энергопоглощающее устройство транспортного средства с активным ударогашением

Формула изобретения

Энергопоглощающее устройство транспортного средства с активным ударогашением, содержащее ударный брус, укрепленный на кузове с помощью боковых направляющих и толкателей, упругоустановленных с помощью пакетов деформирующихся элементов в полостях лонжеронов рамы, связанных между собой поперечинами, отличающееся тем, что на обращенных к ударному брусу поверхностях поперечин без контактирования с подвижными толкателями жестко установлен постоянный магнит в форме пластины с рядом сквозных отверстий, в полостях которых с полным утоплением в последние размещены витые цилиндрические пружины в состоянии интенсивного силового сжатия, одни концы которых прикреплены к поверхностям поперечин, а на других концах также без контактирования с толкателями упруго закреплена подвижная ферромагнитная пластина, размещенная между ударным брусом и постоянным магнитом и притянутая к последнему силами магнитного взаимодействия до обеспечения их механического контакта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно - к устройствам для гашения кинетической энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием.

Известно энергопоглощающее устройство транспортного средства, содержащее смонтированные на кузове наружную подвижную и внутреннюю неподвижную рамы, соединенные винтовыми цилиндрическими пружинами сжатия, и снабженное устройством для фиксации винтовых пружин в сжатом состоянии /см. а.с. СССР № 116264, кл. B60R 19/18, 1984 [1]/.

Недостатком известного устройства, реализующего пассивный метод обеспечения безопасности путем преобразования кинетической энергии удара в потенциальную энергию сжатых пружин, является его низкая эффективность, что объясняется самим пассивным принципом действия устройства, отсутствием в конструкции элементов с высокой степенью энергопоглощения /с высокой энергоемкостью/.

Известны также энергопоглощающие устройства для систем пассивной безопасности транспортных средств, содержащие закрепленную на опорной панели и раме в передней части кузова ячеистую облицовку из упругопластического материала с ячейками, образованными ребрами, армированными снаружи сеткой, и заполненными полимерными пеноматериалами /см. а.с. СССР № 965840, кл. B60R 19/08, B62D 25/08, 1980 [2], а.с. СССР № 1500529, кл. B60R 19/03, B62D 25/08. 1987 [3]/.

Недостатками известных устройств являются низкая эффективность защиты транспортных средств при их серьезных высокоэнергетических столкновениях с препятствиями и другими транспортными средствами, характеризующихся предельно малой продолжительностью и значительной кинетической энергией удара. Это объясняется тем, что сама реализация пассивного метода обеспечения безопасности за счет поглощения и диссипации энергии в упругопластичных элементах известных устройств кардинально решить вопросы защиты при указанном характере ударного взаимодействия не позволяет.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является энергопоглощающее устройство транспортного средства, содержащее ударный брус, укрепленный на кузове с помощью боковых направляющих и толкателей, упругоустановленных с помощью пакетов деформирующихся элементов в полостях лонжеронов рамы, связанных между собой поперечинами /см. а.с. СССР № 664544, кл. B60R, 19/08; F16F 13/00, 1972 [4]/, и принятое за прототип.

Недостатком устройства-прототипа является сравнительно низкая эффективность защиты при серьезных ударных столкновениях транспортного средства с препятствием вследствие реализации пассивного метода обеспечения безопасности, при котором гашение кинетической энергии удара в данном устройстве осуществляется за счет поглощения энергии при упругопластических деформациях пакетов элементов и ее ударного рассеяния в материале элементов.

Сущность изобретения заключается в создании сравнительно простой конструкции энергопоглощающего устройства транспортного средства, характеризующегося при этом высокой эффективностью гашения кинетической энергии удара при столкновениях за счет реализации активного метода обеспечения безопасности с использованием комбинаций сил упругости, а также ударного и магнитного взаимодействия постоянных магнитов с зоне резко выраженной нелинейности.

Технический результат - повышение эффективности защиты транспортного средства при его столкновении с препятствием за счет активного гашения кинетической энергии удара.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном энергопоглощающем устройстве транспортного средства с активным ударогашением, содержащем ударный брус, укрепленный на кузове с помощью боковых направляющих и толкателей, упругоустановленных с помощью пакетов деформирующихся элементов в полостях лонжеронов рамы, связанных между собой поперечинами, особенность заключается в том, что на обращенных к ударному брусу поверхностях поперечин без контактирования с подвижными толкателями жестко установлен постоянный магнит в форме пластины с рядом сквозных отверстий, в полостях которых с полным утоплением в последние размещены витые цилиндрические пружины в состоянии интенсивного силового сжатия, о дни концы которых прикреплены к поверхностям поперечин, а на других концах также без контакта с толкателями упруго закреплена подвижная ферромагнитная пластина, размещенная между ударным брусом и постоянным магнитом и притянутая к последнему силами магнитного взаимодействия до обеспечения их механического контакта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 схематично на общем виде с продольным разрезом изображено предлагаемое устройство соответственно в исходном состоянии и после воздействия ударной нагрузки при релейном срабатывании устройства.

Энергопоглощающее устройство транспортного средства с активным ударогашением содержит ударный брус 1, укрепленный на кузове 2 транспортного средства с помощью боковых направляющих 3 и толкателей 4, упругоустановленных с помощью пакетов деформирующихся элементов /не показаны/ в полостях лонжеронов 5 рамы, связанных между собой поперечинами 6. При этом на обращенных к ударному брусу 1 поверхностях поперечин 6 без контактирования с подвижными толкателями 4 жестко установлен постоянный магнит 7 в форме пластины с рядом сквозных отверстий /цилиндрических/ 8, в полостях которых размещены витые цилиндрические пружины 9. В исходном рабочем состоянии устройства /фиг.1/ пружины 9 находятся в состоянии интенсивного силового сжатия и полностью утоплены в полости отверстий 8. Одни концы пружин 9, обращенные к поперечинам 6, прикреплены к поверхностям этих поперечин, являющихся дном отверстий 8, а на других концах пружин 9, также без контактирования с толкателями 4, упруго закреплена подвижная ферромагнитная пластина 10, размещенная между ударным брусом 1 и постоянным магнитом 7. В исходном состоянии /фиг.1/ ферромагнитная пластина 10 притянута к постоянному магниту 7 силами магнитного взаимодействия до обеспечения их механического контакта и полностью вдавливает пружины 9 в полости отверстий 8, удерживая пружины 9 в состоянии интенсивного силового сжатия. Для обеспечения свободного движения толкателей 4 без их контактирования с постоянным магнитом 7 и ферромагнитной пластиной 10 в последних выполнены концентричные с толкателями 4 сквозные отверстия, соответственно 11 и 12, причем на обращенной у ударному брусу 1 поверхности ферромагнитной пластины 10 выполнены концентричные с отверстиями 12 цилиндрические углубления 13 для входа в них участков крепления 14 толкателей 4 к ударному брусу 1, обеспечивающие плотный ударный контакт /см. фиг.2/ ферромагнитной пластины 10 с ударным брусом 1. Естественно, максимальная сила магнитного притяжения постоянного магнита 7 и ферромагнитной пластины 10, развиваемая при их полном сближении до механического контакта и скачком нелинейно нарастающая при контактировании, должна превосходить максимальную суммарную силу упругости пружин 8 при их полном сжатии.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

При воздействии на ударный брус 1 сравнительно слабых ударных нагрузок /столкновения транспортного средства с малыми ударными ускорениями/ поглощение кинетической энергии удара происходит за счет деформации толкателями 4 пакетов деформирующихся упругопластических элементов в полостях лонжеронов 5, то есть за счет диссипации энергии удара и ее преобразования в потенциальную энергию упругих и пластических деформаций элементов. При высокоэнергетических соударениях транспортного средства со значительной кинетической энергией удара ударный брус /см. фиг.2/ начинает активное движение вправо, передавая на кузов 2 транспортного средства значительное ударное ускорение, при этом вследствие возникающей инерционной силы также значительной величины ферромагнитная пластина 10, преодолевая максимальную по величине силу магнитного притяжения в состоянии контакта с постоянным магнитом 7, отрывается от последнего. Далее, после отрыва сила магнитного притяжения скачкообразно уменьшается, сжатые пружины 9 также скачком разжимаются и с огромной скоростью выбрасывают ферромагнитную пластину 10 /фиг.2/ навстречу ударному брусу 1. За счет встречного соударения последних в противофазном движении с суммарной скоростью и обеспечивается эффективное активное ударное гашение кинетической энергии удара при столкновении транспортного средства с препятствием, передающейся ударному брусу 1. Данный процесс является активным ударогашением, так как кинетическая энергия ударного бруса 1 гасится за счет потенциальной энергии, запасенной в сжатых пружинах 9 /энергии упругих деформаций/, и магнитной энергии, запасенной в магнитной системе, преобразуемых в кинетическую энергию ферромагнитной пластины 10, движущейся навстречу ударному брусу 1.

Таким образом, в предлагаемой конструкции за счет реализации активного метода обеспечивается ударное гашение кинетической энергии удара и ее диссипация при противофазных ударных взаимодействиях со значительными встречными скоростями и интенсивностью подвижных элементов устройства, при одновременном сохранении достоинств известных пассивных методов гашения.