СИСТЕМА ОГРАНИЧЕНИЯ УДАРА АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOBILE BUMP LIMITATION SYSTEM

Система ограничения удара автомобиля с облицовочным элементом и подструктурой буфера или бампера. При этом облицовочный элемент приспособлен к дизайну автомобиля, в то время как собственно ограничитель удара образован подструктурой бампера.
Часто подструктура бампера дистанцирована от облицовочного элемента так, что между подструктурой бампера и облицовочным элементом возникает полое пространство, которое может быть разной глубины в зависимости от типа автомобиля. Упомянутое полое пространство приводит к неблагоприятному уменьшению барьерного хода проникновения, который предусмотрен для предотвращения повреждения наружной облицовки автомобиля, в частности, даже при более длинном свесе стилевого оформления или дизайна автомобиля.
Такое отсутствие повреждений должно, в частности, обеспечиваться при низких скоростях столкновения, при этом должно исключаться соприкосновение и повреждение самих деталей кузова, а также внешней облицовки автомобиля. В связи с тем, что подструктура бампера эффективна только в том случае, когда облицовочный элемент при столкновении настолько вдавливается, что он сможет передать силу удара подструктуре бампера, то при высоких затратах необходимо подогнать подструктуру бампера к различным стилистическим выполнениям различных моделей автомобилей одной серии для того, чтобы предписанный барьерный ход проникновения обеспечивался для каждой модели, и тем самым исключались повреждения кузова каждой отдельной модели.
Задачей изобретения является создание системы ограничения удара автомобиля с облицовочным элементом и подструктурой бампера, которая применима для различных автомобилей в рамках одной платформы и/или выходом за рамки платформы с различными свесами кузова.
Упомянутая выше задача решается с помощью предмета независимого пункта 1. Преимущественные усовершенствования изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно настоящему изобретению система ограничения удара автомобиля образована с облицовочным элементом и подструктурой бампера, при этом подструктура бампера расположена на кузове автомобиля дистанцированно от облицовочного элемента и перекрыта облицовочным элементом. Подструктура бампера имеет воспринимающие энергию удара элементы. Кроме того, система ограничения удара автомобиля имеет передающий силу удара элемент, который размещен между облицовочным элементом и подструктурой бампера.
Преимущество системы ограничения удара автомобиля такого типа заключается в том, что теперь передающим силу удара элементом заполняются разные расстояния между облицовочным элементом и подструктурой бампера. Благодаря этому передающий силу удара элемент обеспечивает соблюдение требуемой глубины проникновения барьеров несмотря на стандартную подструктуру бампера у различных моделей автомобилей. Таким образом, требуемое отсутствие повреждений при различных стилевых оформлениях обеспечивается за счет одной единственной и одинаковой для всех моделей подструктуры бампера.
Передающий силу удара элемент прежде всего обеспечивает оптимальное использование также возникающего полого пространства, которое образуется при применении только одного варианта подструктуры бампера для различных контуров стилевого оформления. При этом возможно целенаправленное влияние передающего силу удара элемента на барьерную область воздействия.
В одном из преимущественных вариантов осуществления изобретения передающий силу удара элемент образует проставку, подогнанную между облицовочным элементом и подструктурой бампера и компенсирующую различия стилевого оформления моделей автомобилей относительно барьерного хода проникновения.
Предпочтительно, передающий силу удара элемент является формостабильным, неподатливым и передает действующую на облицовочный элемент силу удара на подструктуру бампера. Таким образом, для конструктивного исполнения передающего силу удара элемента важно наличие достаточной прочности для ударной нагрузки силами, возникающими в нижнем диапазоне скоростей, тем более, что передающий силу удара элемент должен безотказно работать при нагрузках, предусмотренных стандартизованными тестами классификации страхования и принятыми в США и Канаде тестами типовых испытаний. Кроме того, конструкция передающего силу удара элемента должна быть такой, чтобы при ударе или при ударной нагрузке обеспечивалась одна и та же или лишь незначительно отличающаяся кинематика деформирующейся всей системы ограничения удара, независимо от размера и глубины передающего силу удара элемента, необходимого для заполнения промежуточного пространства между облицовочным элементом и подструктурой бампера.
Предпочтительно, передающий силу удара элемент выполнен из формостабильного структурированного полимерного материала, контур которого приспособлен к облицовочному элементу и подструктуре бампера. Для обеспечения стабильной формы и неподатливости полимерного материала предпочтительно он имеет наполненный частицами полимерный материал со степенью наполнения твердыми частицами от 40 до 80 об.%.
Такого рода твердые частицы предпочтительно представляют собой керамические частицы, которые по сравнению с металлическими частицами имеют меньший вес, и посредством которых полимерные материалы могут подгоняться к различным контурам облицовочного элемента и подструктуры бампера. Твердые частицы также могут состоять из коротких волокон или нитевидных монокристаллов, что повышает стабильность формы и прочность полимерного материала.
Альтернативно, передающий силу удара элемент имеет формостабильную структурированную металлическую конструкцию, контур которой также подогнан к облицовочному элементу и подструктуре бампера. При этом для уменьшения веса передающий силу удара элемент может иметь ячеистую структуру, элементы которой могут иметь ромбообразную, четырехугольную, шестиугольную или многоугольную форму. В любом случае для выполнения функции передающего силу удара элемента перегородки ячеистой структуры ориентированы в направлении силы удара.
В то время как облицовочный элемент образует внешнюю облицовку системы ограничения удара и может быть приспособлен к стилевому оформлению соответствующей модели, подструктура бампера образует собственно ограничитель удара. Облицовочный элемент часто называют оболочкой бампера, так как он не выполняет функцию ограничения удара и часто представляет собой лишь привлекательную по форме облицовку подструктуры бампера.
В одном из других вариантов осуществления изобретения подструктура бампера имеет деформируемые элементы, которые преимущественно ориентированы в направлении силы удара и деформируются до определенной степени без повреждения внешней облицовки автомобиля за пределами системы ограничения удара. Таким образом возможно, что после столкновения на низкой скорости потребуется лишь замена деформируемых элементов системы ограничения удара.
Подструктура бампера предпочтительно имеет стабильную по форме, упруго податливую поперечную балку, опирающуюся на деформируемые элементы. Стабильность формы этой поперечной балки такова, что при столкновении на низких скоростях происходит лишь упругая деформация поперечной балки и передающего силу удара элемента, в то время, как деформируемые элементы деформируются пластично и/или резиноэластично. При этом передающий силу удара элемент по меньшей мере частично охватывает в виде оболочки поперечную балку. Также возможно, что поперечная балка частично охватывает в виде оболочки передающий силу удара элемент. Наконец, в одном другом варианте осуществления изобретения передающий силу удара элемент фиксируется на поперечной балке с геометрическим замыканием.
Передающий силу удара элемент может иметь защелкивающиеся крюки, которыми он защелкнут на подструктуре бампера или на облицовочном элементе. На облицовочном элементе и/или на подструктуре бампера могут быть предусмотрены крепежные элементы, на которых смонтирован передающий силу удара элемент. Как за счет подобного рода крепежных элементов, как болты или заклепки, так и за счет защелкивающихся крюков можно обеспечить возможность замены поврежденного передающего силу удара элемента. Кроме того, возможно также соединение с замыканием материала между передающим силу удара элементом и облицовочным элементом или подструктурой бампера за счет склеивания или термического сцепления, что может привести к снижению производственных затрат, но ухудшит, по сравнению с защелкивающимися крюками или крепежными элементами, возможность замены при повреждении передающего силу удара элемента.
Кроме того, предусмотрено расположение передающего силу удара элемента в виде отдельных элементов по ширине подструктуры бампера. Преимущество заключается в том, что при повреждении передающего силу удара элемента можно снизить затраты на замену и ремонт, так как замене будут подлежать только поврежденные участки передающего силу удара элемента. В аспекте распределения силы удара преимущественным может оказаться цельный передающий силу удара элемент на всей ширине подструктуры бампера.
