RU2559675C1 - Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication - Google Patents
Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559675C1 RU2559675C1 RU2014102173/11A RU2014102173A RU2559675C1 RU 2559675 C1 RU2559675 C1 RU 2559675C1 RU 2014102173/11 A RU2014102173/11 A RU 2014102173/11A RU 2014102173 A RU2014102173 A RU 2014102173A RU 2559675 C1 RU2559675 C1 RU 2559675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bumper
- corrugated
- tapes
- car
- package
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Dampers (AREA)
- Buffer Packaging (AREA)
Abstract
Description
Бамперное защитное устройство для легковых автомобилей и способ изготовления его упругогистерезисного элементаBumper protective device for passenger cars and a method for manufacturing its elastic hysteresis element
Известно бамперное защитное устройство автомобилей (Бамперное защитное устройство автомобилей. Авторы Эскин И. Д., Сусликов В. И., Алкеев Р. И. Патент на изобретение Российской Федерации RU 2012111014 А, МПК B60R 19/02. Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ) (RU)), у которого в качестве бампер-балки используется передняя балка силовой рамы автомобиля, если бамперное защитное устройство ставится спереди автомобиля, или ее задняя балка, если бамперное устройство ставится сзади автомобиля, причем обе эти балки выполнены с коробчатым поперечным сечением с длиной, приблизительно равной ширине автомобиля, бампер-балка расположена внутри корпуса, имеющего также коробчатое поперечное сечение, собранного из двух балок со швеллерным поперечным сечением, вставленных друг в друга и жестко соединенных заклепками или винтами и гайками, причем балка корпуса, которая непосредственно взаимодействует с препятствием при аварийном столкновении, имеет выступающие за бампер-балку концы, отогнутые к бокам автомобиля, с длиной примерно до колесной пары и в плане повторяющие обводы автомобиля, а расстояние L между каждым из этих концов и ответной деталью автомобиля, с которой конец контактирует при боковом ударе в бампер, измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля, выбрано возможно большим, но конструктивно приемлемым, а в зазор между балкой-бампером и этой балкой корпуса с натягом по вершинам гофров вставлен пакет, набранный из многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов, набранных из стальных, каленых, шлифованных, омедненных лент «гофр в гофр», между которыми проложены стальные, каленые, шлифованные, омедненные гладкие ленты - полосы с толщиной, большей, чем у гофрированной ленты, причем пакеты гофрированных лент опираются на проложенную между ними гладкую ленту-полосу вершинами друг на друга, т.е. в собранном пакете пакеты гофрированных лент соединены последовательно и длина пакетов подобрана таким образом, что на обоих концах бампер-балки, корпуса и гладких лент-полос имеются свободные участки, немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета вдоль бампер-балки при полном выпрямлении гофров (деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров) при фронтальном ударе, и параметры пакета и натяг по вершинам гофров выбран таким, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров, не происходило случайных смещений корпуса относительно бампер-балки в процессе сборки автомобиля, его хранения и транспортировки.Known bumper protective device for cars (Bumper protective device for cars. Authors Eskin I. D., Suslikov V. I., Alkeev R. I. Patent for invention of the Russian Federation RU 2012111014 A, IPC
Кроме того, в случае когда в силовой раме автомобиля отсутствует балка, которую можно использовать в качестве бампер-балки, это бамперное устройство выполняется со своей бампер-балкой с коробчатым поперечным сечением, с длиной, равной приблизительно ширине автомобиля, на которой жестко закреплены детали, которыми бамперное устройство закрепляется на силовой раме автомобиля.In addition, in the case where there is no beam in the vehicle’s power frame that can be used as a bumper beam, this bumper device is made with its own bumper beam with a box-shaped cross-section, with a length approximately equal to the width of the car on which the parts are rigidly fixed, with which the bumper device is fixed on the power frame of the car.
Эта конструкция бамперного защитного устройства по технической сущности наиболее близка к предлагаемому изобретению и выбрана за прототип.This design of the bumper protective device by technical essence is the closest to the proposed invention and is selected as a prototype.
