ОТКЛОНЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEFLECTING MEMBER OF THE VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к отклоняющему элементу, установленному в транспортном средстве, для уменьшения величины проникновения препятствия в пассажирский салон транспортного средства, измеряемой в рамках испытаний на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием.
Уровень техники
Наземные транспортные средства проходят множество испытаний на безопасность при аварии, в том числе на фронтальное столкновение, боковое столкновение, заднее столкновение, опрокидывание и т.д. В прошлом разрабатывались испытания на фронтальное столкновение, предполагающие, что транспортное средство сталкивается с объектом, расположенным в области между лонжеронами, проходящими вдоль транспортного средства. При испытании на полностью фронтальное столкновение лонжероны обеспечивают первичную опору для кузова транспортного средства.
Например, Американским институтом дорожной безопасности (IIHS) было разработано испытание, имитирующее фронтальное столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием. В предлагаемом испытании происходит столкновение транспортного средства на скорости 40 миль в час с жестким препятствием, имеющим форму столба радиусом шесть дюймов, с 25%-ным перекрытием. Удар происходит за пределами лонжеронов, поэтому они не могут защитить кузов от прохождения препятствия в пассажирский салон, как в случае, когда удар приходится на область между лонжеронами. Величина прохождения препятствия в пассажирский салон измеряется у нижней области дверной стойки, упора для ноги, левой напольной оградительной планки, педали тормоза, педали стояночного тормоза, порога, рулевой колонки, верхней области дверной стойки, верхнего щитка и левой части приборной панели.
Одна из проблем, связанная с установкой отклоняющих элементов на транспортное средство, заключается в том, что отклоняющие элементы могут негативно повлиять на рабочие характеристики энергопоглощающих систем, в том числе на энергопоглощающие элементы (краш-боксы), используемые для сведения к минимуму серьезности полностью фронтального столкновения. Если столкновение приходится на область между лонжеронами, краш-боксы и (или) лонжероны обеспечивают складывание конструкции в гармошку для максимального увеличения величины поглощаемой энергии. Отклоняющие элементы, используемые для решения проблемы со столкновениями с малым перекрытием, могут негативно повлиять на складывание в гармошку краш-боксов, установленных в передней части лонжеронов. Изменения конструкции транспортного средства для решения проблем, связанных со столкновениями с малым перекрытием, должны оказывать минимальное влияние на характеристики транспортного средства при других столкновениях.
Также предпочтительным является создание простых и недорогих элементов, позволяющих дополнительно уменьшить величину проникновения в пассажирский салон при проведении испытаний на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием (SORB).
Как описано далее, настоящее изобретение направлено на решение этих и других проблем.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предусмотрен отклоняющий элемент для транспортного средства с буфером, соединенным с лонжероном через краш-бокс. Отклоняющий элемент включает в себя переднее колено, прикрепленное к лонжерону в точке рядом с краш-боксом и выступающее вперед относительно лонжерона. Промежуточное колено прикреплено к переднему концу переднего колена и проходит от него назад и наружу. Заднее колено проходит от наружного конца промежуточного колена в сторону лонжерона.
В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения заднее колено может иметь задний конец, не прикрепленное к лонжерону и расположенное рядом с лонжероном. Переднее колено может проходить в сторону переднего внешнего угла транспортного средства. Переднее колено может проходить под непрямым углом к точке лонжерона, смещенной наружу в поперечном направлении относительно краш-бокса, при этом данная точка находится сзади относительно буфера. Промежуточное колено может быть прикреплено к переднему и заднему коленам под прямым углом.
Также может быть использована передняя треугольная пластина, устанавливаемая в горизонтальной плоскости и прикрепляемая к отклоняющему элементу в первой области пересечения, в которой переднее колено соединено с промежуточным коленом. Задняя треугольная пластина может быть установлена в горизонтальной плоскости и прикреплена ко второй области пересечения, в которой промежуточное колено соединено с задним коленом.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрен отклоняющий элемент для транспортного средства, имеющего лонжерон и буфер. Отклоняющий элемент может включать в себя переднее колено, прикрепленное в местоположении, выровненном в продольном направлении относительно лонжерона. Промежуточное колено прикреплено к переднему колену и образует первую V-образную область отклоняющего элемента, смещенную наружу и вперед от лонжерона. Заднее колено проходит вперед от лонжерона и образует вместе с промежуточным коленом вторую V-образную область.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрен отклоняющий элемент, предназначенный для поглощения энергии столкновения с малым перекрытием, для транспортного средства с буфером, соединенным с лонжероном через краш-бокс. Отклоняющий элемент включает в себя выдвинутый контактирующий участок, прикрепленный к лонжерону за краш-боксом и проходящий в поперечном направлении наружу и вперед от заднего конца краш-бокса. Участок создания опоры - опорный участок - проходит от выдвинутого участка контакта к области на лонжероне, отстоящей от участка контакта.
