данных устройств является низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновениях транспортного средства с препятствием, что объясняется малой степенью энергопоглощения конструкцией, практическим отсутствием в конструкции элементов, обладающих свойством поглощения кинетической энергии удара, преобразования ее в другие виды энергии, повышенной энергоемкостью.

Известен также бампер транспортного средства, содержащий ударный брус, упруго соединенный с толкателем, взаимодействующим с подпружиненным пакетом энергопоглощающих, частично деформирующихся элементов в форме гофрированных дисков, размещенных между соединенным с толкателем поршнем и неподвижным упором /см. а.с. СССР № 664544, кл. В60R 19/08, F16F 13/00, 1973 [3]/.

Обладая элементами со значительной энергоемкостью и характеризуясь высокой степенью энергопоглощения, данные конструкции имеют значительную сложность, а главное - серьезно увеличивают габариты транспортного средства. Однако, как известно, при движении в пределах городской черты к транспортным средствам и, главным образом, к большегрузным автомобилям предъявляются жесткие требования и ограничения по длине.

Известен также бампер транспортного средства, имеющий возможность автоматически выдвигаться навстречу препятствию в момент аварийного торможения, оснащенный датчиками торможения и исполнительным механизмом в виде телескопических пневмоцилиндров, подушки безопасности с тремя полостями, индикаторов контакта бампера с препятствием и системы клапанов для заданного соединения полостей /см. патент РФ на изобретение № 2261187, кл. В60R 19/40, 21/34, 2003 [4]/.

Недостатками известного устройства являются предельная сложность конструкции, значительные габариты, низкая надежность, что практически ограничивает возможность применения устройства транспортными средствами специального назначения.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой системой параллельно соединенных телескопических устройств с расположенными концентрично внутри каждого из них цилиндрическими пружинами, штоком с упорами, а также стопорное устройство /см. а.с. СССР № 746141, кл. F16F 3/04, 1978 [5]/, и принятый за прототип.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновениях транспортного средства с препятствием вследствие практического отсутствия в конструкции бампера элементов с повышенной энергоемкостью, а также невозможности необходимого удлинения конструкции бампера из-за ограничения длины транспортного средства при его движении в пределах городской черты.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции бампера транспортного средства, характеризующегося значительной эффективностью поглощения энергии при столкновениях за счет присутствия в своей конструкции элементов, обладающих значительной энергоемкостью и способностью диссипации энергии удара при своих упругих и пластических деформациях вплоть до разрушения, а также возможностью предельно простого компактного складывания конструкции бампера при движении в пределах черты города с частичным сохранением энергопоглощающих свойств, и раскладывания при выезде на трассу за пределы городской черты с приобретением при этом конструкцией бампера максимальных энергопоглощающих свойств и способности защиты транспортного средства от сильных ударов при их различных направлениях. Таким образом, предлагаемое устройство реализует универсальную конструкцию бампера с расширенными функциональными возможностями, отличающуюся простотой, надежностью и предельной компактностью в городских условиях при сравнительно низких скоростях, где предъявляются ограничения по длине транспортного средства и высокие требования по его маневренности, и одновременно значительной эффективностью поглощения энергии удара на трассе, где важнейшую роль играет защита транспортного средства при столкновениях с препятствием на значительных скоростях.

Технический результат - повышение эффективности поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием и расширение функциональных возможностей конструкции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бампере транспортного средства, содержащем смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину и неподвижное основание, связанные между собой упругими элементами, особенность заключается в том, что бампер дополнительно снабжен системой параллельных продольной оси транспортного средства параллелограммных рычажных механизмов типа нюрнбергские ножницы с развернутыми друг относительно друга рабочими плоскостями и шарнирно соединенных наружными концами с ударной пластиной и основанием, упругие элементы выполнены в виде ленточных плоских пружин, установленных попарно по обе стороны каждого из рычажных механизмов с обеспечением параллельности плоскостей и исходных изгибных деформаций пружин в разложенном состоянии бампера наружу от рычажных механизмов, при этом на обращенных к рычажному механизму поверхностях каждой пары пружин консольно закреплены штыри из упругопластического материала с сотовой /ячеистой/ структурой, имеющие поперечные сечения в форме параллелограммов и треугольников и входящие свободными торцами в соответствующие промежутки между звеньями рычажного механизма в разложенном состоянии бампера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 схематично изображен предлагаемый бампер, общий вид с продольным разрезом, соответственно в разложенном и сложенном состояниях /показано только два рычажных механизма с ортогональными рабочими плоскостями/; на фиг.3 и фиг.4 - вид А и вид Б на фиг.1.

