БАМПЕР ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к области автомобилестроения и может быть использована для повышения безопасности водителя автомобиля при столкновении автомобиля с другими транспортными средствами и препятствиями.
Известно устройство, предназначенное для повышения безопасности автомобиля при столкновении путем поглощения энергии удара, использующее винтовые цилиндрические пружины (патент РФ 2288116, МПК B60R 19/18, опубликован 27.11.2006).
Недостатком этого устройства является использование винтовых цилиндрических пружин, сложность конструкции, и вследствие этого дороговизна изготовления, установки и эксплуатации, низкая величина поглощения энергии удара.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство, предназначенное для повышения безопасности автомобиля при столкновении путем поглощения энергии удара, использующее цилиндрические пружины со стопорными защелками (патент РФ 2464184, МПК B60R 19/28, опубликован 20.10.2012).
Недостатком этого устройства являются относительно низкие прочностные характеристики механических зацепов, недостаточная величина поглощения энергии удара особенно при сильном ударе и ударе, направленном под углом или с эксцентриситетом к продольной оси автомобиля.
Целью предлагаемой полезной модели является, создание простого, надежного, эффективного технического устройства, способного гасить высокую энергию удара без отката, как при прямом ударе, так и при ударе направленном под углом или с эксцентриситетом по отношению к продольной оси автомобиля.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом энергопоглощающем бампере для автомобиля, используются механико-гидравлическая система, состоящая из двух балок, неподвижной и разрезной подвижной, связанных между собой при помощи внутренних и внешних связей каждая из которых представляет собой демпфирующий элемент, причем внутренние элементы имеют существенно большую демпфирующую способность и жесткость в поперечном направлении по отношению к внешним. Для обеспечения жесткости и устойчивости в продольном направлении используются сферообразные перфорированные диафрагмы жесткости.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является создание простого, надежного устройства, способного эффективно гасить весьма высокую энергию удара, как при центральном ударе, так и при ударе направленном под углом, а также с эксцентриситетом по отношению к продольной оси автомобиля.
Достоинством полезной модели является относительная простота конструкции, способность работы при ударе, смещенном относительно продольной оси, весьма высокая эффективность погашения энергии удара, отсутствие отката подвижной части бампера после снятия динамической нагрузки. Величина энергопоглощения в предлагаемом бампере несколько раз выше, чем при использовании традиционного бампера.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2 показаны принципиальные схемы бампера для автомобиля, на фиг. 4 разрезы 1-1, 2-2, на фиг. 3 изображен вид с боку по линии разреза 2-2 бампера для автомобиля, на фиг. 5, 6 схемы гидравлического демпфирующего устройства (основной и упрощенный вариант), на фиг. 7 схема пружинного демпфирующего устройства.
На балке 1 закреплены демпирующие устройства в виде стальных цилиндров 5, причем внешние пружинные демпирующие устройства оснащены зацепами и имеют существенно меньшую жесткость по сравнению с внутренними (гидравлическими).
На демпфирующие устройства через поршни 4 по средства шарниров передается динамическая нагрузка от подвижной балки 2.
Работа предлагаемого бампера осуществляется следующим образом. При столкновении-ударе подвижная балка 2 передает энергию удара на поршни 4, последние перемещаются в полости цилиндрических емкостей 5, передавая тем самым энергию удара на демпфирующие устройства: гидравлическое, (состоящее из двухкамерных цилиндров с отверстиями и резиновых емкостей заполненных маслом 9), и механическое, состоящее из пружин 8 с зацепами. Жесткость и устойчивость рабочих элементов бампера в продольном направлении обеспечивается стальными перфорированными диафрагмами 3, в поперечном направлении диафрагмы работают как пружины, и принимают на себя энергию слабого удара.
При осевом ударе внешние и внутренние демпфирующие устройства работают совместно на сжатие. За счет просачивания масла под давлением поршней 16 в отверстия малого диаметра 11 и сжатия пружин плавно гасится энергия удара, причем энергия остается в системе и не распространяется дальше по конструкции (фиг. 5).
При ударе с эксцентриситетом относительно продольной оси происходит сжатие пружин 8 внешнего демпирующего устройства и поворот балки 2 посредством шарниров 7 вокруг более жесткого внутреннего демпфирующего устройства, с передачей на него только осевой нагрузки. В последнем случае также плавно гасится энергия удара, причем энергия остается в системе и по конструкции дальше не распространяется.
Работа внутреннего по отношению к продольной оси гидравлического демпфирующего устройства происходит следующим образом. При столкновении-ударе поршни 16 перемещаются в полости цилиндрических емкостей 10, передавая тем самым энергию удара на демпфирующие пакеты, состоящие из резиновых емкостей заполненных маслом 9 и мембран 14.
При ударе одновременно с деформацией емкостей с маслом происходит прогиб мембран, при сильном ударе происходит прогиб и срез мембран с проколом емкостей с маслом, установленным на дно цилиндра 5 устройством 13 (которое представляет собой стальной элемент в виде диска с радиальными отверстиями объединенных в один узел с помощью полой стальной трубы подваренной к диску с острыми краями по наружной стороне, оснащенный уплотнительной муфтой 17), масло, просачиваясь под давлением поршней 16 через устройство 13 в отверстия малого диаметра 11 в цилиндре 10 попадает в отсеки цилиндра 5, за счет чего плавно гасится энергия удара, причем энергия остается в системе и не распространяется дальше по конструкции.
В целях упрощения (фиг. 6) в гидравлическом демпфирующем устройстве может быть применена (вместо мембраны с прокалывающим устройством) специальная резиновая или пластиковая емкость с ослабленными в сечении фрагментами на участках соприкосновения с отверстиями 11 для просачивания масла в цилиндре 10. В этом случае при ударе в местах ослабленного сечения происходит прорыв емкости с маслом, масло просачиваясь под давлением поршней 16 через отверстия малого диаметра 11 во внутреннем цилиндре 10, попадает в отсеки внешнего цилиндра 5, за счет чего плавно гасится энергия удара.
Работа внешнего по отношению к продольной оси пружинного демпфирующего устройства происходит следующим образом. При столкновении-ударе поршни 4 перемещаются в полости цилиндрических емкостей 5, передавая тем самым энергию удара на демпфирующие пружины 8. При сильном ударе механические защелки 19 проходя через отверстия 18 в цилиндре 3, фиксируют поршни 4, предотвращая тем самым возможность отката после гашения удара балки 2.