Недостатки прототипа следующие:The disadvantages of the prototype are as follows:
Условие выбора величины натяга неполно, так как не содержит конкретных условий, выполнение которых обеспечивало бы эффективную защиту легкового автомобиля, водителя и пассажиров на скоростях, разрешенных при езде по городу (V≤60 км/час).The condition for choosing an interference value is incomplete, since it does not contain specific conditions, the fulfillment of which would provide effective protection for the car, driver and passengers at the speeds allowed when driving around the city (V≤60 km / h).
Изготовление упругогистерезисного элемента (УГЭ) бамперного устройства (пакета, набранного из чередующихся гофрированных пакетов и гладких лент-полос) из стальных, каленых, шлифованных лент, хотя и дает определенные преимущества - увеличение рассеиваемой энергии защитным устройством примерно на 10% и расширение диапазона, где гофрированные пакеты деформируются упруго (см. ниже), дорого, так как требует наличия дорогого специального оборудования - штампов, калильных контейнеров, нагревательных печей и ванн для стабилизирующего отпуска, снимающего напряжения, возникшие в лентах при штамповке и закалке.The manufacture of an elasto-hysteresis element (UGE) of a bumper device (a bag composed of alternating corrugated bags and smooth tape strips) from steel, red-hot, polished tapes, although it gives certain advantages - an increase in the dissipated energy by a protective device by about 10% and an extension of the range where corrugated bags are deformed elastically (see below), expensive, since it requires expensive special equipment - dies, glow containers, heating furnaces and bathtubs for stabilizing tempering, sn stresses arising in the tapes during stamping and hardening.
Поэтому изготовление такого УГЭ может быть выполнено только в заводских условиях.Therefore, the manufacture of such a UGE can be performed only in the factory.
Балка корпуса, непосредственно воспринимающая удар, имеет довольно сложную геометрическую форму, что удорожает ее изготовление.The beam of the body, directly perceiving the impact, has a rather complex geometric shape, which makes its manufacture more expensive.
Для изготовления УГЭ у прототипа применяется способ пластического деформирования гофрированного пакета, содержащий холодную штамповку в специальном штампе сразу всех лент гофрированных пакетов, собранных в один пакет, либо пакета лент только одного гофрированного пакета, причем пакеты набираются из ненагартованных лент, изготовленных из пружинной или высокоуглеродистых сталей, закалку отштампованного пакета в калильном контейнере, в качестве которого может быть использован штамп, в котором штамповали пакет, или закалку отдельных отштампованных гофрированных пакетов, производимую аналогичным образом, выполнение стабилизирующего отпуска, при котором могут использоваться (для сохранения формы гофра) указанные штампы.For the manufacture of UGE for the prototype, a method of plastic deformation of a corrugated bag is used, which includes cold stamping in a special stamp of all corrugated bag tapes assembled in one bag at once, or a bag of tapes of only one corrugated bag, and the bags are assembled from non-sleeved tapes made of spring or high carbon steels hardening of the stamped bag in a glow container, which can be used as a stamp in which the bag was stamped, or hardening separate from stamped corrugated bags, produced in a similar way, the implementation of stabilizing tempering, in which these stamps can be used (to maintain the shape of the corrugation).
Как уже указывалось, недостатком этого способа является его высокая стоимость.As already indicated, the disadvantage of this method is its high cost.
Этот способ изготовления УГЭ бамперного защитного устройства по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.This method of manufacturing the UGE of the bumper protective device by technical essence is closest to the proposed and adopted as a prototype.
Поэтому ставится задача разработки высокоэффективной конструкции бамперного защитного устройства для любых типов легковых автомобилей, как вновь разрабатываемых, так и находящихся в эксплуатации, доступной по цене для любого автовладельца.Therefore, the task is to develop a highly efficient design of the bumper protective device for all types of cars, both newly developed and in operation, affordable for any car owner.
