бампер транспортного средства

Формула изобретения

Бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на кузове наружную подвижную и внутреннюю неподвижную рамы, соединенные винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, отличающийся тем, что в каждую из пружин периодично по ее длине свободно без натяга ввернуты несколько резьбовых пробок, при этом крайние пробки выполнены удлиненными и прикреплены наружными торцами соответственно к подвижной и неподвижной рамам, а на плоскостях остальных торцов пробок, выполненных скошенными, размещены аксиально намагниченные постоянные магниты в форме пластинок с обращенными друг к другу одноименными полюсами и образованием переменных по ширине осевых зазоров между резьбовыми пробками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для поглощения энергии удара при столкновении транспортных средств с препятствием.

Известны бамперы транспортного средства, содержащие наружную энергопоглощающую ячеистую облицовку, выполненную из упруго-пластичного материала, армированную сеткой из пластичного материала, и снабженные с тыльной стороны клинообразными ребрами, образующими энергопоглощающую сотовую конструкцию /см., например, а.с. СССР №965840, кл. В 60 R 19/08, В 62 D 25/08, 1980 [1], а.с. СССР №1076336, кл. В 62 D 21/10, 1982 [2]/.

Недостатками известных бамперов являются значительная сложность конструкции и их практически ремонтонепригодность, то есть возможность одноразового использования.

Известен также бампер транспортного средства, содержащий ударный брус, соединенный с толкателем, взаимодействующим с пакетом энергопоглощающих деформирующихся элементов, в форме гофрированных дисков с возможностью их замены после нескольких срабатываний устройства /см. а.с. СССР №664544, кл. В 60 R 19/08, F 16 F 13/00, 1973 [3]/.

Недостатками известного устройства являются значительная сложность конструкции, большие габариты, а также низкая ремонтопригодность, связанная со значительным объемом ремонтно-восстановительных работ.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является бампер транспортного средства, содержащий смонтированные на кузове наружную подвижную и внутреннюю неподвижную рамы, соединенные винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия с устройством фиксации в сжатом состоянии /см. а.с. СССР №1162641, кл. В 60 R 19/18, 1984 [4]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются низкая эффективность поглощения энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием вследствие малой степени энергопоглощения конструкцией бампера. Это объясняется практически отсутствием в конструкции бампера элементов, обладающих свойством поглощения кинетической энергии удара, преобразования ее в другие виды энергии.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции бампера транспортного средства, обеспечивающей предельно высокую степень поглощения кинетической энергии соударения транспортного средства с препятствием за счет как одновременного преобразования кинетической энергии в потенциальную энергию сжатия пружин и энергию магнитного поля при взаимодействии сближаемых постоянных магнитов, так и интенсивной диссипации энергии при контактном взаимодействии поверхностей, находящихся в условиях значительных усилий взаимодействия и коэффициентов трения скольжения контактирующих поверхностей.

Технический результат - повышение степени энергопоглощения бампера транспортного средства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном бампере транспортного средства, содержащем смонтированные на кузове наружную подвижную и внутреннюю неподвижную рамы, соединенные винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, особенность заключается в том, что в каждую из пружин периодично по ее длине свободно без натяга ввернуты несколько резьбовых пробок, при этом крайние пробки выполнены удлиненными и прикреплены наружными торцами соответственно к подвижной и неподвижной рамам, а на плоскостях остальных торцов пробок, выполненных скошенными, размещены аксиально намагниченные постоянные магниты в форме пластинок с обращенными друг к другу одноименными полюсами и образованием переменных по ширине осевых зазоров между резьбовыми пробками.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично на виде сверху изображен предлагаемый бампер с продольным разрезом одной из пружин.

Бампер транспортного средства содержит смонтированные на кузове 1 внутреннюю неподвижную раму 2, жестко закрепленную с помощью болтов к силовым узлам кузова 1 /на чертеже крепление рамы 2 к кузову 1 не показано/, и наружную подвижную раму 3, соединенные винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия 4 /на чертеже показаны только две пружины 4, левая из которых - с продольным разрезом, а правая - без разреза/. В каждую из пружин 4 периодично по ее длине свободно без натяга ввернуты несколько резьбовых пробок 5, при этом крайние пробки 6 выполнены удлиненными и прикреплены наружными торцами соответственно к подвижной 3 и неподвижной 2 рамам, а на плоскостях остальных пробок 5, 6, выполненных скошенными /плоскости торцов пробок 5, 6 не перпендикулярны их продольной оси/, размещены аксиально намагниченные постоянные магниты 7 в форме пластинок с обращенными друг к другу одноименными полюсами и образованием переменных по ширине осевых зазоров 8 между резьбовыми пробками 5, 6. Резьбовые пробки 5, 6 представляют собой втулку с винтовой нарезкой на наружной поверхности, шаг которой соответствует шагу цилиндрической пружины. Аксиально намагниченные постоянные магниты 7 выполнены в виде дисков из материалов на основе редкоземельных элементов, обеспечивающих получение при сравнительно малых объемах значительных магнитных потоков и высоких значений магнитных энергий. Резьбовые пробки 5, 6 ввернуты в пружины 4 свободно без натяга, то есть так, что пружины 4 могут проворачиваться относительно жестко прикрепленных к рамам 2, 3 крайних пробок 6, а внутренние пробки 5 в свою очередь могут проворачиваться относительно пружин 4.

Работа предлагаемого бампера осуществляется следующим образом.

При соударении транспортного средства с препятствием наружная подвижная рама 3 воспринимает удар и снимает пружины 4. Кинетическая энергия удара переходит в потенциальную энергию сжатых пружин 4 и энергию магнитного поля сближаемых постоянных магнитов 7, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Указанное сближение магнитов 7 при сильных магнитных полях требует развития значительных сил, практически мгновенно нарастающих при устремлении магнитов к контакту, причем такое сближение приводит к скачкообразному росту потенциальной энергии магнитного поля при одновременном значительном тепловом рассеянии кинетической энергии удара. Как известно /см., например, Л.Е.Андреева "Упругие элементы приборов", Москва, 1962, стр.140-145 [5]/, сжатие винтовых цилиндрических пружин сопровождается относительным закручиванием концов пружины. Поэтому при ударе одновременно со сжатием происходит проворот каждой из пружин 4 относительно закрепленных на рамах 2, 3 крайних втулок 6. Такой поворот вызывает интенсивную диссипацию энергии удара за счет сухого трения в резьбе. Сближение друг с другом пробок 5 при неравномерной величине зазоров между ними и огромными силами магнитного отталкивания приводит к возникновению действующих на каждую из пробок крутящих моментов, приводящих к взаимному осевому смещению пробок 5 относительно друг друга путем их проворота относительно пружин 4. Такие провороты пробок приводят к диссипации за счет сил трения кинетической энергии удара. При наличии значительных магнитных сил отталкивания и неравномерных осевых зазорах каждая из пробок естественно стремится развернуться относительно соседней так, чтобы увеличить зазор между ними в том месте, где этот зазор минимален. Именно этим объясняется возникновение действующих на пробки 5, 6 крутящих моментов и взаимные относительные смешения /проворот/ пробок 5 относительно друг друга и относительно пружин 4.

Предлагаемый бампер характеризуется высокой интенсивностью поглощения энергии удара за счет возможности использования как процесса механического преобразования энергии, так и энергии магнитного взаимодействия, бампер практически свободен от повторного удара за счет мгновенной послеударной диссипации потенциальной энергии магнитного поля и сжатых пружин силами сухого трения при контактном провороте.