ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩАЯ ЧАСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается устройств пассивной безопасности транспортных средств.
Известны энергопоглощающие части автомобиля, со держащие смонтированную на передней части кузова облицовку из упругопластического материала с ячейками различной глубины на тыльной стороне, полости которых заполнены энергопоглощающим материалом /см., например, патент США №4022505, кл. 293-71, опублик. 1977 [l]; а.с. СССР №965840, кл. B60R 19/08, B62D 25/08, 1980 [2]; а.с. СССР №1500529, кл. В60R 19/03, B62D 25/08, 1987 [3]/.
Недостатками всех известных устройств является недостаточная степень энергопоглощения вследствие малой энергоемкости элементов конструкции, сложность конструкции, возможность возникновения при соударениях повторных ударов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является энергопоглощающая часть автомобиля, содержащая бампер из упруго-пластичного материала, в полости на тыльной стороне которого размещен энергопоглощающий элемент, выполненный из вспененного материала, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова пластину /см. патент РФ на полезную модель №25672, кл. B60R 19/02, l9/18, 2002 [4]/, и принятая за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются недостаточная степень энергопоглощения вследствие малой энергоемкости
элементов конструкции, невозможность защиты автомобиля при сильных ударах, а также возможность возникновения после соударения повторных ударов.
Сущность полезной модели заключается в создании сравнительно простого устройства, не требующего применения специальных дорогостоящих элементов и обладающего высокой степенью энергопоглощения и способностью защиты автомобиля от сильных ударов за счет реализации магнитных, упругих, диссипативных и т.д. свойств при взаимодействии магнитных и ферромагнитных элементов, ориентированных в замкнутом объеме друг относительно друга специальным образом.
Технический результат - повышение степени энергопоглощения конструкции, защита автомобиля от сильных ударов при столкновениях с препятствием, устранение возможности возникновения повторных ударов.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известной энергопоглощающей части автомобиля, содержащей бампер из упруго-пластичного материала, в полости на тыльной стороне которого размещен энергопоглощающий элемент, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова пластину, особенность заключается в том, что энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость ферромагнитного порошка, системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампра цилиндрических постоянных магнитов, а также набора кассет из соосных цилиндрических стаканов с кольцевыми зазорами между ними, имеющих пластину в качестве общего дна, при этом свободные торцы постоянных магнитов свободно
вставлены во внутренние стаканы соответствующих кассет.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая энергопоглощающая часть автомобиля на виде сверху с продольным разрезом.
Энергопоглощающая часть автомобиля содержит бампер I из упруго-пластичного материала, например, из эластомера, выполненный методом литья, и армированный по внутренней поверхности слоем пластичного металла, например, алюминиевого сплава 2. В полости 3 на тыльной стороне бампера I размещен энергопоглощающий элемент, опирающийся на прикрепленную к опорному участку кузова 4 пластину 5. При этом энергопоглощающий элемент выполнен в виде заполняющего полость 3 ферромагнитного порошка 6, системы консольно прикрепленных к тыльной стороне бампера I цилиндрических постоянных магнитов 7, а также набора кассет из соосных цилиндрических стаканов 8 с кольцевыми зазорами 9 между ними, имеющие пластину 5, к которой они прикреплены торцами, в качестве общего дна, причем, свободные торцы постоянных магнитов 7 свободно вставлены во внутренние стаканы 10 соответствующих кассет. В качестве ферромагнитного порошка 6 в устройстве использован широко распространенный природный магнитный железняк, или ферромагнитная окалина металлургических производств.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В исходном статическом состоянии бампер I недеформирован, при этом ферромагнитный порошок 6 заполняет собой часть полости 3 между тыльной стороной бампера I и свободными торцами кассет стаканов 8, образуя, естественно, уплотнения в зонах
расположения постоянных магнитов 7. Соударение бампера I с препятствием практически при любом направлении удара будет сопровождаться деформацией упругого бампера I и, соответственно, улублением постоянных магнитов 7 во внутренние стаканы 10 соответствующих кассет. При таком смещении магниты 7 за счет сил магнитного взаимодействия будут стремиться утащить весь объем связанного с ними указанными силами ферромагнитного порошка 6 за собой, то есть протолкнуть его как внутрь стаканов 10, так и внутрь кольцевых зазоров 9 между стаканами 8, играющих в данном случае роль дросселирующих отверстий. При таком процессе одновременно в работу включаются как силы магнитного взаимодействия магнитов 7 с ферромагнитным порошком 6, так и силы гидравлического сопротивления при дросселировании порошка 6 сквозь зазоры 9, силы сухого трения при взаимодействии порошка 6 со стаканами 8, магнитами 7, стенками полости 3, а также силы упругого взаимодествия указанных элементов с бампером I. Наличие таких сил обеспечивает предельно высокую энергоемкость конструкции, интенсивное энергопоглощение ею кинетической энергии удара, диссипацию энергии удара и ее превращение в другие виды энергии: тепловую, потенциальные энергии упругого и магнитного взаимодействия и т.п. В случаях столкновений автомобиля со значительными ударными ускорениями, и, соответственно, с малой продолжительностью соударений, наличие вышеуказанных сил позволяет предельно возможно растянуть во времени ударную реакцию бампера, а за счет изотропного размещения ферромагнитного порошка - также предельно возможно расширить фронт ударной волны на весь объем энергопоглощающей части автомобиля. В этом
случае в идеале реакцию энергопоглощающей части на импульсное ударное воздействие со значительной амплитудой удается получить в виде плавно уменьшающейся во времени и плавно нарастающей по объему распространения упругой волны в материале бампера и энергопоглощающего элемента. Попытка возникновения повторного после соударения удара сопряжена с необходимостью обратного выхода магнитов 7 из стаканов 10, и, соответственно, к обратному продавливанию втянутого в кольцевые зазоры 9 ферромагнитного порошка 6. Это, естественно, приводит к гашению повторных ударов и обуславливает плавный выход магнитов 7 наружу при восстановлении упругих деформаций бампера I после удара.
Предлагаемая конструкция, по мнению автора, характеризуется сравнительной простотой и предельной эффективностью с точки зрения энергопоглощения удара, позволяет гасить как удары практически любых направлений, так и значительной интенсивности.