Бампер транспортного средства содержит смонтированные на передней части кузова подвижную энергопоглощающую ударную пластину 1, выполненную, например, методом литья из упругого эластомера, и неподвижное основание 2, связанные между собой упругими элементами 3, 4, а также системой расположенных параллельно оси транспортного средства параллелограммных рычажных механизмов 5 типа нюрнбергские ножницы /см., например, О.Рихтер, Р.Фосс, Ф.Коцер "Детали точных приборов", Москва, 1963, стр.461 [6]/, шарнирно соединенных наружными концами с ударной пластиной 1 и основанием 2. При этом рычаги ножниц 5 выполнены из стали, а рабочие плоскости развернуты друг относительно друга на различные утлы для обеспечения примерно равной жесткости бампера в различных направлениях, что особенно важно при возникновении не только прямых, но и косых ударов /на фиг.1 и фиг.2 показаны только два рычажных механизма 5, расположенных в ортогональных рабочих плоскостях/. Упругие элементы 3, 4 выполнены в виде ленточных плоских пружин, установленных попарно по обе стороны каждого из рычажных механизмов 5 и также закрепленных торцами на ударной пластине 1 и основании 2 с помощью цилиндрических шарниров 6. При этом плоскости пружин 3, 4 в недеформированном состоянии параллельны рабочей плоскости соответствующего им рычажного механизма 5, а в разложенном состоянии бампера, см. фиг.1, /при его максимальной длине/ пружины 3, 4 уже частично изгибно деформированы так, что их выпуклые стороны обращены наружу от соответствующих им рычажных механизмов 5. На обращенных к рычажному механизму 5 поверхностях каждой пары пружин 3, 4 консольно закреплены штыри 7, 8 из упругопластического материала с сотовой /ячеистой/ структурой, например из упругого эластомера, причем, на одной из пружин 4 штыри 8 выполнены с формой поперечного сечения в виде треугольников /см. фиг.3/, расположенных попарно по краям пружин и обращенных друг к другу вершинами, а на другой пружине 3 - в виде параллелограммов 7 /см. фиг.4/, расположенных в центральной части пружины 3. Штыри 7, 8 находятся в состоянии прижатия под действием пружин 3, 4 своими свободными концами к рычажным механизмам 5 с двух противоположных сторон, причем в разложенном состоянии бампера /фиг.1/, когда промежутки между звеньями рычажного механизма 5 максимальны, концы штырей 7 могут под действием сил упругости пружины 3 свободно входить в центральные промежутки между звеньями рычажных механизмов 5 в форме параллелограммов, а концы штырей 8 одновременно с двух сторон свободно входить в крайние промежутки между звеньями в форме треугольников, обращенных друг к другу вершинами. Бампер снабжен также шарнирно установленными на основании 2 тягами 9 и ушками 10 на пластине 1 для удержания пластины 1 бампера в сложенном состоянии. В разложенном состоянии бампера тяги 9 уложены на основании 2 и зафиксированы специальным прижимом /последний не показан/.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При сложенном состоянии бампера /фиг.2/ пружины 3, 4 максимально изогнуты и удалены от соответствующих рычажных механизмов 5, консольно прикрепленные к пружинам 3, 4 штыри 7, 8 вынуты из промежутков рычажного механизма 5 и удалены от него, тяги 9 вставлены в ушки 10, удерживая бампер от самопроизвольного разложения. В данном состоянии бампер работает при движении в пределах городской черты, он практически не увеличивает длину транспортного средства, не ухудшая его маневренности и обеспечивая необходимую защиту от ударных столкновений при сравнительно малых скоростях за счет сил упругости плоских пружин 3, 4 и рычажных механизмов 5. При выезде транспортного средства за пределы городской черты на трассу бампер раскладывается. Для этого тяги 9 освобождаются и укладываются на основание 2. При этом пружины 3, 4 частично разжимаются /уменьшается их выпуклость/ и удаляют ударную пластину 1 от основания 2, при этом штыри 7, 8 прижимаются с противоположных сторон к плоскостям соответствующих рычажных механизмов 5, которые также раздвигаются. Однако, пока рычажный механизм 5 полностью не раздвинут, то есть пока пластина 1 не сместилась в максимально удаленное от основания 2 положение» свободные торцы штырей 7, 8 не могут войти в соответствующие промежутки между звеньями рычажного механизма 5 в форме параллелограммов и треугольников. И только при полном разложении бампера зазоры между звеньями становятся достаточными для свободного входа концов штырей 7, 8 в данные зазоры под действием сил упругости плоских пружин 3, 4. Этими штырями 7, 8 /фиг.1/ рычажные механизмы 5 и соответственно бампер фиксируются в полностью разложенном состоянии. При слабых ударах происходят малые изгибные деформации пружин 3, 4, а также малые смещения складывания рычажных механизмов 5, при которых плотно зажимаются входящие в их промежутки штыри 7, 8. В этом случае кинетическая а энергия удара гасится как за счет диссипации энергии в пружинах 3, 4, так и за счет сухого трения при относительных смещениях зажатых в промежутках рычажных механизмов 5 штырей 7, 8 в условиях больших нормальных давлений. При сильном столкновении происходит резкое скачкообразное сжатие рычажных механизмов 5, жестко закрепленных на ударной пластине 1, при замедленном смещении штырей 7, 8, установленных на пружинах 4, 3, то есть подамортизированных /постоянная времени удара значительно меньше периода колебаний упругой системы пружины-штыри/. Это приводит к тому, что штыри 7, 8 не успевают выйти из промежутков между звеньями рычажного механизма 5 и зажимаются последними, после чего происходит пластическая деформация штырей 7, 8, сминание сотовой структуры их пластического материала, и в итоге - их разрушение, приводящее к интенсивному энергопоглощению кинетической энергии удара, ее диссипации и преобразованию в другие виды энергии: тепловую, потенциальную энергию при деформациях ячеек и т.п. При необходимости складывания разложенного бампера осуществляется медленное нажатие внутрь на ударную пластину 1, при этом штыри 7, 8 плавно выходят из промежутков рычажных механизмов 5, и одновременно последние плавно складываются.

Таким образом, предложенный бампер, отличаясь предельной простотой и надежностью, характеризуется при этом высокой эффективностью поглощения энергии удара при столкновениях и расширенными функциональными возможностями конструкции за счет достижения универсального обеспечения необходимых характеристик как при движении транспортного средства в городских условиях, так и на трассе за пределами городской черты.