В соответствии с другими аспектами, касающимися отклоняющего элемента для поглощения энергии столкновения с малым перекрытием, участок создания опоры может иметь конец, направленный в сторону области на лонжероне и контактирующий с лонжероном в случае столкновения с недеформируемым препятствием, расположенным в продольном направлении на одной линии с отклоняющим элементом. Конец участка создания опоры расположен таким образом, чтобы не контактировать с лонжероном в случае полностью фронтального столкновения.
Сила удара, возникающая во время столкновения с объектом, расположенным в продольном направлении на одной линии с отклоняющим элементом, действует на контактирующий участок, при этом сила удара частично передается на лонжерон через опорный участок. Сила удара, возникающая во время столкновения с объектом, расположенным в продольном направлении на одной линии с отклоняющим элементом, действует на контактирующий участок, при этом сила удара частично поглощается за счет деформации участка контакта.
Контактирующий участок проходит в сторону переднего внешнего угла транспортного средства. Отклоняющий элемент также может включать в себя пластину, устанавливаемую в горизонтальной плоскости, которая крепится к отклоняющему элементу и соединяет контактирующий участок и опорный участок.
Перечисленные выше и прочие аспекты настоящего изобретения подробно описаны далее со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен общий вид спереди отклоняющего элемента, прикрепленного к переднему концу лонжерона транспортного средства и ориентированного для обеспечения выдвинутого участка контакта с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 2 представлен вид сверху отклоняющего элемента, прикрепленного к переднему концу лонжерона транспортного средства и ориентированного для обеспечения выдвинутого участка контакта с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 3 представлен вид сбоку отклоняющего элемента, прикрепленного к переднему концу лонжерона транспортного средства и ориентированного для обеспечения выдвинутого участка контакта с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 4 представлен фрагментарный вид снизу транспортного средства непосредственно перед контактом с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 5 представлен фрагментарный вид снизу транспортного средства через 20 миллисекунд после контакта с недеформируемым препятствием во время испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 6 представлен фрагментарный вид снизу транспортного средства через 45 миллисекунд после контакта с недеформируемым препятствием во время испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием;
на Фиг. 7 представлен график значений прохождения препятствия в транспортное средство, полученных по результатам испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием, на котором показаны значения прохождения препятствия в пассажирский салон в определенных местах;
на Фиг. 8 представлен график средних значений импульсов при испытании на полностью фронтальное столкновение с недеформируемым препятствием на скорости 35 миль/ч, на котором сравниваются значения импульсов, возникающих во время испытаний базового транспортного средства, и значения импульсов, возникающих во время испытаний транспортного средства с отклоняющим элементом с Фиг. 1-6.
Осуществление изобретения
В настоящем документе подробно рассмотрены варианты осуществления настоящего изобретения. Раскрытые варианты осуществления изобретения должны рассматриваться исключительно как примеры осуществления изобретения, которые могут быть воплощены в различных альтернативных формах. На чертежах не обязательно соблюдается масштаб. Некоторые отличительные особенности могут быть увеличены или уменьшены для более подробного изображения определенных деталей. Описание конкретных конструктивных и функциональных деталей следует толковать не как ограничения, а как наглядные примеры для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами осуществления раскрытых в документе концепций.
На Фиг. 1 и 2 изображено транспортное средство 10, которое включает в себя буфер 12, прикрепленный к лонжерону 14 через краш-бокс 16. На каждой стороне транспортного средства установлен по крайней мере один краш-бокс 16, предназначенный для поглощения энергии столкновения переднего конца, который сталкивается с объектом, контактирующим с буфером 12 в области между лонжеронами 14 транспортного средства 10. Краш-боксы 16 поглощают энергию фронтального столкновения передней части транспортного средства за счет складывания подобно гармошке или телескопу.
