УСТРОЙСТВО ГАШЕНИЯ УДАРА
SHOCK ABSORBING DEVICE

Изобретение относится устройству гашения удара (известному также как устройство «CRASH BOX» или устройство «краш-бокс»), а также к системе гашения удара с устройством «краш-бокс» в соответствии с независимыми пунктами 1 и 9 формулы изобретения.
Устройство «краш-бокс» или система гашения ударов используется почти во всех автомобилях для того, чтобы снизить воздействие от столкновения в случае аварии и, таким образом, минимизировать расходы на ремонт и защитить пассажиров. Устройства «краш-бокс» обычно соединены с поперечинами, прикрепленными к бамперу или бамперному устройству, или другим образом прикреплены к автомобильной раме или конструкции автомобиля. В случае столкновения, которое приводит к ударному воздействию на бампер снаружи, устройство «краш-бокс» предохраняет раму автомобиля от излишнего повреждения. Поперечины и рама автомобиля сконструированы как очень жесткие конструкции, так чтобы при легких столкновениях это не приводило к пластическим деформациям подвески или рамы автомобиля. Это достигается за счет того, что происходит демпфирование столкновения, в данном случае за счет устройства «краш-бокс», или же энергию удара принимает система гашения удара; причем силы, возникающие при ударе, существенно уменьшаются или даже полностью предотвращаются. В этом случае можно избежать повреждения стальных частей рамы автомобиля, что существенно снижает стоимость возможного ремонта. Устройство «краш-бокс» или система гашения удара обычно сконструированы таким образом, что они поглощают энергию удара путем частичной пластической деформации, так чтобы снова иметь автомобиль на дороге в результате замены только самого устройства, поглощающего удар при столкновении.
Известно много устройств демпфирования при столкновениях для автомобилей. Из публикации EP 0473955 В1 известно устройство демпфирования при столкновениях, которое специально сделано для автомобилей и имеет деформируемый амортизатор, в котором имеется направляющая труба, в которой расположены скользящие деформационные поршни; причем направляющая труба выполнена с загнутыми внутрь и деформированными назад выступами в форме отбортованных соединений, проходящих по существу параллельно средней продольной оси, в которые упираются деформационные поршни
Далее, из публикации DE 19832114 А1 известен поглотитель удара для автомобиля, имеющий внешнюю несущую трубу и передвигающуюся внутри нее деформирующуюся трубу. Дополнительно предусмотрен реверсивный поглотитель удара с подвижным цилиндрическим кожухом, выступающим за свободный конец несущей трубы, а также с реверсивно передвигающимся в кожухе демпфирующим поршнем, который соединен с деформируемой трубой, по меньшей мере, в направлении скольжения. Деформационное устройство снабжено усиливающим выступом, размещенным на опорной трубе и проходящим в осевом направлении. Поглотитель удара характеризуется тем, что свободный конец деформируемой трубы с помощью направляющей секции направляется через свободный конец направляющей трубы в направлении, противоположном направлению вставки, а кожух в направляющей секции является подвижным.
Из публикации DE 19942167 А1 известно устройство гашения удара для автомобилей, содержащее демпфер с первым демпфирующим компонентом (кожух) и скользящий в нем второй демпфирующий компонент (поршень). Первый крепящий элемент присоединен к первому демпфирующему компоненту; второй крепящий элемент присоединен ко второму демпфирующему компоненту. При этом, имеется запирающее устройство для выборочного образования и устранения соединения между демпфирующим компонентом и вторым крепящим элементом.
Наконец, из публикации DE 20013385 U1 известно устройство гашения удара. Это устройство гашения удара включат в себя, по меньшей мере, один демпфер, первый демпфирующий компонент (деформируемая труба), который имеет, по меньшей мере, одну продольную щель, проходящую в направлении вставки; на одном конце этой продольной щели имеется выемка, размер которой превышает ширину продольной щели, и которая имеет второй скользящий демпфирующий компонент (запирающий и изменяющий форму элемент) против первого демпфирующего элемента (деформируемая труба); имеется также запирающее устройство для выборочного установления и прекращения соединения между первым демпфирующим компонентом и вторым демпфирующим компонентом, который имеет скользящий затвор, работающий в боковом направлении к направлению движения, а также затвор и изменяющий форму элемент с отпирающим стержнем, чей диаметр меньше ширины продольной щели, с запирающей и изменяющей форму секцией, диаметр которой соответствует диаметру выемки и явно превышает ширину продольной щели, и который содержит запирающее устройство.
Описанные выше устройства гашения удара или оборудование гашения удара имеют недостаток, заключающийся в том, что все они сконструированы для столкновения, которое происходит, в основном, по направлению продольной оси двигателя. В этом случае, удар, который происходит под углом, не может быть оптимально погашен с помощью этих устройств или оборудования. Указанные оборудование и устройства обычно проектируются в соответствии с правилами безопасности краш-теста, который заключается в частично перекрываемом столкновении с жесткой стенкой на скорости около 16 км/час. Устройства, ограничивающие последствия удара, должны поглотить большую часть кинетической энергии, так чтобы конструкция автомобиля за ними осталась не поврежденной; в соответствии с уровнем разрушения автомобиль приписывается к соответствующему типу. Все упоминаемые выше устройства не проектировались для нового Даннер-теста, который введен с 2006 года. Более ранние поглощающие системы сделаны для условий теста, по которым вес барьера составлял 1000 кг, а угол удара - 0°. Согласно требованиям 2006 года вес барьера был увеличен до 1400 кг, а нагрузка прикладывалась под углом 10° к продольной оси, причем высокое силовое воздействие оказывается дополнительно в направлении оси Y. При таких новых условиях силового воздействия под углом 10° фронтальная конструкция автомобиля оказывается под неблагоприятным воздействием нагрузки. Из-за диагональных составляющих силы, возникающей при столкновении, появляются пластические деформации в передней части рамы; в самом плохом случае также на передней части рамы с противоположной стороны удара.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание системы гашения удара, которая удовлетворяла бы новым условиям нагрузки.
Указанная цель достигается посредством создания устройства «краш-бокс» в соответствии с независимым пунктом 1, а также системы гашения удара в соответствии с независимым пунктом 9 формулы изобретения. Предпочтительные варианты конструкций изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В частности, устройство «краш-бокс» согласно изобретению предназначено для гашения сил, действующих на автомобиль при ударе, а также сил, действующих более чем в одном направлении, и имеет, по меньшей мере, деформируемый элемент для гашения силы, действующей при ударе в основном направлении, посредством соответствующего изменения формы и/или демпфирующего перемещения; устройство, ограничивающее последствия удара, закрепленное на одном конце деформируемого элемента; опорный элемент, который соединен с другим концом деформируемого элемента, предпочтительно, с концом, противоположным концу для размещения деформируемого элемента, и который предназначен для крепления других конструкционных деталей и крепящих элементов для прикрепления деформируемого элемента к устройству, ограничивающему последствия удара и/или к опорному элементу; причем крепления содержат, по меньшей мере, одну область удержания для крепления деформируемого элемента и, по меньшей мере, одну направляющую область, отходящую от нее, которая, в случае столкновения, обеспечивает перемещение деформируемого элемента от области удержания вдоль направляющей области в дополнительном направлении, которое отходит от основного направления.
Устройство «краш-бокс», в основном, выполнено из трех элементов: деформируемого элемента, который поглощает энергию воздействия при столкновении посредством деформации; устройства, ограничивающего последствия удара, которое ограничивает деформацию деформируемого элемента; и опорного элемента, на котором крепится деформируемый элемент и который служит для соединения с остальными компонентами автомобиля. Три важных компонента устройства «краш-бокс» соединены друг с другом соответствующими креплениями. Деформируемые элементы предпочтительно выполнены в виде расклепанной трубы и могут иметь любую геометрическую форму; хотя предпочтительным является круглое сечение. Чтобы прикрепить деформируемые элементы к двум другим компонентам, крепежные элементы обеспечивают, по меньшей мере, одну область крепления, которая сделана так, чтобы держать деформируемый элемент. Это может быть сделано на опорном элементе или на устройстве, ограничивающем последствия удара. Направляющая область прикреплена к каждой области крепления. Область крепления и направляющая область, вероятно, будут пересекаться, причем направляющая область отходит от области крепления. В случае столкновения деформируемый элемент, который поглощает энергию удара, в основном, посредством деформации в основном направлении, может быть дополнительно сдвинут в новом направлении в направляющую область. В этом случае часть энергии удара поглощается в другом направлении, отличном от основного направления. Для движения деформируемого элемента в направляющую область требуется деформация или засечка в области крепления или соединения.
