Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара



Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара
Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара
Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара

 


Владельцы патента RU 2559668:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара включает установленную в передней части автомобиля подвижную ударную поверхность. Подвижная ударная поверхность выполнена в виде изогнутой в форме части полого цилиндра пластины из среднеуглеродистой пластичной стали. Подвижная ударная поверхность прикреплена к передней части автомобиля с наклоном вниз консольно своим горизонтально ориентированным верхним продольным ребром с обращенной вверх выпуклой стороной. В зоне крепления пластины вдоль линии вышеуказанного ребра сформирован плоский пластический шарнир. Пластический шарнир обеспечивает при ударном изгибе пластины контактное взаимодействие ее нижнего продольного ребра с искусственно выполненной шероховатостью с поверхностью дорожного полотна. Полость между пластиной и передней частью автомобиля заполнена энергопоглощающим упругопластическим материалом. Достигается повышение надежности автомобиля за счет снижения энергии встречного удара. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для активного гашения скорости и энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.

Известны противоударные энергопоглощающие устройства для систем обеспечения пассивной безопасности транспортных средств, содержащие закрепленные на опорной панели и раме в передней части кузова ячеистую облицовку из упругопластического материала с ячейками, образованными ребрами, армированными снаружи сеткой и заполненными полимерными пеноматериалами /см., например, а.с. СССР №965840, кл. B60R 19/08, B62D 25/08, 1980 [1]; а.с. СССР №1500529, кл. B60R 19/03, B62D 25/08, 1987/ [2].

Известны также противоударные устройства для автомобилей, содержащие ударный брус, укрепленный на кузове с помощью направляющих и толкателей, упруго установленных с помощью пакетов деформирующихся элементов в полостях рамы, связанных между собой поперечинами /см., например, а.с. СССР №664544, кл. B6R 19/08, F16F 13/00, 1972/ [3].

Недостатками известных устройств является их сравнительно низкая эффективность защиты при серьезных ударных столкновениях транспортного средства с препятствием или другим транспортным средством, характеризующихся малой продолжительностью и значительной кинетической энергией удара. Это объясняется тем, что сама реализация данными устройствами пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации энергии удара в упругопластических элементах конструкции, преобразования кинетической энергии удара в другие виды энергии и т.п. не уменьшает энергию изначального удара, действующего на автомобиль, и кардинально решить вопросы защиты при указанном характере ударных взаимодействий не позволяет.

Кроме того, известны комбинированные устройства для отвода от автомобиля части энергии встречного удара в землю, содержащие нижний тормозной механизм, снабженный подпружиненной пластиной с башмаком на конце и средствами переключения и регулировки тормозного механизма для его сцепления с землей /см. патент США №3472332, кл. B60R 19/09, 1969/ [4].

Недостатками известного устройства является предельная сложность конструкции и низкая надежность, обусловленные необходимостью использования специальных силовых рычажных механизмов, исполнительных устройств, средств их переключения и регулировки.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара, содержащее установленную в передней части автомобиля подвижную ударную поверхность, снабженную металлическими упорами продольной формы с заостренными для внедрения в дорожное полотно концами, при этом упоры соединены с ударной поверхностью шарнирно и связаны с механизмами их опускания на дорожное полотно при воздействии ударной силы типа рычажных передач, электронно-управляемых систем или пиротехнических устройств /см. патент РФ на изобретение №2307037, кл. B60R, 19/02, B60T 1/14, 2004/ [5], и принятое за прототип.

Данное устройство позволяет смягчить действие на автомобиль ударной нагрузки за счет передачи части энергии встречного удара в землю. Однако устройство-прототип имеет предельно сложную конструкцию вследствие сложности исполнительных рычажных механизмов, электромагнитно управляемых, пиротехнических и т.п. механизмов опускания упоров на дорожное полотно, снижающих к тому же надежность устройства, замедляющих время его срабатывания и часто требующих применения специальных источников питания. Кроме того, эффект устройства проявляется только при наезде подвижного объекта на защищаемый автомобиль и отсутствует при наезде защищаемого автомобиля на неподвижный объект /см. [5], описание по заявке, стр. 6/, что резко ограничивает функциональные возможности устройства.

Сущность изобретения заключается в создании устройства для отвода от автомобиля энергии встречного удара путем передачи части энергии в момент удара в землю, а также эффективным гашением и демпфированием энергии удара, обладающего при этом предельной простотой конструкции, высокой надежностью и эксплуатационными характеристиками, широкими функциональными возможностями за счет проявления эффекта защиты от удара как при наезде подвижного объекта на защищаемый автомобиль, так и при наезде защищаемого автомобиля на неподвижный объект.

Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение надежности, расширение его функциональных возможностей и улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для отвода от автомобиля энергии встречного удара, включающем установленную в передней части автомобиля подвижную ударную поверхность, особенность заключается в том, что подвижная ударная поверхность выполнена в виде изогнутой в форме части полого цилиндра пластины из среднеуглеродистой пластичной стали, прикрепленной к передней части автомобиля с наклоном вниз консольно своим горизонтально ориентированным верхним продольным ребром и с обращенной вверх выпуклой стороной, при этом в зоне крепления пластины вдоль линии вышеуказанного ребра сформирован плоский пластический шарнир, обеспечивающий при ударном изгибе пластины контактное взаимодействие ее нижнего продольного ребра с поверхностью дорожного полотна, а полость между пластиной и передней частью автомобиля заполнена энергопоглощающим упругопластическим материалом. При этом пластический шарнир сформирован выполнением в пластине либо параллельно рядом с ребром ее крепления периодических сквозных отверстий, либо выполнением на нижней стороне пластины параллельно рядом с ребром ее крепления углубления с расширенным вниз треугольным сечением.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображено предлагаемое устройство в исходном состоянии: на фиг. 1 - на виде спереди с пластическим шарниром в форме сквозных отверстий; на фиг. 2 - на виде сбоку с пластическим шарниром в форме углубления; на фиг. 3 - устройство после его ударного пластического изгиба.

Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара содержит установленную в передней части автомобиля 1, то есть непосредственно перед объектом защиты в его бамперной зоне, подвижную ударную поверхность, выполненную в виде изогнутой в форме части полого цилиндра пластины 2 из среднеуглеродистой пластичной стали. Пластина 2 прикреплена /приварена/ по всей ширине передней части автомобиля 1 с наклоном вниз консольно своим верхним ребром 3, при этом ребро 3 ориентировано горизонтально, пластина 2 обращена своей выпуклой стороной вверх. В зоне консольного крепления пластины 2 к передней части автомобиля 1, то есть вдоль линии ее верхнего ребра 3, сформирован плоский пластический шарнир, обеспечивающий при ударном воздействии на пластину 2 спереди ее пластический изгиб вокруг верхнего продольного ребра 3. При этом геометрические размеры, форма, радиус кривизны исходного изгиба и исходный наклон пластины 2 вниз выбраны таким образом, что вышеуказанный пластический изгиб обеспечивает контактное взаимодействие нижнего продольного ребра 4 пластины 2 с поверхностью дорожного полотна 5, причем для обеспечения более надежного контактного взаимодействия на ребре 4 выполнена искусственная шероховатость в форме зубчатой накатки 6. Полость между вогнутой стороной пластины 2 и передней частью автомобиля 1 заполнена энергопоглощающим упругопластическим материалом 7, в качестве которого использован, например, полимерный пеноматериал, заливающийся в жидком виде с последующей полимеризацией в ячеистую структуру /см. [1], [2]/, закрепленную на внутренней вогнутой стороне пластины 2. При этом пластический шарнир вдоль линии верхнего ребра 3 крепления пластины 2 сформирован либо выполнением в пластине 2 параллельно и рядом с ребром 3 периодических сквозных отверстий 8 малого диаметра порядка 3-4 мм /см. фиг. 1/, либо выполнением /см. фиг. 2 и фиг. 3/ на нижней вогнутой стороне пластины 2 параллельно рядом с ребром 3 по всей длине пластины 2 углубления 9 с расширенным вниз треугольным сечением, то есть с размещением основания треугольника сечения 9 в нижней поверхности пластины 2. В качестве среднеуглеродистой пластической стали для изготовления пластины 2 использована сталь марки 0,8 кп /кипящая/ /ГОСТ 1050-60/ с содержанием углерода 0,05-0,11%, применяемая обычно для холодной штамповки и глубокой вытяжки различных пластических деталей.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При слабых /низкоэнергетических/ столкновениях автомобиля 1 с препятствием или другим транспортным средством с малыми ударными нагрузками происходит упругий изгиб пластины 2 либо, в худшем случае, легкий пластический изгиб. В этом случае гашение кинетической энергии удара происходит за счет диссипации кинетической энергии удара как в материале пластины 2, так и в энергопоглощающем упругопластическом материале 7, подвергающемся изгибно-сжимающим деформациям. При мощных столкновениях со значительными ударными нагрузками происходит пластический изгиб пластины 2 вокруг плоского пластического шарнира, образованного элементами 3, 8, 9 пластины 2, сопровождающийся деформацией /сплющиванием/ сквозных отверстий 8 в зоне шарнира и углубления 9 треугольного сечения /см. фиг. 3/ со сближением наклонных сторон треугольного сечения, приводящий к полному формоизменению пластины 2 с увеличением радиуса ее кривизны и возникновению силового контакта ребра 4 пластины 2 с зубчатой накаткой 6 с поверхностью дорожного полотна 5. В результате такого контакта зубья накатки 6 вдавливаются в грунт дорожного полотна 5, в ледяную корку либо обеспечивают возникновение значительных сил трения с асфальтовым или бетонным покрытием дорожного полотна 5. Такое контактное взаимодействие деформированной пластины 3, во-первых, обеспечивает резкое гашение кинетической энергии встречного удара, а во-вторых - что является самым главным - обеспечивает частичную передачу /отвод/ исходной кинетической энергии удара в землю. При этом, в отличие от устройства-прототипа [5], эффективность работы устройства не зависит от того, наезжает ли автомобиль с предлагаемым устройством на неподвижный объект, либо, наоборот, подвижный объект наезжает на защищаемый автомобиль 1. Вышеуказанный пластический изгиб пластины 2 с ее формоизменением и максимально возможным сближением с передней частью автомобиля 1 сопровождается резкими высокоинтенсивными изгибно-сжимающими деформациями упругопластического материала 7, приводящими как к его сплющиванию практически до плоского состояния, так и выдавливанию наружу из полости между пластиной 2 и передней частью автомобиля. Естественно, что такие деформации дополнительно обуславливают интенсивную диссипацию и поглощение кинетической энергии удара.