Отклоняющий элемент 18 крепится к лонжерону 14 за краш-боксом 16. Отклоняющий элемент 18 включает в себя переднее колено 20, прикрепленное к лонжерону 14. Задний брусок 22 проходит практически параллельно переднему колену 20 и соединяется с передним коленом 20 посредством промежуточного колена 24. Заднее колено 22 проходит назад и внутрь от промежуточного колена 24 в сторону лонжерона 14. Заднее колено 22 не закреплено на лонжероне 14.
Фиксирующий элемент прикреплен к лонжерону 14, а в некоторых случаях может быть вставлен в проем 28, ограниченный лонжероном 14. Проем 28 может быть полностью ограничен лонжероном 14, либо может представлять собой открытый участок в переднем конце лонжерона 14. Фиксирующий элемент может быть приварен или прикреплен к лонжерону 14 с помощью болтов.
Для обеспечения выдвинутого участка контакта передний конец 30 переднего колена 20 проходит вперед и наружу от лонжерона 14 к области, расположенной перед точкой, в которой краш-бокс 16 прикреплен к лонжерону 14. Подобная установка перед краш-боксом 16 позволяет отклоняющему элементу 18 контактировать с недеформируемым препятствием во время испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием раньше, чем при расположении отклоняющего элемента на одном уровне или за краш-боксом 16. Перемещение места установки отклоняющего элемента 18 вперед позволяет увеличить время, в течение которого происходит поглощение энергии, и уменьшить величину прохождения препятствия в пассажирский салон.
Задний конец 32 заднего колена 22, отстоящий от лонжерона 14, направлен в его сторону. Установка заднего конца 32 на некотором расстоянии от лонжерона 14 снижает вероятность влияния на функцию краш-боксов 16, предназначенных для поглощения энергии столкновения с передней частью транспортного средства во время испытания на полностью фронтальное столкновение. В определенный момент при испытании на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием заднее колено 22 вступает в контакт с боковой стороной лонжерона 14. Часть силы удара передается в поперечном направлении через заднее колено на боковую сторону лонжерона 14.
Передняя треугольная пластинка 34 прикреплена к первой области 36 пересечения, т.е. к первой V-образной области. Передняя треугольная пластинка 34 прикреплена к переднему колену 20 и промежуточному колену 24 для удержания промежуточного колена 24 в положении примерно под прямым углом к переднему колену 20. Задняя треугольная пластинка 38 прикреплена ко второй области 40 пересечения, т.е. ко второй V-образной области. Задняя треугольная пластинка расположена в горизонтальной плоскости и соединена с промежуточным коленом 24 и задним коленом 22 для удержания заднего колена 22 примерно под прямым углом к промежуточному элементу 24. Передняя треугольная пластинка 34 и задняя треугольная пластинка 38 расположены в горизонтальной плоскости и удерживают переднее колено 20, заднее колено 22 и промежуточное колено 24 в нужном положении. В качестве альтернативы вместо двух треугольных пластинок 34 и 38 может быть использована одна прямоугольная пластинка, которая будет соединять переднее колено 20, промежуточное колено 24 и заднее колено 22.
На Фиг. 3 подробно изображено расположение отклоняющего элемента 18 относительно функциональных областей конструкции. Изображенное транспортное средство 10 имеет буфер 12 и лонжерон 14. Краш-боксы 16 или другие конструкции, поглощающие энергию столкновения, расположены между буфером 12 и лонжероном 14. Изображенный выдвинутый участок 42 контакта отклоняющего элемента 18 расположен перед областью, в которой краш-боксы 16 прикреплены к лонжеронам 14. Выдвинутый контактирующий участок представляет собой часть отклоняющего элемента 18, который первым вступает в контакт с недеформируемым препятствием во время испытания на столкновение с малым перекрытием. Выдвинутый участок 42 контакта соединен соединяющим участком, включающим часть переднего колена 20 и фиксирующий элемент, с передней частью лонжерона 14 и может быть вставлен в проем 28 на лонжероне 14, как было сказано выше.
