УДАРОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE SHOCK ABSORBER

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а конкретно к ударозащитному устройству транспортного средства, обеспечивающего возможность полуактивной и пассивной защиты как транспортного средства, на котором устройство установлено, так и объектов, с которыми транспортное средство может столкнуться, обеспечивая безопасность участников дорожно-транспортного происшествия. Устройство реализует полуактивную форму безопасности при наезде оборудованного им транспортного средства на человека и может быть использовано для установки на автомобили, поезда, в том числе поезда метрополитена, на строительную, погрузочную и дорожную технику, а также на иные транспортные средства и подвижное оборудование, особенно где велика вероятность нанесения травм человеку.
Известно ударозащитное устройство транспортного средства, содержащее жесткую балку, предназначенное для установки поперечно на передней или задней части транспортного средства посредством двух упругих элементов в виде пружин сжатия, разнесенных по длине балки, которые выполнены коническими с овальными вытянутыми вдоль несущего элемента витками. Снаружи балка отделана слоем эластичного материала, имеющим способность восстанавливать свою форму после удара (RU №2133679 С1, МПК 6 B60R 19/28, 1999).
Известно ударозащитное устройство транспортного средства - бамперный узел, содержащий поперечный жесткий брус, имеющий слой упругого восстанавливаемого покрытия из МАЭ и крепление его к лонжерону ТС посредством интегрированных вставок-креплений из МАЭ изменяемой жесткости (RU №2424133 С1, МПК 6 B60R 19/26, F16F 9/53, 2010).
Известен бампер транспортного средства, выполненный в виде двух частей, одна из которых предназначена для крепления поперечно впереди или сзади на кузове транспортного средства, а вторая расположена снаружи и связана с первой штырями с возможностью возвратно-поступательного перемещения, на которых установлены пружины сжатия для смягчения удара по первой части бампера. При этом на обеих частях бампера расположены магнитные вставки, ориентированные навстречу друг другу одноименными полюсами, что способствует повышению эффективности гашения динамических воздействий и распределению передаваемых на первую часть бампера усилий по всей ее длине (US №5971451, МПК 6 B60R 19/02, 1999).
Известные решения не в достаточной степени эффективны, поскольку позволяют реализовать лишь пассивный режим демпфирования при постоянных параметрах при столкновении транспортного средства с препятствием или пешеходом, не обеспечивая защиту последнего и не делая никаких различий ни для пешехода, ни для препятствий, которые либо могут, либо не могут нанести ущерб пассажирам или транспортному средству либо для которых транспортное средство не представляет какой-либо существенной угрозы.
Технический результат, обеспечиваемый настоящим изобретением, заключается в обеспечении возможности управления параметрами демпфирования ударозащитного устройства транспортного средства, что позволит повысить его травмобезопасность для пешеходов, для пассажиров, а также в случаях столкновения с препятствиями и другими транспортными средствами.
Достижение технического результата обеспечивает ударозащитное устройство транспортного средства, которое содержит несущий элемент, выполненный ударопрочным из немагнитного материала с возможностью установки поперечно на передней или задней части транспортного средства, закрепленную на наружной поверхности несущего элемента демпфирующую отделку, изготовленную из эластичного магнитореологического композиционного материала с наполнителем из магнитожесткого материала, а также магнитный узел управления жесткостью демпфирующей отделки, установленный со стороны несущего элемента, противоположной расположению демпфирующей отделки, с возможностью прохождения магнитного поля через демпфирующую отделку и имеющий привод линейного перемещения для отведения/подведения в направлении от демпфирующей отделки.
В предпочтительном варианте выполнения изобретения магнитный узел управления жесткостью демпфирующей отделки выполнен в виде набора закрепленных на опорном элементе постоянных магнитов.
Несущий элемент может быть выполнен в виде швеллера, а опорный элемент магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки - в виде балки, расположенной в полости несущего элемента.
Привод линейного перемещения может быть выполнен в виде двух узлов возвратно-поступательного перемещения с тягами, связанными с опорным элементом магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки с разнесением по его длине, либо в виде двух установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения тяг, связанных одними концами с опорным элементом магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки также с разнесением по его длине, а вторыми - с механизмом их возвратно-поступательного перемещения.
Предпочтительно, когда демпфирующая отделка выполнена с покрытием из тканого материала, в качестве которого может быть использована кевларовая ткань.
В наилучшем варианте осуществления изобретения ударозащитное устройство транспортного средства включает, по меньшей мере, два демпфирующих узла для крепления несущего элемента на транспортном средстве либо два демпфирующих узла для крепления несущего элемента на лонжеронах кузова транспортного средства.
Каждый из этих демпфирующих узлов может быть выполнен с упругим элементом из эластичного магнитореологического композиционного материала с наполнителем из магнитожесткого материала, заключенным в полимерную матрицу и предварительно намагниченным, а также с узлом управления жесткостью упругого элемента с источником магнитного и/или электромагнитного поля.
Возможность осуществления изобретения иллюстрируется примерами конкретного выполнения ударозащитного устройства транспортного средства.
На фиг.1 показана схема ударозащитного устройства транспортного средства, вид сверху в продольном разрезе.
Устройство содержит несущий элемент 1, выполненный ударопрочным из немагнитного материала, например из алюминиевого или титанового сплава, в виде швеллера, в полости которого расположен опорный элемент 2 магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки, выполненный в виде балки.