Дополнительно предпочтительно, чтобы направляющая область имела, по меньшей мере, две неполные области, которые обеспечивают перемещение деформируемого элемента в двух направлениях параллельно дополнительному направлению. Две неполные области предпочтительно формируют симметрично. В этом случае устройство «краш-бокс» может быть установлено как на левой стороне, так и на правой стороне автомобиля.
Для того чтобы это сделать, предпочтительно, чтобы направляющая область была сделана в виде выемки, проходящей в дополнительном направлении. Основным направлением, главным образом, является продольная ось автомобиля, которая является осью Х. Дополнительным направлением является дополнительное направление, расположенное под углом к основному направлению, в котором сила, в частности, сила, действующая под углом, разлагается на составляющие. В этом случае сила, воздействующая под углом, разлагается, главным образом, на силу, действующую в основном направлении, и силу, действующую в дополнительном направлении. В результате того, что направляющая область расположена в дополнительном направлении, она может поглощать энергию в этом направлении.
Также предпочтительно, чтобы направляющая область была сделана как выемка, сужающаяся к одному концу в сторону дополнительного направления. В этой суживающейся к одному концу выемке пластическое изменение формы достигается посредством движения деформирующегося элемента в дополнительном направлении, посредством чего достигается поглощение энергии. При необходимости, выемка может быть, например, заостренной или конической. Альтернативно, направляющая область или энергия, поглощаемая в этом направлении, может быть также поглощена посредством демпфирующего элемента, который может деформироваться упругим образом.
Предпочтительно также, чтобы дополнительное направление, в котором вытянута направляющая область, было, как правило, расположено под прямым углом к основному направлению. В этом случае можно оптимально провести разложение силы, воздействующей под углом, на составляющую Х (в направлении оси подвижного средства) и составляющую Y (вбок от оси).
Дополнительно предпочтительно, чтобы деформируемым элементом являлся, как правило, продольный элемент, вытянутый в основном направлении. В этом случае можно быть уверенным в том, что основная сила, действующая в основном направлении, может быть поглощена продольным деформируемым элементом, который также расположен вдоль основного направления. В частности, большой деформационный сдвиг в направлении хода осуществляется посредством продольного хода, так что может быть поглощена основная часть силы, воздействующей в основном направлении.
По этой причине предпочтительно, чтобы крепеж состоял из, по меньшей мере, одной области крепежа, которая сделана на, по меньшей мере, одной конечной области деформируемого элемента с тем, чтобы работать заодно с соответствующей областью крепления и поддерживать соединение в нормальном положении; причем соединение с областью крепления прекращается при аварии. В этом случае деформируемый элемент может быть присоединен к области крепления по типу прессового соединения, в котором обычно гарантированно обеспечивается надежность крепления; причем движение в дополнительном направлении возможно в случае аварии за счет деформации области крепления. С другой стороны, деформируемый элемент может быть закреплен прочно или надежно с помощью или внутри области крепления, причем делается зарубка или что-либо подобное, чтобы в случае аварии это соединение прекращалось, и было гарантировано движение в дополнительном направлении вдоль направляющей области.
Дополнительно предпочтительно, чтобы деформируемый элемент был выполнен в виде развальцованной трубы с осью, совпадающей с основным направлением.
Согласно изобретению система гашения удара, в частности, для автомобиля, в частности, для передней области автомобиля, представляет собой устройство «краш-бокс» в соответствии с изобретением и конструкцией автомобиля, согласно которым устройство «краш-бокс» размещается внутри зоны, наиболее подверженной опасности при ударе. Устройство «краш-бокс» устанавливается на корпусе автомобиля таким образом, чтобы погасить удар согласно своему функциональному назначению и предотвратить пластическую деформацию в расположенных далее частях автомобиля.
По этой причине предпочтительно, чтобы конструкция автомобиля имела соединительную пластину на боковой стороне корпуса автомобиля, с помощью которой присоединяется опорный элемент устройства «краш-бокс», и/или содержала бамперное устройство, которое соединяется с устройством, ограничивающим последствия удара. В этом случае можно создать эффективную и надежную систему гашения удара.