Естественно, эта задача может быть успешно решена, если будет предложен более дешевый (примерно в десяток раз), чем у прототипа, способ изготовления УГЭ устройства, так как стоимость изготовления УГЭ у прототипа составляет основную долю стоимости бамперного устройства.Naturally, this problem can be successfully solved if a cheaper (about a dozen times) cheaper method than manufacturing the prototype of the UGE device is proposed, since the cost of manufacturing the UGE of the prototype is the main share of the cost of the bumper device.
Поставленная задача решается тем, что предлагается бамперное защитное устройство, у которого в качестве бампер-балки используется передняя балка силовой рамы автомобиля, если бамперное защитное устройство ставится спереди автомобиля, или ее задняя балка, если бамперное устройство ставится сзади автомобиля, причем обе эти балки выполнены с коробчатым поперечным сечением с длиной, приблизительно равной ширине автомобиля, или в случае отсутствия балок в силовой раме автомобиля, которые могут быть использованы в качестве бампер-балки, содержащее свою бампер-балку с коробчатым поперечным сечением, с длиной, равной приблизительно ширине автомобиля, на которой жестко закреплены детали, которыми бамперное устройство закрепляется на силовой раме автомобиля, и бампер-балка расположена внутри корпуса, имеющего также коробчатое поперечное сечение, выполненного из одной или двух балок с швеллерным поперечным сечением, вставленных друг в друга и жестко соединенных заклепками или винтами и гайками, в зазор между балкой-бампером и балкой корпуса, которая непосредственно взаимодействует с препятствием при аварийном столкновении, с натягом по вершинам гофров вставлен пакет, набранный из многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов, набранных из стальных, омедненных лент «гофр в гофр», между которыми проложены стальные, омедненные гладкие ленты-полосы с толщиной, большей, чем у гофрированной ленты, причем пакеты гофрированных лент опираются на проложенную между ними гладкую ленту-полосу вершинами друг на друга, т.е. в собранном пакете пакеты гофрированных лент соединены последовательно, и длина пакетов подобрана таким образом, что на обоих концах бампер-балки и гладких лент-полос имеются свободные участки, немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета вдоль бампер-балки при полном выпрямлении гофров, деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров, при фронтальном ударе, и параметры пакета и натяг по вершинам гофров выбран таким, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров, не происходило случайных смещений корпуса относительно бампер-балки в процессе сборки автомобиля, при его хранении и транспортировке, отличающееся тем, что балка корпуса, которая непосредственно взаимодействует с препятствием при аварийном столкновении, изготовлена без отогнутых к бокам автомобиля концов из прямоугольного листа из алюминиевого сплава между этой балкой и пакетом, в корпусе расположена балка из алюминиевого гнутого профиля со швеллерным поперечным сечением, в плане повторяющая обводы автомобиля, которая может быть выполнена без отогнутых концов или с выступающими за бампер-балку концами, отогнутыми к бокам автомобиля, с длиной примерно до колесной пары, и расстояние L между каждым из этих концов и ответной деталью автомобиля, с которой конец контактирует при боковом ударе в него, измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля, выбрано возможно большим, но конструктивно приемлемым, гофрированные пакеты набраны из нагартованных, шлифованных или нешлифованных, омедненных лент, изготовленных из пружинных или высокоуглеродистых сталей, а гладкие ленты-полосы изготовлены из нагартованных, шлифованных или нешлифованных, омедненных лент из таких же сталей, или конструкционных сталей, а сами гофрированные пакеты изготовлены ниже предложенным способом, и параметры упругогистерезисного элемента бамперного устройства, пакета и натяг по вершинам гофров подобраны для каждой модели легкового автомобиля таким образом, что при фронтальном ударе при краш-испытаниях по стандартам EURO - NCAP или NCAP бамперное устройство на первом этапе ударного воздействия, когда сила удара растет до амплитудного значения, при полном выпрямлении гофров гофрированных пакетов рассеивает только за счет работы сил сухого трения на контактных поверхностях пакетов 20 50% и более кинетической энергии ударного воздействия, и при боковом ударе в отогнутый конец бамперного устройства с амплитудой ударной силы, в 4÷10 раз меньшей амплитуды ударной силы при краш-испытаниях на фронтальный удар, бамперное устройство на первом этапе этого ударного воздействия рассеивает за счет работы сил сухого трения 20-100% кинетической энергии этого удара.The problem is solved by the fact that a bumper protective device is proposed, in which the front beam of the vehicle’s power frame is used as a bumper beam, if the bumper protective device is placed in front of the car, or its rear beam, if the bumper device is placed behind the car, both of which are made with a box-shaped cross-section with a length approximately equal to the width of the car, or in the absence of beams in the power frame of the car, which can be used as a bumper beam, holding a bumper beam with a box-shaped cross-section, with a length approximately