RU1776240C - Бампер транспортного средства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к башмакам транспортных средств. Цель изобретени  - повышение эффективности поглощени  энергии. Бампер дл  транспортного средства включает эластомерный бамперный модуль (13), имеющий продольно распростран ющийс  ударный торец 14 и верхнюю и нижнюю стенки (15,16), распростран ющиес  вбок по направлению к задней суппортной пластине 10, котора  крепитс  к транспортному средству и котора  входит в зацепление с верхней и нижней стенками 15, 16 модул  13. Из ударного торца 14 распростран етс  в вбок вдоль верхней стенки 15 в сторону задней суппортной пластины 10 множество продольно разнесенных вверх их ребер 20. Аналогично из указанного торца 14 распростран етс  в общем вбок вдоль нижней стенки 16 в сторону задней суппортной пластины 10 множество продольно разнесенных нижних ребер 21. Между верхними и нижними ребрами 20, 21 на ударном торце 14 в сторону задней суппортной пластины 10 распростран етс  продольна  планка 23. При ударе по ударному торцу 14 модуль 13 поглощает энергию удара . 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относитс  к бамперам транспортного средства такого как легковые и грузовые автомобили, автобусы и тому подобное. Более определенно данное изобретение относитс  к эластомерному бамперу , способному поглощать энергию удара транспортного средства о преп тствие.

Непневматические поглощающие энергию бамперы обычно состо т из эластомер- ной оболочки, котора  крепитс  к транспортному средству и включает множество вертикальных ребер жесткости, которые сконструированы так. чтобы поглощать энергию удара. Как весьма подробно будет раскрыто далее, будучи эффективными дл  некоторых применений, эти бамперы имеют достаточно ограниченные характеристики поглощени  и могут быть приемлемы дл 

ударов на более высоких скорост х только тогда, когда они делаютс  весьма громоздкими .

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности поглощени  энергии.

На фиг,1 изображен разрез известного бампера; на фиг.2 представлена крива , показывающа  деформацию I бампера в дюймах в зависимости от силы удара Р в фунтах, дл  испытаний, проведенных с известным бампером по фиг.1; на фиг.З изображен частичный продольный разрез бампера фиг.4, показывающий бамперный модуль в соответствии с насто щим изобретением сзади; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.З; на фиг.5 изображена крива , показывающа  деформацию бампера в дюймах в зависимости от силы удара в фунтах, дл  испытаний, проведенных с бампером по насто щему изобретению , показанным на фиг.З и 4; на фиг.6, 7, 8 изображены разрезы бампера, изображенного на фиг.4, последовательно показывающие деформацию бампера при ударе.

Известный бампер включает металлическую заднюю пластину 1, котора  может крепитьс  спереди или сзади транспортного средства. Задн   пластина 1 несет бам- перный модуль 2, который включает передний ударный торец 3 и верхнюю и нижнюю стенки 4 и 5, соответственно. Задние концы стенок 4 и 5 установлены в пазах б пластины 1 и прикреплены к ней. Внутри модул  2 продольно разнесено множество Ообразных вертикальных ребер 7, которые распростран ютс  назад от ударного торца 3 и вдоль верхней и нижней стенок 4 и 5, Бампер имеет верхнее и нижнее крыль  8 с ребрами жесткости 9, распростран ющимис  от них к верхней и нижней стенкам 4 и 5. Эти крыль  предназначены дл  эстетических целей и обычно не играют роли дл  характеристик поглощени  энергии системы .

Энерги , поглощаема  прототипным бампером или любым поглощающим энергию бампером, равна кинетической энергии транспортного средства, т.е. обща  поглощаема  энерги  равна работе, выполн емой по остановке транспортного средства. Эта работа равна силе, возникающей между бампером и преп тствием, умноженной на величину деформации бампера, котора  уменьшает скорость транспортного средства до нул .

Результаты испытаний, выполненных с известным бампером, показаны в табл.1.

Табл.1 показывает, что транспортное средство, оборудованное известным бампером , удар лось о преп тствие в диапазоне скоростей от 0,5 до 5 миль в час с инкрементом в 0,5 миль в час. Измер лись сила удара и деформаци  модул . Поскольку было найдено , что силы примерно в 20000 фунтов привод т к аварии транспортного средства. Таблица 1 отражает, что удар при скорости примерно 5 миль в час  вл етс  дл  известного бампера максимально допустимым.