Предложенное устройство характеризуется предельной простотой конструкции, высокими надежностью и эффективностью гашения удара, а также повышенными эксплуатационными характеристиками. Это объясняется реализацией в данном устройстве принципа активного гашения встречного удара за счет отвода от автомобиля части энергии удара в землю, дополнения активного гашения интенсивной диссипацией энергии удара с помощью энергопоглощающих элементов, полным исключением из состава устройства механических, упругих и рычажных передач, электрических и электромагнитных исполнительных, регулировочных и т.п. механизмов, замедляющих процесс срабатывания устройства и требующих, в ряде случаев, специальных источников питания.

1. Устройство для отвода от автомобиля энергии встречного удара, включающее установленную в передней части автомобиля подвижную ударную поверхность, отличающееся тем, что подвижная ударная поверхность выполнена в виде изогнутой в форме части полого цилиндра пластины из среднеуглеродистой пластичной стали, прикрепленной к передней части автомобиля с наклоном вниз консольно своим горизонтально ориентированным верхним продольным ребром с обращенной вверх выпуклой стороной, при этом в зоне крепления пластины вдоль линии вышеуказанного ребра сформирован плоский пластический шарнир, обеспечивающий при ударном изгибе пластины контактное взаимодействие ее нижнего продольного ребра с искусственно выполненной шероховатостью с поверхностью дорожного полотна, а полость между пластиной и передней частью автомобиля заполнена энергопоглощающим упругопластическим материалом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластический шарнир сформирован выполнением в пластине параллельно рядом с ребром ее крепления периодических сквозных отверстий.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластический шарнир сформирован выполнением на нижней стороне пластины параллельно рядом с ребром ее крепления углубления с расширенным вниз треугольным сечением.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Транспортное средство по первому варианту содержит раму, капот, бампер, включающий промежуточную секцию, первую и вторую торцевые секции.

Тележка // 1381018
Изобретение относится к оборудованию шинной промьшшенности и предназначено для перемешения сборочного барабана с деталями покрьш1ки между операционными станками поточной линии для сборки покрышек.

Тележка // 1207853

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающий кузов транспортного средства содержит горизонтальный ударный брус переднего бампера с упруго-пластической ячеистой наружной облицовкой, установленный по всей ширине передней части кузова и связанный с рамой транспортного средства с помощью упругих промежуточных элементов. Кузов снабжен двумя парами криволинейных стержневых шатунов. Верхняя пара прикреплена одними концами к задней поверхности ударного бруса, а другими концами прикреплена к стальному цилиндрическому валику. Валик установлен вдоль переднего края крыши и приварен к дополнительно введенному деформируемому элементу в виде стальной пластины. Стальная пластина прикреплена к крыше с возможностью продольного скручивания в рулон. Нижняя пара шатунов прикреплена одними концами к ударному брусу, а другими концами - к другому цилиндрическому валику. Другой валик приварен к скручиваемой стальной пластине, прикрепленной к нижней поверхности рамы транспортного средства. Достигается повышение эффективности защиты транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх