ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ С ЛОНЖЕРОНАМИ АКТИВНОГО ТИПА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкциям передней части кузова автомобиля.
Известна конструкция передней части кузова автомобиля (JP 60-55342 А, 04.12.1985), содержащая парные лонжероны из профиля прямоугольной формы, расположенные вдоль продольной оси кузова и жестко соединенные с поперечной балкой и конструкция с деформируемыми коробчатыми элементами (Crash box) на концах лонжеронов передней части кузова (02.06.2006 DE 102006025854.1).
К близкому техническому решению можно отности переднюю часть кузова транспортного средства (25.04.2006 DE 102006019654.6 / 25.04.2006 DE 102006040178.6), включающую в себя стальные лонжероны большего поперечного сечения замкнутого профиля, проходящие с обеих сторон параллельно продольной оси транспортного средства, деформируемые коробчатые элементы, которые вдвинуты с вставочным участком в лонжероны и скреплены болтовым соединением.
Недостатком указанных решений является то, что при столкновении автомобиля на более высокой скорости, когда структура передней части кузова по расчетным и экспериментальным оценкам безопасности при проектировании автомобиля, не рассчитана на поглощение энергии удара, превышающей расчетную - происходит критическая деформация передней части кузова автомобиля, и, соответственно, нарушение структурной целостности "клетки" салона.
2
Сущность полезной модели выражается в передней части кузова автомобиля, которая содержит основные парные лонжероны большего поперечного сечения, имеющие замкнутый профиль прямоугольной формы, выполненные из стали, парные лонжероны меньшего поперечного сечения, имеющие замкнутый со всех сторон, включая торцы, профиль прямоугольной формы, выполненные из стали или высокопрочной стали, вдвинутые в обращенные в направлении движения концы основных лонжеронов большего поперечного сечения и жестко соединенные посредством крепежных элементов, такими как винты, болты, заклепки и т.п., либо точечной сварки, с расчетным усилием на срыв, пиропатроны (позволяющие обеспечить максимальное давление в полости каждого основного лонжерона большего поперечного сечения не менее 2500 кгс/см), расположенные в полостях основных лонжеронов большего поперечного сечения.
Полезная модель направлена на дальнейшее совершенствование энергопоглощающих свойств передней части кузова автомобиля. У уже известных из практики конструкций передней части кузова автомобиля, лонжероны передней части кузова поглощают и перераспределяют энергию удара на центральный тоннель, лонжероны центральной части автомобиля, на передние стойки, усилители дверей, дверные проемы, пороги кузова. Техническим результатом при применении передней части кузова автомобиля с лонжеронами активного типа является то, что помимо запрограммированной деформации конструкционных элементов, поглощающих и перераспределяющих энергию удара, используется давление газов в полостях основных лонжеронов большего поперечного сечения, что значительно увеличивает их энергопоглощающие свойства, и позволяет уменьшить критическую деформацию структуры передней части кузова автомобиля, предотвратив передачу энергии удара на "клетку" салона и сохранение ее структурной целостности.
Фиг. 1 - вид сверху на переднюю часть кузова автомобиля. Лонжероны большего и меньшего поперечного сечения выполнены в горизонтальном разрезе.
Фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, с пиропатронами, расположенными на торцах, направленных в сторону моторного щита, лонжеронов меньшего поперечного сечения, в полостях лонжеронов большего поперечного сечения.
На фиг. 1 изображена передняя часть кузова автомобиля, включающая в себя основные парные лонжероны большего поперечного сечения 1, парные лонжероны меньшего поперечного сечения 2, вдвинутые в обращенные в направлении движения концы основных лонжеронов большего поперечного сечения и жестко соединенные посредством крепежных элементов 3 либо точечной сварки, с расчетным усилием на срыв, пиропатроны 4, расположенные в полостях основных лонжеронов большего поперечного сечения, деформируемые коробчатые элементы 5, установленные на концах лонжеронов меньшего поперечного сечения, поперечную балку 6, прикрепленную к торцам деформируемых коробчатых элементов, электронный блок управления системы 7, включающий датчик фронтального удара, моторный щит 8.
При столкновении (или сильном ударе) автомобиля передней частью кузова с препятствием (автомобилем) на высокой скорости, энергия удара первоначально приходится на поперечную балку 6, после чего происходит сминание деформируемых коробчатых элементов 5, установленных на передних, относительно транспортного средства, концах парных лонжеронов меньшего поперечного сечения, далее частично погашенная энергия удара передается на лонжероны меньшего поперечного сечения 2, что приводит к их срыву с крепежных соединений 3 и движению по направлению к моторному щиту 8 в полостях лонжеронов большего поперечного сечения 1, электронный блок управления системы 7, обрабатывая и анализируя сигнал от датчика распознавания фронтального столкновения с момента удара, подает команду на активирование пиропатронов 4, расположенных в полостях основных лонжеронов большего поперечного сечения 1, заряды взрывчатого вещества сгорают, выделяя значительное количество раскаленных газов и образуя высокое давление, которое в замкнутом пространстве основных лонжеронов большего поперечного сечения 1, заполнив весь их объем, кратковременно выступает в качестве демпфера и воздействует на торцы, обращенные к моторному щиту, лонжеронов меньшего поперечного сечения 2, компенсируя энергию удара. Высокое давление внутри основных лонжеронов большего поперечного сечения 1 приведет к их разрушению, но их основная задача - гашение энергии удара за счет давления, создаваемого высокотемпературными газами сработавших пиропатронов 4, будет выполнена. Для прогнозируемого разрушения основных лонжеронов большего поперечного сечения 1, возможна установка в стенку профиля вышибной или разрушаемой мембраны, срабатывающей при превышении расчетного давления внутри их полости.
Оптимальной формой для лонжеронов меньшего и большего поперечного сечения является - цилиндрическая.
При фронтальном столкновении на небольшой скорости, происходит сминание только деформируемых коробчатых элементов 5, без срыва лонжеронов меньшего поперечного сечения 2 с крепежных соединений 3 и без срабатывания пиропатронов 4, что уменьшает количество поврежденных элементов силовой структуры передней части кузова, снижает время и затраты на восстановление автомобиля.
Работа датчика и электронного блока управления 7 аналогична работе системы для подушек безопасности, что дает возможность объединения этих систем в единый блок.
Другой возможный вариант исполнения передней части кузова автомобиля схематично изображен на фиг. 2, где пиропатроны 4 расположены на торцах, направленных в сторону моторного щита, лонжеронов меньшего поперечного сечения 2 в полостях лонжеронов большего поперечного сечения 1.
При возможности изготовления пиропатрона, по своей форме повторяющего внутреннюю часть профиля лонжерона большего поперечного сечения 1, и плотно прилегающего своим корпусом к его стенкам; и установка данных пиропатронов в вариант исполнения передней части кузова автомобиля, схематично изображенный на фиг. 2, дает возможность получить дополнительное поглощение энергии удара за счет следующего: из-за давления газов на стенки пиропатронов 4 и профиль основных лонжеронов большего поперечного сечения 1, происходит их растяжение (упругая деформация), и пиропатроны максимально плотно прижимаются к стенкам профиля основных лонжеронов, следствием чего становится возникновение между стенками пиропатрона и стенками профиля основных лонжеронов большего поперечного сечения силы трения, которая, после срыва лонжеронов меньшего поперечного сечения 2 с крепежных соединений 3 и движению их в сторону моторного щита 8 внутри лонжеронов большего поперечного сечения 1, способствует уменьшению кинетической энергии.