На фиг.2 показана крива , соответствующа  данным таблицы 1, т.е. зависимость деформации I в дюймах от силы Р в фунтах. Площадь под результирующей кривой равна выполненной работе или энергии, поглощенной известным бампером. Дл  выполнени  большей работы, т.е. поглощени  большей энергии, идеальна  крива  должна представл ть большие силы при меньших деформаци х, за которыми следуют посто нные силы при больших отклонени х так, чтобы максимизировать площадь под кривой, т.е. работу.

Конфигураци  узла бампера в соответствии с насто щим изобретением показана на фиг.З и 4 Узел бампера включает продольно распростран ющуюс  заднюю суппортную пластину 10, имеющую направленные внутрь фланцы 11 дл  креплени 

0 пластины 10 спереди или сзади транспортного средства с помощью соответствующего средства, такого как болты или тому подобное. Пластина 10 также снабжена верхним и нижним пазами 12, которые вход т в

5 зацепление с бамперным модулем 13. Пластина 10 предпочтительно выполнена из алюмини , но может быть из большинства металлических материалов.

Бамперный модуль 13 включает в об0 щем вертикальный ударный торец 14 противоположный суппортной пластине 10 с верхней стенкой 15 и нижней стенкой 16, распростран ющимис  в общем вбок по направлению к суппортной пластине 10. кон5 цы стенок 15 и 16 снабжены участком, буртика 17 меньшей толщины, который вставл етс  внутрь пазов 12 пластины 10 и крепитс  там множеством любых приемлемых крепежных устройств, таких как само0 нарезные винты или тому подобное. Показанный модуль 13 обладает также верхним и нижним крыль ми 18 с ребрами жесткости 19, распростран ющимис  к стенкам 15 и 16. Крыль  18 дл  эстетических

5 целей и не играют заметной роли дл  характеристик поглощени  энергии бампера.

Вдоль модул  13 продольно разнесено множество верхних ребер 20, которые распростран ютс  вбок и внутрь от ударного

0 торца 14 и вдоль верхней стенки 15 по направлению к суппортной пластине, оканчива сь пр мо перед ней. Показанные ребра ориентированы по вертикали, но бампер будет эффективно работать, если они ориенти5 рованы иным образом, например под углом. Вдоль модул  13 аналогично продольно разнесено множество нижних ребер 21, которые продольно расположены на одной линии с ребрами 20. Нижние ребра 21 рас0 простран ютс  вбок и внутрь от ударного торца 14 и вдоль нижней стенки 16 в сторону суппортной пластины, оканчива сь пр мо перед ней. Ребра 21 аналогично ребрам 20 показаны ориентированными вертикально,

5 но могут также быть ориентированы под углом без значительного изменени  эффективности бампера.

И верхние ребра 20 и нижние ребра 21 показаны оканчивающимис  пр мо перед центром ударного торца 14, оставл   небольшое пространство 22 в центре ударного торца 14. Вдоль ударного торца 25 продольно расположена в общем горизонтальна  планка 23, котора  распростран етс  вбок и назад из пространства 22 в сторону суппортной пластины 20, оканчива сь пр мо перед ней.

Способ, которым действует бампер, поглоща  энергию удара вЧорец 14, показан на фиг. 6. 7, 8, включительно, которые изображают последовательную деформацию бампера при ударе. Фиг.6 изображает модуль 13 сразу после удара, причем горизонтальна  планка 23 только начинает касатьс  задней пластины 10. В этой точке в основном действуют только верхние и нижние ребра 20 и 21 вместе со стенками 15 и 16, поглоща  силу, и, как показано на фиг.6, они начинают деформироватьс  или в общем выпучиватьс  наружу. Промежуток между концом горизонтальной планки 23 и задней пластиной 13 первоначально находитс  в диапазоне предпочтительно от половины дюйма до полутора дюймов и, таким образом , фиг.6 представл ет деформацию бампера в этом диапазоне.