equal to the width of the car, on which the parts are fixed rigidly with which the bumper device is fixed to the vehicle’s power frame, and the bumper beam is located inside the housing, which also has a box-shaped cross section made of one or two beams with a channel cross-section, inserted into each other and rigidly connected with rivets or screws and nuts, into the gap between the bumper beam and the housing beam, which directly interacts There is an obstacle in an emergency collision, with an interference fit on the corrugation tops, a packet is inserted, made up of multilayer, multi-span, corrugated packets, assembled from steel, copper-plated corrugations into corrugations, between which steel, copper-plated smooth tape strips with a thickness greater than than the corrugated tape, and the packets of corrugated tapes rest on the smooth tape-strip laid between them with their vertices on top of each other, i.e. in the assembled package, the packages of corrugated tapes are connected in series, and the length of the packages is selected so that at both ends of the bumper beam and smooth tape strips there are free areas, slightly larger displacements of the tip of the extreme corrugation of the package along the bumper beam with full straightening of the corrugations, deformation corrugations by the value of the residual deflection of the corrugations during a frontal impact, and the parameters of the package and the tightness along the vertices of the corrugations are selected so that when creating the interference there is no plastic deformation of the corrugations, of displacements of the body relative to the bumper beam during the assembly of the vehicle, during its storage and transportation, characterized in that the body beam, which interacts directly with the obstacle in an emergency collision, is made without ends bent to the sides of the vehicle from a rectangular sheet of aluminum alloy between this beam and a package, in the case there is a beam of aluminum bent profile with a channel cross-section, in terms of repeating the contours of the car, which can be performed without bent ends or with ends protruding beyond the bumper beam, bent to the sides of the car, with a length of approximately a pair of wheels, and the distance L between each of these ends and the reciprocal part of the car, with which the end comes into contact with a side impact into it, measured perpendicular to the axis the car, it is chosen as large as possible, but structurally acceptable, corrugated bags are made of caked, brushed or unpolished, copper-plated tapes made of spring or high-carbon steels, and smooth tape strips are made of garted, polished or unpolished, copper-plated tapes of the same steel or structural steel, and the corrugated bags themselves are made below by the proposed method, and the parameters of the elastic-hysteresis element of the bumper device, the package and the tightness along the corrugation tops are selected for each passenger car model in such a way that frontal impact during crash tests according to EURO - NCAP or NCAP standards the bumper device at the first stage of impact, when the impact force increases to an amplitude value, with full straightness The corrugation of corrugated packets is dissipated only due to the work of the dry friction forces on the contact surfaces of the packets of 20 50% or more of the kinetic energy of the impact, and in case of a side impact at the bent end of the bumper device with an amplitude of the
Нами на основе метода конечных элементов разработана методика расчета предлагаемого бамперного устройства и проведено его расчетное исследование для легковых автомобилей среднего класса массой 1300-1500 кг, подтвердившая реальную возможность описанной выше настройки предлагаемого бамперного устройства. Причем в расчете было учтено, что при создании натяга деформация гофрированных пакетов была упругой и оставался необходимый для реализации описанной настройки рабочий диапазон упругой деформации пакетов. При этом условие, что натяг должен быть таким, чтобы не происходило случайных смещений корпуса, балки из гнутого профиля и пакетов относительно бампер-балки в процессе сборки автомобиля, при его хранении, транспортировке и безаварийной эксплуатации автомобиля выполняется автоматически при создании указанной настройки бамперного устройства.On the basis of the finite element method, we have developed a methodology for calculating the proposed bumper device and carried out its computational study for middle-class cars weighing 1300-1500 kg, which confirmed the real possibility of tuning the proposed bumper device described above. Moreover, in the calculation it was taken into account that when creating an interference fit, the deformation of the corrugated packets was elastic and the working range of elastic deformation of the packets necessary for the implementation of the described setup remained. At the same time, the condition that the preload should be such that there is no accidental displacement of the body, the beam from the bent profile and the packages relative to the bumper beam during the assembly of the car, during its storage, transportation and trouble-free operation of the car is automatically performed when the specified setting of the bumper device is created.
