Энергопоглощающий бампер автомобиля

Энергопоглощающий бампер автомобиля относится к транспортному машиностроению и предназначен для использования в качестве устройства для пассивной безопасности транспортных средств. Бампер содержит смонтированную в передней части кузова ударную пластину, соединенную с кузовом через мешок с мягкой оболочкой, и металлическую сетку. Металлическая сетка выполнена из магнитной стали, упруго спрессована и полностью занимает объем мешка. В тело сетки периодически по всему объему внедрены элементы высококоэрцитивных постоянных магнитов с размерами, превышающими размер ячеек сетки. Свободное пространство, образованное ячейками сетки, полностью заполнено ферромагнитным порошком. Достигается повышение степени энергопоглощения. 1 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройств пассивной безопасности транспортных средств.

Известны энергопоглощающие бамперы транспортного средства, содержащие облицовку, выполненную из упругого материала и имеющую участки с ячеистой прямоугольной структуре, и, причем, стенки ячеек расположены соосно направлению удара, а лицевые поверхности каждого участка образованы краями стенок и поперечных перегородок ячеек, и энергопоглощающие элементы /см. патент США № 4022505, кл. 293-71, опубл. 1977 [1]/.

Недостатками известных устройств является сложность конструкции облицовки и энергопоглощающих элементов, а также недостаточная степень энергопоглощения бампером вследствие практического отсутствия в его конструкции элементов, обладающих повышенной энергоемкостью.

Известны также энергопоглощающие бамперы транспортного средства, содержащие наружную энергопоглощающую ячеистую облицовку, выполненную из упругопластичного материала с переменной по высоте и ширине передней части кузова толщине и армированную по наружной поверхности сеткой из пластичного металла, и снабженные с тыльной стороны ребрами клинообразного сечения, образующими энергопоглощающую сотовую конструкцию, а также установленным поперек продольной оси транспортного средства полым брусом ромбического сечения /см. а.с. СССР № 965840, кл. В60D 19/08, В62D 25/08, 1980 [2]/.

Недостатками известных устройств является предельная сложность конструкции, а также недостаточная степень энергопоглощения бампером.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является энергопоглощающий бампер автомобиля, содержащий корпус, соединенный с кузовом автомобиля через упругий элемент, выполненный в виде надувного мешка с мягкой оболочкой, армированной металлической сеткой и имеющей выпускные отверстия /см. патент РФ на полезную модель № 34911, кл. В60R 19/20, 2003 [3]/, и принятый за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются недостаточная степень энергопоглощения бампером вследствие малой энергоемкости элементов в его конструкции, а также невозможность защиты автомобиля в случаях его столкновений с препятствиями со значительными ударными ускорениями.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой конструкции энергопоглощающего бампера, не требующей применения специальных дорогостоящих элементов, а использующей продукты отхода других производств, и обладающей при этом высокой степенью энергопоглощения и способностью защиты автомобиля при сильных ударах за счет реализации упругих, диссипативных и инерционных свойств при взаимодействии магнитных и ферромагнитных элементов, размещенных специальным образом относительно друг друга в замкнутом объеме.

Технический результат - повышение степени энергопоглощения бампером, обеспечение защиты автомобиля при сильных ударных взаимодействиях.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном энергопоглощающем бампере автомобиля, содержащем смонтированную в передней части кузова ударную пластину, соединенную с кузовом через мешок с мягкой оболочкой, и металлическую сетку, особенность заключается в том, что металлическая сетка выполнена из магнитной стали, упруго спрессована и полностью занимает объем мешка, в тело сетки периодически по всему объему внедрены элементы высококоэрцитивных постоянных магнитов с размерами, превышающими размер ячеек сетки, а свободное пространство, образованное ячейками сетки, полностью заполнено ферромагнитным порошком.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен бампер автомобиля, вид сверху с продольным разрезом.