Несущий элемент 1 установлен поперечно на передней или задней части транспортного средства (на чертежах не показано) посредством двух демпфирующих узлов 3 и 4 для крепления несущего элемента 1 на транспортном средстве или на лонжеронах его кузова (на чертежах не показаны).
На наружной поверхности несущего элемента 1 закреплена демпфирующая отделка 5, изготовленная из эластичного магнитореологического композиционного материала с наполнителем из магнитожесткого материала.
Магнитный узел управления жесткостью демпфирующей отделки 5 выполнен в виде набора закрепленных на опорном элементе 2 постоянных магнитов 6, которые располагаются с возможностью прохождения магнитного поля через демпфирующую отделку 5.
Опорный элемент 2, располагаясь в полости несущего элемента 1, установлен с возможностью отведения приводом линейного перемещения 7 (на фиг.1 показан схематично; варианты его выполнения будут представлены ниже) в направлении от демпфирующей отделки 5, т.е. в направлении кузова транспортного средства.
Магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 6, пронизывает демпфирующую отделку 5 (при столкновении на небольших скоростях), которая благодаря этому становится более вязкой. Это обеспечивает травмобезопасность пешехода при потенциальном столкновении.
На фиг.2 показана схема ударозащитного устройства транспортного средства, вид сверху в продольном разрезе с отведенным опорным элементом 2. В этом случае магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 6, не оказывает влияния на демпфирующую отделку 5, благодаря чему ее жесткость имеет постоянное обычно более высокое значение. Отведение опорного элемента 2 осуществляется в момент столкновения транспортного средства с опасным препятствием или при наезде на человека на небольшой (до 20 км/ч) скорости столкновения.
На фиг.3 представлено трехмерное изображение ударозащитного устройства транспортного средства, в котором привод линейного перемещения выполнен в виде двух узлов возвратно-поступательного перемещения 8 и 9 с тягами 10 и 11, связанными с опорным элементом 12 магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки 13 с разнесением по длине опорного элемента 12.
При опасности столкновения на более высокой скорости движения ТС узлы возвратно-поступательного перемещения 8 и 9 включаются и отводят опорный элемент 12 от демпфирующей отделки 13.
На фиг.4 представлено трехмерное изображение ударозащитного устройства транспортного средства, в котором привод линейного перемещения выполнен в виде двух установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения тяг 14 и 15, связанных одними концами с опорным элементом 16 магнитного узла управления жесткостью демпфирующей отделки с разнесением по его длине, а вторыми - с механизмом 17 их возвратно-поступательного перемещения.
В этом варианте при опасности столкновения механизм 17 возвратно-поступательного перемещения оказывает синхронное воздействие на тяги 14 и 15, обеспечивая отведение опорного элемента 16 от демпфирующей отделки 18.
Демпфирующие узлы 3 и 4 (фиг.1, 2) выполнены с упругим элементом 19 из эластичного магнитореологического композиционного материала с наполнителем из магнитожесткого материала, заключенным в полимерную матрицу. Материал предварительно намагничен импульсным магнитным полем.
В момент удара (фиг.2) упругий элемент 19 сжимается и его жесткость возрастает пропорционально деформации. Энергия удара поглощается за счет вязкостных свойств материала. Деформация является необратимой, поскольку материал сам по себе не восстанавливает исходную форму за счет упругости. Для восстановления бампера, его вытягивают механически на стенде, при этом геометрические параметры демпфирующей вставки восстанавливаются.
На фиг.5 представлен вариант реализации ударозащитного устройства транспортного средства, в котором демпфирующие узлы 21 и 22 выполнены каждый с упругим элементом 23 также из эластичного магнитореологического композиционного материала с наполнителем из магнитожесткого материала, заключенным в полимерную матрицу и предварительно намагниченным, которые расположены в полостях управляющих соленоидов 24.
В момент удара на управляющие соленоиды 24 подается напряжение и создаваемое ими электромагнитное поле приводит к повышению/понижению жесткости упругих элементов 23 в зависимости от скорости соударения.
Демпфирующая отделка 2 может иметь толщину от 1 до 10 см, выбор которой определяет мощность постоянных магнитов 6 (фиг.1). Для повышения стойкости демпфирующая отделка 2 может быть выполнена с привулканизированным покрытием из тканого материала, в частности из кевларовой ткани.
Выполненное в соответствии с изобретением ударозащитное устройство транспортного средства обеспечивает как свою сохранность при малых скоростях соударения, сохраняя товарный вид автомобиля, так и эффективное энергопоглощение при более высоких скоростях движения транспортного средства, повышая пассивную безопасность водителя, а также травмобезопасность пешеходов, снижая тяжесть потенциальных увечий.
Управление приводом линейного перемещения 7 (фиг.1), а также соленоидами 24 (фиг.5) может осуществляться имеющимся у транспортного средства устройством активации подушек безопасности, либо системой парковочного радара, либо автоматизированной системой контроля и управления какими-либо функциями транспортного средства, которая оборудована датчиками удара, либо автоматизированной системой предупреждения столкновений. Эти системы легко могут быть приспособлены для управления описанными функциями управления ударозащитным устройством транспортного средства, и они не являются предметом настоящего изобретения.