буфер безопасный

Формула изобретения

1. Буфер безопасный, состоящий из продольно расположенного в передней части автомобиля пружинного блока, задняя и передняя части которого жестко связаны соответственно с кузовом и бампером, отличающийся тем, что пружинный блок выполнен в виде упругой гибкой пластины, задняя часть которой жестко связана с передним щитом кузова, а передняя часть загнута вниз и расположена на стандартной высоте автомобильного буфера, пластина с внешней стороны покрыта слоем упругого материала, находящаяся под пластиной часть щита кузова выполнена выпуклой, а расположенная между пластиной и выпуклой частью щита кузова подушка выполнена из пористого материала.

2. Буфер безопасный по п.1, отличающийся тем, что поверхностный слой упругого материала, расположенный на стандартной высоте автомобильного буфера, имеет большой коэффициент трения.

3. Буфер безопасный по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что поверхностный слой упругого материала, расположенного над пластиной, имеет малый коэффициент трения.

4. Буфер безопасный по п.1, отличающийся тем, что пружинный блок выполнен из пакета упругих гибких пластин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам пассивной безопасности автомобиля. Известен безопасный буфер автомобиля, состоящий из продольно расположенного в передней части автомобиля блока-пружин, задняя и передняя части которого жестко связаны соответственно с кузовом и бампером. (См. кн. «Пассивная безопасность автомобиля». В.Н.Иванов, В.А.Лялин. М., 1979 г., с.240-241).

Его недостатки:

1. При лобовом ударе буфер не демпфирует энергию удара, пассажиры испытывают большие инерционные нагрузки. При серьезной аварии длина пути и время замедления малы и велика вероятность получения тяжелых травм.

2. По окончании замедления после удара и остановки автомобиля потенциальная энергия сжатых пружин вызывает отскок автомобиля от препятствия, что дополнительно увеличивает возможность травмирования.

3. Конструкция буфера не обеспечивает безопасность пешеходу при наезде.

4. Ухудшается эстетика и аэродинамика автомобиля.

Целью изобретения является повышение пассивной безопасности автомобиля и снижение его агрессивных свойств.

С этой целью у безопасного буфера, состоящего из продольно расположенного в передней части автомобиля блока пружин, задняя и передние части которого жестко связаны соответственно с кузовом и бампером, блок пружин выполнен в виде упругой гибкой пластины, задняя часть которой жестко связана с передним щитом кузова, а передняя часть загнута вниз и расположена на стандартной высоте автомобильных буферов, пластина с внешней стороны покрыта слоем упругого материала, находящаяся под пластиной часть щита выполнена выпуклой, а расположенная между пластиной и выпуклой частью щита подушка выполнена из пористого материала, поверхностный слой упругого материала, расположенный на стандартной буферной высоте, имеет большой коэффициент трения, а поверхностный слой над пластиной - малый коэффициент трения, блок пружин может быть выполнен из пакета упругих гибких пластин.

Новыми отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:

1. Блок пружин выполнен в виде упругой гибкой пластины, задняя часть которой жестко связана с передним щитом кузова, а передняя часть загнута вниз и расположена на стандартной высоте автомобильных буферов, пластина с внешней стороны покрыта слоем упругого материала, находящаяся под пластиной часть щита выполнена выпуклой, а расположенная между пластиной и выпуклой частью щита подушка выполнена из пористого материала.

2. Поверхностный слой упругого материала, расположенный на стандартной буферной высоте, имеет большой коэффициент трения, а поверхностный слой упругого материала над пластиной - малый коэффициент трения.

3. Блок пружин может быть выполнен из пакета упругих гибких пластин.

На фиг.1 - движущийся автомобиль в момент касания буфера вертикальной стенки.

На фиг.2 - автомобиль в момент преодоления стенки.

Буфер 1 состоит из продольно расположенной в передней части автомобиля упругой гибкой пластины 2, задняя часть которой жестко связана с верхней частью переднего щита 3а, а передняя часть пластины 2 загнута вниз, с верхней (внешней) стороны пластина 2 покрыта слоем упругого материала 4. Расположенная ниже пластины 2 часть щита 3б выполнена выпуклой, между пластиной 2 и выпуклой частью щита 3б расположена подушка 5, выполненная из пористого материала.

При движении автомобиля самой распространенной и опасной аварией является лобовое (фронтальное) столкновение. Буфер 1 уменьшает его последствия. При лобовом столкновении энергия удара воспринимается внешним упругим слоем 4, подушкой 5 и, в основном, упругой гибкой пластиной 2. Передняя часть упругого слоя 4 и загнутая часть пластины 2 обеспечивают плавное нарастание усилия и плавное замедление автомобиля. Благодаря наличию большого коэффициента трения внешней передней поверхности упругого слоя 4 (на стандартной высоте автомобильных буферов) и местной упругости слоя 4 обеспечивается надежный контакт буфера 1 со встречным автомобилем или с вертикальным препятствием (стенкой фиг.1, 2). Пластина 2 нагружается продольной силой, которая передается на верхнюю часть щита 3а и, подобно прыгуну с шестом в высоту, передняя часть автомобиля поднимается, автомобиль поворачивается вокруг точки контакта заднего колеса с дорогой. Пластина 2 по всей длине изгибается вниз, ее контактирующая со стенкой часть «накатывается» на вертикальную стенку (Фиг.2). При лобовом столкновении величина подъема передка автомобиля зависит от скорости и веса автомобиля, упругих свойств пластины 2 и пористого материала подушки 5, развесовки по колесам, длины буфера 1, особенностей передней части встречного автомобиля, угла наклона вертикальной стенки и полотна дороги.

Благодаря подъему передка автомобиля при фронтальном столкновении увеличивается путь замедления, особенно передней части автомобиля (с водителем и передним пассажиром - прямая А1А2>Б1Б2). Направление замедления (кривая А1А2) изменяется в благоприятную для восприятия сторону (вверх). Применяя пластину 2 с определенными упругими свойствами, выбирая определенный объем и материал подушки 5, задавая определенную кривизну выпуклой части щита 36, возможно получить безопасный бампер 1 с оптимальными характеристиками при лобовом ударе.

Обычный безопасный буфер 1 должен обеспечивать при определенной скорости достаточную высоту подъема передка автомобиля для преодоления капота встречного типичного легкового автомобиля и обеспечения рикошета - скользящего удара, что уменьшает тяжесть ДТП для обоих автомобилей. Буфер 1 должен выдерживать и автомобильные крэш-тесты без повреждений элементов кузова. При увеличенной длине буфера 1, большей нагрузке на задние колеса и особом задке автомобиля возможно получение более безопасного автомобиля. При фронтальном столкновении на большой скорости такого автомобиля с вертикальной стенкой (автобусом, троллейбусом) происходит деформация передней части буфера 1 вниз, нагрузка продольной силой пластины 2 и подъем передка автомобиля вверх. Буфер 1 своей верхней частью «накатывается» на стенку, увеличивая подъем передка. На некоторой высоте контакта буфера 1 со стенкой качение прекращается и, благодаря острому углу между продольной осью автомобиля и вертикальной плоскостью стенки, благодаря малому коэффициенту трения верхней поверхности упругого слоя, начинается скольжение буфера 1 вверх по стенке с подъемом передка. При значительной начальной скорости автомобиля подъем может продолжаться до касания передними и даже всеми колесами автомобиля вертикальной стенки. Путь замедления будет значителен, вероятность получения тяжелых и смертельных травм уменьшается. При наезде автомобиля на пешехода нижняя часть упругого слоя 4 буфера 1 ударяет по ноге ниже колена, при этом деформируется передняя часть упругого слоя 4 и загнутый передний конец пластины 2. Пешеход сбивается на верхнюю часть упругого слоя 4 и перемещается по нему до ветрового стекла. Начальные условия для его выживания улучшаются.

При лобовом (фронтальном) столкновении кинетическая энергия движущегося автомобиля тратится на сжатие упругого слоя 4, подушки 5 (с частичным демпфированием), изгиб пластины 2 и на подъем передка автомобиля на капот встречного автомобиля или на вертикальную стенку. После окончания замедления при остановке автомобиля запасенной энергии для его отскока меньше. Передок автомобиля стаскивается с капота встречного автомобиля или, при заторможенных задних колесах, плавно опускается с вертикальной стенки.

Для более успешного стаскивания с капота пластина 2 или одна из пакета пластин имеет на конце отгиб на 180°.

Наружный упругий слой 4 жестко связан с пластиной 2 и может быть выполнен из пенопласта с переменной (увеличивающейся от внешней поверхности) жесткостью. Его передняя поверхность (на стандартной буферной зоне) имеет большой коэффициент трения для надежного взаимодействия со стенкой или буфером встречного автомобиля. Верхняя поверхность упругого слоя 4 у автомобиля повышенной пассивной безопасности может иметь малый коэффициент трения.

Пластина 2 может быть выполнена из композитного материала, это уменьшает ее вес и увеличивает упругие свойства. Пластина 2 может состоять из пакета пластин, связанных между собой, например, тонким резиновым слоем, допускающим их некоторое продольное смещение при изгибе с обеспечением демпфирования.

Пористый материал подушки 5 может быть изготовлен из упругого пенопласта (пеноуретана) или из твердого пористого материала малой прочности, но с хорошими демпфирующими свойствами. Упругий пенопласт после столкновения восстанавливает первоначальную форму и не требует замены. Твердый пористый материал не полностью восстанавливает свою форму и после аварии требуется его замена (на станции техобслуживания или в гараже).

Покатый задок автомобиля, покрытый материалом с малым коэффициентом трения, не увеличивает габариты и вес, обеспечивает скользящий удар при наезде на него сзади легкого автомобиля, а при лобовом столкновении автомобиля увеличивает возможную высоту подъема передка и, соответственно, путь замедления, улучшает внешний вид автомобиля (придает стремительность).

Безопасный буфер 1 при движении автомобиля по дороге предохраняет от обычного лобового столкновения двух автомобилей, а при наезде на вертикальное препятствие (стенка, столб) удлиняет путь (время) замедления, в обоих случаях уменьшается ущерб и стоимость ремонта автомобилей, вероятность получения тяжелых и смертельных травм.

Буфер 1 сравнительно прост, технологичен, имеет малый вес, надежен в эксплуатации.

Наличие буфера 1 не ухудшает аэродинамику и эстетику автомобиля. Существенно повышается его пассивная безопасность.

Автором изготовлена и испытана тележка (Д×Ш×В=327×100×100) с безопасным буфером, испытания подтверждают основные приведенные выше свойства буфера.