Энергопоглощающий бампер автомобиля содержит смонтированную в передней части кузова 1 ударную пластину 2, изготовленную методом литья из упругопластического материала, например эластомера, соединенную с кузовом 1 через мешок 3 с мягкой оболочкой из прочного упругого материала, например из резиноткани с усиливающей корд тканью в несущем слое, применяемой для изготовления приводных ремней. Объем мешка 3 полностью заполнен упругой спрессованной металлической сеткой 4 из магнитной стали, например, сплава ЭИ 996 на никелевой основе, применяемого для изготовления пружин. В тело сетки 4 по всему ее объему периодически с примерно равномерной плотностью внедрены, то есть просто свободно вставлены между слоями сетки 4, элементы 5 постоянных магнитов с размерами, превышающими размер ячеек сетки 4, и выполненные на основе высококоэрцитивных магнитов на основе редкоземельных элементов. Причем, в качестве данных элементов использованы возникающие при производстве таких магнитов в значительном количестве ввиду хрупкости последних отходы производства в форме осколков, отколов и т.п. Свободное пространство, образованное ячейками металлической сетки 4, полностью заполнено ферромагнитным порошком 6, в качестве которого использован широко распространенный природный магнитный железняк или ферромагнитная окалина металлургических производств.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В исходном статическом состоянии бампера металлическая сетка 4 намагничена от элементов 5 постоянных магнитов, магнитный порошок 6 образует в местах расположения магнитов 5 зоны уплотнений, сосредотачиваясь, в основном, вокруг данных магнитов 5. При ударе бампера практически под любым углом происходит смещение в данном направлении ударной пластины 2, вызывающее деформацию в соответствующем направлении упругого мешка 3. Последняя приведет к упругим смещениям слоев сетки 4 вместе с магнитными элементами 5 относительно ферромагнитного порошка 6, пытающегося под действием инерционных сил остаться на месте, а под действием сил магнитного взаимодействия порошка 6 с постоянными магнитами 5 и намагниченной сеткой 4 также смещаться, но с другими скоростями и в других изотропных направлениях. В результате такого сложного взаимодействия при наличии ряда силовых факторов происходит смещение ферромагнитного порошка 6 относительно слоев сетки 4, его проникновение и движение относительно ячеек сетки 4, выпучивание материала внутри мешка 3 в других местах, удаленных от места удара. Такое сложное движение при одновременном наличии взаимодействующих магнитных сил всех трех звеньев системы: сетки 4, магнитных элементов 5 и ферромагнитного порошка 6, сил взаимного трения всех звеньев при их относительном смещении и дросселировании порошка 6 сквозь ячейки сетки 4, а также сил упругого взаимодействия приведет к интенсивной диссипации энергии удара, преобразованию кинетической энергии удара в другие виды энергии: тепловую, потенциальную энергию магнитного поля и упругого взаимодействия и т.д. При ударе значительной силы с разрушением ударной пластины 2 и даже с разрывом оболочки мешка 3 начинка последнего в виде сетки 4 с магнитными элементами 5 и порошком 6 будет представлять собой единый, связанный магнитными и упругими силами блок, обладающий предельно высокой энергопоглощающей способностью.

Предлагаемая конструкция предельно проста и дешева за счет возможности использования в качестве всех основных узлов - сетки 4, элементов постоянных магнитов 5 и ферромагнитного порошка 6 - отходов различных производств, компактна и универсальна.

Энергопоглощающий бампер автомобиля, содержащий смонтированную в передней части кузова ударную пластину, соединенную с кузовом через мешок с мягкой оболочкой, и металлическую сетку, отличающийся тем, что металлическая сетка выполнена из магнитной стали, упруго спрессована и полностью занимает объем мешка, в тело сетки периодически по всему объему внедрены элементы высококоэрцитивных постоянных магнитов с размерами, превышающими размер ячеек сетки, а свободное пространство, образованное ячейками сетки, полностью заполнено ферромагнитным порошком.