энергопоглощающая часть автомобиля

Формула изобретения

Энергопоглощающая часть автомобиля, содержащая бампер из упругопластичного материала, в полости на тыльной стороне которого размещен энергопоглощающий элемент, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова пластину, отличающаяся тем, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость ферромагнитного порошка и системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампера цилиндрических постоянных магнитов, в пластине выполнена совокупность сквозных цилиндрических отверстий, окруженных также сквозными концентричными кольцевыми прорезями с радиальными перемычками, при этом свободные торцы постоянных магнитов свободно вставлены в соответствующие цилиндрические отверстия, а пластина со стороны опорного участка кузова снабжена закрывающей выходы из полости через отверстия и прорези емкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к устройствам пассивной безопасности транспортных средств.

Известная энергопоглощающая часть автомобиля содержит бампер, соединенный с кузовом автомобиля через упругий элемент, выполненный в виде надувного мешка с мягкой оболочкой, армированной металлической сеткой, и имеющего выпускные отверстия /см. патент РФ на полезную модель №34911, кл. В60R 19/20, 2003 [1]/.

Недостатками известной конструкции являются недостаточная степень энергопоглощения вследствие малой энергоемкости ее элементов, невозможность защиты автомобиля при сильных ударах, а также возможность возникновения после соударения повторных ударов.

Известны также энергопоглощающие части автомобиля, содержащие смонтированную на передней части кузова облицовку из упруго-пластичного материала с ячейками различной глубины на тыльной стороне, полости которых заполнены энергопоглощающим материалом /см., например, патент США №4022505, кл. 293-71, опублик. 1977 [2]; а.с. СССР №965840, кл. В60R 19/08, В62D 25/08, 1980 [3]; a.c. CCCP №1500529, кл. В60D 19/03, В62D 25/08, 1987 [4]/.

Недостатками всех известных устройств является недостаточная степень энергопоглощения вследствие малой энергоемкости элементов конструкции, сложность конструкции, возможность возникновения при соударениях повторных ударов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является энергопоглощающая часть автомобиля, содержащая бампер из упруго-пластичного материала, в полости на тыльной стороне которого размещен энергопоглощающий элемент, выполненный из вспененного материала, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова пластину /см. патент РФ на полезную модель №25872, кл. В60R 19/02, 19/18, 2002 [5], и принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются недостаточная степеь энергопоглощения вследствие малой энергоемкости элементов конструкции, невозможность защиты автомобиля при сильных ударах, а также возможность возникновения после соударения повторных ударов.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой конструкции, не требующей применения специальных дорогостоящих элементов и обладающей высокой степенью энергопоглощения и способностью защиты автомобиля от сильных ударов за счет реализации магнитных, упругих, диссипативных, инерционных и т.д. свойств при взаимодействии магнитных и ферромагнитных элементов, ориентированных в замкнутом объеме специальным образом друг относительно друга, имеющем участки с высоким гидравлическим сопротивлением.