Вместо структуры из полимерного материала передающий силу удара элемент может иметь металлическую конструкцию. Конструкция такого типа может быть создана заранее изготовленной из полимерного материала или металла литой детали, прессованного профиля или сварной конструкции или детали, получаемой глубокой вытяжкой. Кроме того, возможно, что передающий силу удара элемент будет изготавливаться за одно целое с облицовочным элементом и вместе с облицовочным элементом будет монтироваться на подструктуре бампера.
В зависимости от применяемого метода крепления на подструктуре бампера или на облицовочном элементе предусматриваются соответствующие приливы, круглые или продольные отверстия, сварочные гайки или болты для надежного монтажа всей системы ограничения удара. Преимущества системы ограничения удара по настоящему изобретению:
1) экономичная, жесткая и легкая конструкция;
2) большое количество различных вариантов системы ограничения удара, при этом вставка или размещение передающего силу удара элемента в форме проставки позволяет использовать одну единственную подструктуру бампера для различных стилевых оформлений и свесов кузова;
3) выходящее за рамки модели применение передающего силу удара элемента в форме проставки;
4) отсутствие при процессах столкновения негативного влияния «низкоскоростного поведения» и «высокоскоростного поведения».
В одном из других вариантов осуществления изобретения подструктура бампера может иметь металлическую деталь из прессованного профиля или сварной конструкции, расположенную между переходом от деформируемых элементов к кузову. Эта металлическая деталь может быть деталью из листовой стали или же деталью из алюминиевого прессованного профиля.
Изобретение далее поясняется более подробно с использованием приводимых фигур:
фиг.1 - схематичный фрагмент системы ограничения удара в первом варианте осуществления изобретения;
фиг.2 - схематичный фрагмент системы ограничения удара во втором варианте осуществления изобретения;
фиг.3 - принципиальная схема системы ограничения удара в третьем варианте осуществления изобретения;
фиг.4 - принципиальная схема системы ограничения удара в четвертом варианте осуществления изобретения;
фиг.5 - схематичный вид в перспективе фрагмента системы ограничения удара в пятом варианте осуществления изобретения;
фиг.6 - схематичный вид в перспективе фрагмента системы ограничения удара согласно фиг.5 под другим углом зрения;
фиг.7 - схематичный вид в перспективе фрагмента системы ограничения удара согласно фиг.5 под другим измененным углом зрения.
На фиг.1 схематично показан фрагмент системы ограничения удара в первом варианте осуществления изобретения. В этом варианте осуществления изобретения подструктура 9 бампера включает в себя поперечную балку 21, которая передает энергию удара не показанному здесь воспринимающему удар элементу подструктуры 9 бампера. Упомянутая поперечная балка 21 закрыта подогнанным к стилевому оформлению автомобиля в области подструктуры 9 бампера облицовочным элементом 8, который также называют оболочкой бампера.
На показанном на фиг.1 фрагменте облицовочный элемент 8 еще не смонтирован на автомобиле, а расположен отдельно от поперечной балки 21 подструктуры 9 бампера для того, чтобы был виден передающий силу удара элемент 12, контур которого подогнан к внутренней стороне 26 облицовочного элемента 8 и к задней стороне 25 поперечной балки 21.
Передающий силу удара элемент 12 при монтаже облицовочного элемента 8 на автомобиле заполняет образующееся промежуточное пространство между облицовочным элементом 8 и подструктурой 9 бампера так, что за счет стабильности формы и неподатливости передающего силу удара элемента 12 энергия удара, в частности при низких скоростях столкновения, может передаваться на поперечную балку 21, которая, в свою очередь, при небольшой деформации и/или упругой податливости передает энергию удара на не показанный здесь воспринимающий удар элемент подструктуры 9 бампера.
Кроме того, передающий энергию удара элемент 12 наряду с функцией проставки 13, заполняющей свободное пространство между смонтированным облицовочным элементом 8 и смонтированной подструктурой 9 бампера, образует свес 24, который можно отогнуть на поперечную балку 21 для соединения передающего силу удара элемента 12 с подструктурой 9 бампера с геометрическим и/или силовым замыканием. В этом варианте осуществления изобретения передающий силу удара элемент 12 соединен с замыканием материала с облицовочным элементом 8 и проходит по всей ширине подструктуры 9 бампера.
Для этого соединение с замыканием материала достигается приклеиванием передающего силу удара элемента 12 к внутренней стороне 26 облицовочного элемента 8. Вместо соединения с замыканием материала для фиксации передающего силу удара элемента 12 на облицовочном элементе 8 или на подструктуре 9 бампера могут быть использованы резьбовые соединения, соединение клепкой или защелкивающимися крюками. Вместо выполненного за одно целое передающего силу удара элемента 12, который проходит по всей ширине подструктуры 9 бампера, также возможно распределенное размещение отдельных деталей облицовочного элемента 8 по ширине подструктуры 9 бампера.
На фиг.2 схематично показан фрагмент системы ограничения удара во втором варианте осуществления изобретения. На этом фрагменте облицовочный элемент 8 изгибается как за передающий силу удара элемент 12, так и за подструктуру 9 бампера. Из всего передающего силу удара элемента 12 виден только один участок, при этом для эффективного уменьшения веса конструкция передающего силу удара элемента 12 имеет ячеистую структуру 18. Перегородки 19 ячеистой структуры 18 могут быть массивными, стабильными по форме, выполненными из неподатливого материала, чтобы передавать силу удара, воздействующую на облицовочный элемент 18, непосредственно на подструктуру 9 бампера, которая в рассматриваемом варианте осуществления изобретения имеет поперечную балку 21.
На фиг.3 показана принципиальная схема системы 3 ограничения удара в третьем варианте осуществления изобретения. Эта принципиальная схема показывает заднюю часть 28 автомобиля 7, смонтированную на кузове 10 автомобиля, и имеет на кузове 10 автомобиля систему 3 ограничения удара. Между системой 3 ограничения удара и кузовом 10 автомобиля располагается металлическая деталь 23, например, из прессованного материала, на которую воздействуют воспринимающие удар элементы 11 подструктуры 9 бампера. Стилевое оформление или по-другому дизайн данной модели 14 автомобиля предоставляют лишь чрезвычайно малое расстояние «а» между подструктурой 9 бампера и облицовочным элементом 8, которое перекрывается стабильной по форме проставкой 13, чтобы обеспечить при постоянной глубине «с» подструктуры 9 бампера барьерный ход 16 проникновения в случае стандартизованной ударной нагрузки системы 3 ограничения удара без повреждения задней части 28 модели 14 автомобиля. При этом расположенный со стороны бампера контур 17 проставки и расположенный со стороны облицовочного элемента контур 27 подогнаны, соответственно, к подструктуре 9 бампера и к облицовочному элементу 8.
На фиг.4 показана принципиальная схема системы 4 ограничения удара в четвертом варианте осуществления изобретения. Несмотря на то, что задняя часть 28 другой модели 15 автомобиля значительно выступает за показанную на фиг.3 заднюю часть 28, тем не менее возможно выходящее за рамки модели использование подструктуры бампера 9 с одинаковой постоянной глубиной «с». Для того, чтобы и в этом случае выдерживался барьерный ход 16 проникновения при низких скоростях столкновений без повреждения задней части 28 модели 15 автомобиля, необходимо только скомпенсировать соответственно увеличенной проставкой 13 большее расстояние «a» между облицовочным элементом 8 и подструктурой 9 бампера. Таким образом, можно предусмотреть идентичные подструктуры 9 бампера для различных модельных рядов с обеспечением отсутствия повреждений, например, в задней части 28 всех моделей, для чего необходима только подгонка передающего силу удара элемента 12 в качестве проставки 13 к различным стилевым оформлениям или дизайну модельных рядов, или даже выступая за рамки платформы.