Участок 48 создания опоры при столкновении с малым перекрытием расположен за участком 42 контакта. Участок 48 создания опоры при столкновении с малым перекрытием включает в себя заднее колено 22, описанное со ссылкой на Фиг. 1 и 2. Участок 48 создания опоры поддерживает участок 42 контакта во время столкновения с недеформируемым препятствием 50, расположенным в продольном направлении на одной линии с отклоняющим элементом 18. Столкновение с участком 42 контакта частично передается на боковую сторону лонжерона 14, когда участок 48 создания опоры смещается в сторону лонжерона 14. Часть силы удара также поглощается за счет деформации участка 42 контакта и участка 48 создания опоры при столкновении с малым перекрытием. Участок 42 контакта включает в себя V-образную область 36. Как показано, вторая V-образная область 40 расположена между участком 42 контакта и участком 48 создания опоры.
На Фиг. 4-6 показано несколько последовательных этапов испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием. На Фиг. 4 изображено транспортное средство с отклоняющим элементом 18 в момент 0 миллисекунд, т.е. до столкновения. На Фиг. 5 изображено транспортное средство во время испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием в момент 20 миллисекунд. На Фиг. 6 изображено транспортное средство во время испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием в момент 45 миллисекунд.
На Фиг. 4 изображены транспортное средство 10 и недеформируемое препятствие 50 до контакта с данным транспортным средством. Отклоняющий элемент 18 прикреплен к переднему концу лонжерона 14. Задний конец 32 опорного участка 48 показан на некотором расстоянии от лонжерона 14. Участок 42 контакта расположен перед лонжероном 14 и снаружи от краш-боксов 16.
На Фиг. 5 показано транспортное средство 10 с буфером 12 после контакта с препятствием 50. Отклоняющий элемент 18 показан после вступления в контакт с препятствием 50. Изображенный задний конец 32 участка 48 создания опоры смещен в сторону лонжерона 14. В данный момент препятствие 50 несколько сместило участок 42 контакта назад.
На Фиг. 6 изображено транспортное средство 10 через 45 миллисекунд после столкновения. В данный момент недеформируемое препятствие 50 смещает назад отклоняющий элемент 18 с выдвинутым участком 42 контакта, расположенным между лонжероном 14 и узлом 52 колеса и шины. Энергия столкновения поглощается за счет деформации отклоняющего элемента 18 и перемещения заднего конца 32 участка 48 создания опоры в сторону лонжерона 14.
На Фиг. 7 представлен график значений прохождения препятствия, полученных по результатам испытания на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием, на котором линией с треугольниками обозначены значения прохождения для базовой конструкции транспортного средства. Линией с квадратами обозначены значения прохождения препятствия при фронтальном столкновении для новой концепции, раскрытой в настоящем изобретении, с выдвинутым участком 42 контакта перед лонжероном за пределами краш-боксов. Базовая модель характеризуется тремя допустимыми значениями и одним значением с несколько меньшей величиной по сравнению с предельным уровнем прохождения (для верхней дверной стойки основной модели). Значительное улучшение при использовании новой концепции наблюдается у нижней области дверной стойки и упора ноги, а также у рулевой стойки, верхней области дверной стойки, верхнего правого щитка и левой части приборной панели. Во всех случаях при использовании новой концепции величина прохождения препятствия находится в области удовлетворительных значений.
На Фиг. 8 представлен график средних значений импульсов, возникающих при испытании на полностью фронтальное столкновение с недеформируемым препятствием. Значения для базовой конструкции обозначены тонкой сплошной линии. Значения для новой концепции, раскрытой в настоящем документе, обозначены толстой пунктирной линией. Значения импульсов для транспортного средства, в среднем, снижаются с 55 до 54,5. Данный график подтверждает то, что установка отклоняющего элемента практически не влияет на значение импульса для транспортного средства при испытании на полностью фронтальное столкновение с недеформируемым препятствием.
Хотя выше приведены примеры вариантов осуществления, это не означает, что они описывают все возможные формы раскрытого устройства и способа. Приведенный текст используется исключительно для описания, а не для ограничения. Возможно внесение различных изменений без отступления от объема и сущности изобретения, как указано в формуле изобретения. Отличительные особенности различных вариантов осуществления могут быть объединены для создания других вариантов осуществления, соответствующих раскрытым концепциям.