Дополнительные отличительные признаки раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения и более подробно описаны со ссылкой на предпочтительные варианты воплощения изобретения. На чертежах:
Фиг.1 - схематичный вид в перспективе секции системы гашения удара согласно изобретению, согласно которому соединение между корпусом автомобиля и опорным элементом еще не выполнено;
Фиг. 2а - схематичный вид сзади устройства «краш-бокс»; и
Фиг.2b - вид сбоку устройства «краш-бокс» с фиг.2а и усиливающей пластины, прикрепляемой к корпусу автомобиля.
Фиг.1 показывает схематичный вид в перспективе системы 1 гашения удара. Система 1 гашения удара включает в себя конструкцию 2 автомобиля с соединительной пластиной 2а, а также бамперное устройство 2b. Между соединительной пластиной 2а и бамперным устройством 2b размещается «краш-бокс» или устройство 3 «краш-бокс», причем оно показано только соединенным с бамперным устройством 2b. Устройство 3 «краш-бокс» содержит деформируемый элемент 4, который сконструирован как развальцованная труба, а также опорный элемент 5, который сделан в форме соединительной пластины. Устройство 3 «краш-бокс» дополнительно содержит устройство, ограничивающее последствия удара (здесь не показано), которое соединено с бамперным устройством 2b. Опорный элемент 5 устройства 3 «краш-бокс» может соединяться с соединительной пластиной 2а посредством крепящих элементов. Опорный элемент 5 имеет область 6 крепления, в которой деформируемый элемент 4 в обычной ситуации/случае находится в фиксированном положении. Вбок отсюда отходят две направляющие области 7: первая направляющая область 7а и вторая направляющая область 7b. Стрелка схематически показывает направление силы, возникающей при ударе. Сила удара воздействует на бамперное устройство 2b. Отсюда сила передается на устройство 3 «краш-бокс». Основная составляющая силы удара, сделанного под углом, поглощается двумя составляющими. Большая составляющая, показанная вертикальной стрелкой, направленной кверху, поглощается в направлении Х, то есть в продольном направлении автомобиля. Меньшая составляющая, показанная горизонтальной стрелкой, направленной налево, поглощается в направлении Y, то есть вдоль поперечной оси автомобиля, параллельно плоскости, образованной полом автомобиля. Устройство 3 «краш-бокс» подробно показано на Фиг.2.
На Фиг.2 показан схематичный вид сзади устройства 3 «краш-бокс» с Фиг.1. На показанном опорном элементе 5 область 6 крепления развита приблизительно центрально в опорном элементе 5. В стороны отсюда отходят направляющие области 7, 7а, 7b. Кверху от середины располагается первая направляющая область 7а, а книзу располагается вторая направляющая область 7b. Показан также деформируемый элемент 4, выполненный в виде развальцованной трубы и размещенный в удерживающей области 6. В конечной части деформируемого элемента 4 образована область 8 крепления, которая действует совместно с удерживающей областью 6 для обеспечения жесткого соединения. В этом случае область 8 крепления запрессована в удерживающую область 6. Однако, она может быть зафиксирована на удерживающей области 6 с помощью сварки или другим способом. В случае жесткого крепления или крепления намертво заранее выполняют место излома, которое позволяет деформируемому элементу сдвигаться при ударе по направляющим областям 7.
На Фиг.2b показан вид сбоку устройства 3 «краш-бокс». Фиг.2b показывает устройство 9, ограничивающее последствия удара и расположенное проходящим вниз, с которым соединен деформируемый элемент 4; далее, опорный элемент 5 и примыкающая к нему усиливающая пластина 10, а также соединительная пластина 2а на боку корпуса автомобиля также присоединены к нему. Теперь, при ударе деформируемый элемент может быть смещен перпендикулярно плоскости чертежа, чтобы поглотить силу, действующую в этом направлении посредством деформации, а также смещения перпендикулярно плоскости чертежа. В направлении схематично показанной оси, которая проходит по оси развальцованной трубы, происходит деформация деформируемого элемента, который, как описывается здесь, представляет собой развальцованную трубу. Деформация в осевом направлении, как описано, ограничивается устройством 9, ограничивающим последствия удара.