На фиг.5 схематично показан в перспективе фрагмент системы 5 ограничения удара в пятом варианте осуществления изобретения. Отсутствие на упомянутом выше изображении облицовочного элемента связано с тем, что требуется показать контур 27 для облицовочного элемента и ячеистую структуру 18 передающего силу удара элемента 12. В рассматриваемом варианте осуществления изобретения передающий силу удара элемент 12 в значительной степени охватывает в виде оболочки поперечную балку 21, опирающуюся на воспринимающие удар элементы 11 в виде деформируемых элементов 20, зафиксированных, в свою очередь, на металлической детали 23, осуществляющей в качестве поперечной балки соединение с кузовом.
Эта поперечная балка или металлическая деталь 23 в рассматриваемом варианте осуществления изобретения изготовлена из горячепрессованного алюминиевого сплава. Поперечная балка 21 может быть деталью из листовой стали или деталью из литого алюминия, в то время как деформируемые элементы 20 конструктивно рассчитаны таким образом, что при низких скоростях столкновения они за счет деформации могут поглощать соответственно высокую энергию удара.
Даже если в рассматриваемом варианте осуществления изобретения передающий силу удара элемент 12 частично охватывает в виде оболочки поперечную балку 21 подструктуры 9 бампера, однако возможны такие осуществления изобретения, при которых передающий силу удара элемент 12 будет частично охвачен в виде оболочки поперечной балкой 21.
Размеры перегородок 19 ячеистой структуры 18 являются такими, чтобы обеспечивалась возможность передачи соответственно высокой силы удара. Кроме того, они ориентированы в направлении удара. Как показано на передающем силу удара элементе 12, ячеистая структура 18 расположена ромбовидно (т.е., образует структуру с косой клеткой), однако также возможны и многоугольные структуры, в частности шестиугольные.
На фиг.6 схематично показан в перспективе фрагмент системы ограничения удара согласно фиг.5, под другим углом зрения, так что видна фиксация передающего силу удара элемента 12 на поперечной балке 21 посредством защелкивающихся крюков 22. Эти защелкивающиеся крюки 22 при установке передающего силу удара элемента 12 защелкиваются с геометрическим замыканием за край поперечной балки 21, так что в отличие от варианта осуществления, представленного на фиг.1, передающий силу удара элемент 12 зафиксирован на поперечной балке 21.
На фиг.7 схематично показан в перспективе фрагмент системы 5 ограничения удара согласно фиг.5, под другим измененным углом зрения. Хорошо видно, что контур 17 передающего силу удара элемента 12 полностью подогнан к контуру поперечной балки 21, и что защелкивающиеся крюки 22 фиксируют передающий силу удара элемент 12 с геометрическим замыканием на поперечной балке 21. Передающий силу удара элемент 12 имеет форму прописной буквы «С», при этом полки 29 и 30 C-образной формы не способствуют передаче силы удара, а наоборот, позволяют и поддерживают фиксирующую функцию защелкивающихся крюков 22.
Список ссылочных позиций
1 система ограничения удара (первый вариант осуществления)
2 система ограничения удара (второй вариант осуществления)
3 система ограничения удара (третий вариант осуществления)
4 система ограничения удара (четвертый вариант осуществления)
5 система ограничения удара (пятый вариант осуществления)
7 автомобиль
8 облицовочный элемент
9 подструктура бампера
10 кузов автомобиля
11 воспринимающий удар элемент
12 передающий силу удара элемент
13 проставка
14 модель автомобиля
15 модель автомобиля
16 барьерный ход проникновения
17 контур передающего силу удара элемента
18 ячеистая структура
19 перегородка ячеистой структуры
20 деформируемый элемент
21 поперечная балка
22 защелкивающийся крюк
23 металлическая деталь
24 свес
25 задняя сторона поперечной балки
26 внутренняя сторона
27 контур передающего силу удара элемента
28 задняя часть
29 полка
30 полка
«a» расстояние
«c» постоянная глубина