Технический результат - повышение степени энергопоглощения конструкции, увеличение возможности защиты автомобиля от сильных ударов, устранение опасности возникновения повторных ударов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной энергопоглощающей части автомобиля, содержащей бампер из упруго-пластичного материала, в полости на тыльной стороне которого размещен энергопоглощающий элемент, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова пластину, особенность заключается в том, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость ферромагнитного порошка и системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампера цилиндрических постоянных магнитов, в пластине выполнена совокупность сквозных цилиндрических отверстий, окруженных также сквозными концентричными кольцевыми прорезями с радиальными перемычками, при этом свободные торцы постоянных магнитов свободно вставлены в соответствующие цилиндрические отверстия, а пластина со стороны опорного участка кузова снабжена закрывающей выходы из полости через отверстия и прорези емкостью.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображена предлагаемая энергопоглощающая часть автомобиля: на фиг.1 - вид сверху с продольным разрезом; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Энергопоглощающая часть автомобиля содержит бампер 1 из упруго-пластичного материала, например, из эластомера, выполненный методом литья, армированный по внутренней поверхности слоем 2 пластичного металла, например, алюминиевого сплава. В полости 3 на тыльной стороне бампера 1 размещен энергопоглощающий элемент, опирающийся на прикрепленную к опорному участку 4 кузова пластину 5. При этом энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость 3 ферромагнитного порошка 6 и системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампера 1 цилиндрических постоянных магнитов 7. Бампер 1 и пластина 5 соответственно снаружи и изнутри плотно по посадке установлены на выступающем опорном участке 4 кузова и зафиксированы, причем, пластина 5 перекрывает полость 3 на тыльной стороне бампера 1. B пластине 5 выполнена совокупность сквозных цилиндрических отверстий 8, окруженных также сквозными концентричными кольцевыми прорезями 9 с радиальными перемычками 10. При этом свободные торцы постоянных магнитов 7 свободно вставлены в соответствующие, расположенные напротив цилиндрические отверстия 8 в пластине 5, а последняя со стороны опорного участка 4 кузова снабжена емкостью 11, прикрепленной к участку 4 кузова и закрывающей выходы из полости 3 через сквозные отверстия 8 и прорези 9. В качестве ферромагнитного порошка 6 в устройстве использован широко распространенный природный магнитный железняк или электромагнитная окалина металлургических производств.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В исходном статическом состоянии бампер 1 не деформирован, при этом ферромагнитный порошок 6 полностью заполняет полость 3 между тыльной стороной бампера 1 и пластиной 5, образуя, естественно, зоны с повышенной плотностью вблизи постоянных магнитов 7. Соударение бампера 1 с препятствием практически при любом направлении удара будет сопровождаться деформацией упругого бампера внутрь и, соответственно, углублением постоянных магнитов 7 также внутрь соответствующих цилиндрических отверстий 8. Естественно, что при таком смещении магниты 7 будут стремиться за счет сил магнитного взаимодействия протолкнуть за собой магнитный порошок 6 через отверстия 8, а также через кольцевые прорези 9 из полости 3 в полость емкости 11 через всю толщину пластины 5, причем, в данном случае прорези 9 выполняют функцию дросселирующих отверстий. Очевидно, что в данном случае силам магнитного взаимодействия магнитов 7 с ферромагнитным порошком 6 будут противодействовать силы гидравлического сопротивления при дросселировании, силы сухого трения, а также силы упругого взаимодействия порошка 6 со стенками упругой полости 3. Наличие одновременно всех вышеуказанных сил, совершающих работу, направленную на поглощение энергии удара, обеспечивает предельно высокую энергоемкость конструкции, интенсивное энергопоглощение ею кинетической энергии удара, диссипацию энергии удара и ее превращение в другие виды энергии: тепловую, потенциальные энергии магнитного и упругого взаимодействия и т.д. В случаях столкновений автомобиля со значительными ударными ускорениями и, соответственно, малой продолжительностью соударений, наличие всех вышеуказанных сил позволяет предельно возможно растянуть во времени реакцию энергопоглощающей части на удар, а за счет изотропного характера энергопоглощающих элементов /ферромагнитного порошка и т.д./ - также предельно возможно распространить фронт ударной волны на весь объем энергопоглощающей части, за счет чего повысить энергоемкость конструкции. В этом случае в идеале реакцию энергопоглощающей части на импульсное ударное воздействие со значительной амплитудой и малой продолжительностью удается получить в виде плавно уменьшающейся во времени и плавно нарастающей по объему распространения упругой ударной волны в материале энергопоглощающего элемента. После совершения удара будет происходить плавное восстановление упругой деформации бампера 1, смещение магнитов 7 назад влево, в результате чего будет происходить дросселирование ферромагнитного порошка 6 в обратном направлении из емкости 11 в полость 3. Такое обратное дросселирование автоматически устраняет опасность возникновения повторных ударов вследствие их практически мгновенного гашения. При ударе значительной силы, приводящем к значительным деформациям в пластической области бампера 1 и даже к его разрушению, предлагаемая конструкция энергопоглощающей части за счет слоя ферромагнитного порошка 6, плавно циркулирующего из одной емкости в другую и тем самым /см. выше/ растягивающего время ударного взаимодействия, позволит защитить автомобиль от разрушающего ударного воздействия.

Предлагаемая конструкция, по мнению автора, характеризуется предельной эффективностью с точки зрения энергопоглощения удара, позволяет гасить как удары практически любого направления, так и значительной интенсивности, довольно универсальна и ремонтопригодна.