В этот момент горизонтальна  планка 23 вступает в действие, существенно помога  верхним и нижним ребрам 20 и 21 и стенкам 15 и 16 поглощать удар. Таким образом , как показано на фиг.7, когда ребра 20 и 21, а также стенки 15 и 16, раст гиваютс  далее, начинает изгибатьс  планка 23. Здесь действительную роль играет пространство 22, которое предоставл ет планке 23 свободу изгибатьс . Если планка 23 была бы ограничена слишком.жестко, создавались бы нежелательные силы.

Фиг.8 изображает модуль 13 при его дальнейшей деформации. Как показано, ребра 20 и 21, а также стенки 15 и 16, полностью раст нуты и силы, действующие на планку 23, заставл ют ее отклонитьс  в раст нутую область. Поскольку важно, чтобы планка 23 имела возможность свободно отклон тьс  в положение, показанное на фиг.8, высота модул  13 должна быть достаточной , чтобы планка отклон лась без ограничений . Таким образом, высота модул  13, т.е. высота ударного торца 14 должна быть примерно в два раза больше длины планки 23, чтобы, когда модуль полностью деформирован на фиг.8, обеспечить дл  планки достаточное пространство.

Повышенна  эффективность бампера по сравнению с известным бампером лучше всего демонстрируетс  кривой фиг.5, котора  основана на испытани х бампера, результаты которых приведены в нижеследующей таблице 2.

Табл.2 показывает, что транспортное средство, снабженное бампером согласно данному изобретению, удар етс  в преп тствие в диапазоне скоростей от трех с поло- виной миль в час до восьми миль в час с интервалами в полмили в час. Измер лись сила удара и деформаци  модул .

Результирующа  крива  фиг.5 легко демонстрирует , что бампер выполн ет боль0 шую работу, т.е. поглощает большую энергию, нежели известный. Фактически крива  фиг.5 представл ет идеальную кривую с большими силами при меньших деформаци х , за которыми идет участок

5 довольно посто нных сил при больших деформаци х , тем самым максимизиру  площадь под кривой, т.е. работу.

Кроме того, дальнейшие сравнени  таблицы 1 с таблицей 2 и фиг.2 с фиг.5 демон0 стрируют усовершенствованный характер бампера. В известном примере верхний допустимый предел силы, т.е. 20000 фунтов, достигалс  при ударе со скоростью п ть миль в час, тогда как изображенный на

5 фиг.З, 4 бампер может противосто ть ударам при скорости почти 8 миль в час без превышени  этого предела. Кроме того, при сравнении данных деформаций в дюймах при скорост х три с половиной мили в час

0 из таблицы 1 и п ть с половиной миль в час из табл.2 видно повышение эффективности бампера примерно на две мили в час. Другими словами, при одной и той же деформации бампер может вынести удар при

5 скорости большей на две мили в час. Таким образом, в соответствии с изложенным здесь раскрытием может быть сконструирован более эффективный бампер меньших размеров, который противостоит таким же

0 ударам, как и известные бамперы.

Тогда как точна  природа материала бампера дл  данного изобретени  не критична , важно, чтобы модуль 13 со своими стенками 15 и 16, ребрами 20 и 21 и планкой

5 23 был из эластомерного материала, предпочтительно полиуретана. Хот  специфические свойства выбранного полиуретана могут измен тьс  в зависимости от окружающей среды, в которой может использо0 ватьс  бампер, желателен полиуретан с высокими свойствами раст жени  и ударными качествами, которые допускают значительную деформацию без разрушени . Типичные свойства такого полиуретана

5 включают прочность на разрыв примерно 3100 фунтов на кв. дюйм, удлинение при разрыве 380%, сопротивление раздиранию 600 фунтов на кв. дюйм, твердость по Шеру 40 и модуль изгиба 15000 фунтов на кв. дюйм при температуре 72°F.

Точные размеры различных компонентов бампера и общие размеры не критичны, измен  сь в зависимости от специфического применени . Разумеетс , как показывалось выше, бампер может быть сделан меньше и, следовательно меньшего веса и стоимости, нежели известный бампер, и поглощать удар при одинаковой скорости.

Размеры бампера, на котором проводились испытани , показанные в табл.2 и на фиг.5, можно считать типичными, Этот бампер включал модуль 13, который имел ударный торец примерно 10 дюймов высоты и глубину, т.е. рассто ние от ударного торца до задней пластины 10, примерно шесть дюймов. Верхн   и нижн   стенки 15 и 16 имеют толщину полдюйма, так же как и центральна  планка 13, длина которой примерно п ть с четвертью дюймов. Ребра 20 и 21 имеют толщину четверть дюйма и продольно разнесены вдоль модул  на рассто ние между их центрами восемь с половиной дюймов. Пространство 22 между ребрами 20 и 21 составл ет примерно один дюйм, обеспечива  планке толщиной полдюйма достаточно места дл  свободного отклонени , как раскрыто выше.

Хот  можно считать, что все размеры идеальны, следует заметить, что они могут несколько измен тьс  без отделени  от сути насто щего изобретени . Однако, было найдено , что если планка 23 сделана существенно толще, чем предпочтительные полдюйма, образуемые силы удара станов тс  слишком великими, а если ее сделать существенно тоньше, поглощаетс  недостаточно энергии и деформаци  модул  становитс  несоответствующей. Однако, толщина планки 23 может несколько измен тьс  в зависимости от конкретного применени  бампера, т.е. в зависимости, например, от веса транспортного средства, его скоростных возможностей и т.п.

Claims (14)

1. Формула изобретени  1. Бампер транспортного средства, содержащий эластомерный модуль с продольно расположенными передним ударным торцом и верхней и нижней стенками, расположенными от ударного торца в сторону задней пластины, прикрепл емой к транспортному средству и вход щей в зацепление с верхней и нижней стенками, отличающийс  тем, что, целью повышени  эффективности поглощени  энергии, модуль выполнен с одними продольно разнесенными ребрами, расположенными от ударного торца вдоль верхней стенки в сторону задней пластины, продольно разнесенными другими ребрами, расположенными от ударного торца вдоль нижней стенки в сторону задней пластины, и продольной

   планкой, расположенной от ударного торца между указанными выше одними и другими ребрами в сторону задней пластины дл  обеспечени  поглощени  деформации и выпучивани  стенок и ребер при отклонении

   указанной планки после удара.
2. 2.Бампер по п.1,отличающийс  тем, что пространство между первыми и вторыми ребрами вдоль ударного торца раздельно планкой, расположенной вдоль

   ударного торца.
3. 3.Бампер по п.1,отличающийс  тем, что планка расположена до задней пластины .
4. 4.Бампер по п.З, отличающийс  тем, что рассто ние между концом планки и

   задней пластиной находитс  в диапазоне от половины дюйма до полутора дюймов (12,7- 38,1 мм).
5. 5.Бампер по п.З, отличающийс  тем, что бокова  длина планки равна половине высоты указанного ударного торца.
6. 6.Бампер по п. 1,отличающийс  тем, что первые ребра размещены вдоль верхней стенки до задней пластины, и вторые ребра - вдоль нижней стенки до задней пластины,
7. 7.Бампер по п.1,отличающийс  тем, что первые и вторые ребра ориентированы вертикально вдоль ударного торца.
8. 8. Бампер по п.7, отличающийс  тем, что первые ребра в поперечной плоскости расположены на одной линии с вторыми ребрами.
9. 9.Бампер по п.1,отличающийс  тем, что модуль выполнен из полиуретанового материала.
10. 10.Бампер по п,1,отличающийс  тем, что бокова  длина планки равна половине высоты ударного торца.
11. 11, Бампер по п.10, о т л и ч а ю щи и с  

    тем, что рассто ние вдоль ударного торца между первыми и вторыми ребрами равно одному дюйму.
12. 12.Бампер по п.11, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что толщина пленки равна полдюйма , а планка расположена на ударном торце в сторону задней пластины.
13. 13.Бампер по п.12, о т л и ч а ю щ и и - с   тем, что толщина верхней и нижней

    стенок равна полдюйма.
14. 14.Бампер по п.13, отличающий- с   тем, что толщина первых и вторых ребер равна четверти дюйма.

    1776240

    10 Таблица 1

    Таблица 2

    фиг.1

    фиг.з

    1.5 2.О

    Фиг. Z.

    Z5 J.O t

    18

    -19 И#

    -20

    -21

    -19

    фиеЛ

    о i.o гл з.о 4.о so t

    Фиг.5

    15

    1776240

    8 1920

    л.

    19fS

    //

    1В

    фиг. 7

    If