Указанная настройка предлагаемого бамперного защитного устройства обеспечивает его высокую эффективность, что следует из следующих соображений:The specified setting of the proposed bumper protective device ensures its high efficiency, which follows from the following considerations:
эта настройка достаточно полно использует возможности предлагаемого устройства, хотя и не исчерпывает их;this setting makes full use of the capabilities of the proposed device, although it does not exhaust them;
скорость автомобиля при краш-испытаниях на фронтальный удар по стандарту EURO-NCAP составляет 64 км/час (по стандарту NCAP она ниже), что больше разрешенной в городе максимальной скорости автомобиля;the car speed during crash tests for frontal impact according to the EURO-NCAP standard is 64 km / h (it is lower according to the NCAP standard), which is higher than the maximum car speed allowed in the city;
уровень пассивной безопасности автомобиля оценивается по результатам краш-испытаний;the level of passive safety of the car is estimated by the results of crash tests;
ввиду отсутствия денежных средств у нас нет возможности провести краш-испытания автомобиля с предлагаемым бамперным устройством и, следовательно, мы не можем оценить в баллах по стандарту EURO-NCAP или в звездах по стандарту NCAP уровень этой безопасности;due to lack of funds, we cannot carry out crash tests of a car with the proposed bumper device and, therefore, we cannot evaluate the level of this safety in points according to the EURO-NCAP standard or in stars according to the NCAP standard;
не можем рассчитать для конкретного автомобиля результаты ударного воздействия на него при краш-испытаниях (хотя эта задача теоретически нами решена) ввиду отсутствия данных о жесткостной характеристике автомобиля, которая определяется при краш-испытаниях;we cannot calculate for a particular car the results of impact on it during crash tests (although we theoretically solved this problem) due to the lack of data on the stiffness characteristics of the car, which is determined during crash tests;
но мы легко можем определить полную кинетическую энергию удара при краш-испытаниях, так как масса автомобиля обычно известна, можем вычислить для данной компоновки предлагаемого бамперного защитного устройства максимальную рассеянную им за счет работы сил сухого трения на первом этапе ударного воздействия энергию и сравнить ее с кинетической энергией удара;but we can easily determine the total kinetic energy of impact during crash tests, since the mass of the car is usually known, we can calculate the maximum energy dissipated by it due to the work of dry friction forces at the first stage of impact impact for this layout of the proposed bumper protective device and compare it with kinetic impact energy;
из простых физических соображений ясно, что доля полной кинетической энергии удара, рассеянной устройством на первом этапе ударного воздействия, может служить мерой эффективности предлагаемого бамперного защитного устройства;from simple physical considerations it is clear that the fraction of the total kinetic energy of the shock dissipated by the device in the first stage of the impact can serve as a measure of the effectiveness of the proposed bumper protective device;
широкий диапазон значений этой меры задан потому, что для каждой конкретной модели легкового автомобиля имеется своя оптимальная величина этой меры, причем этот диапазон очень легко может быть расширен в сторону уменьшения этой меры;a wide range of values of this measure is given because for each specific model of a car there is an optimal value for this measure, and this range can very easily be expanded towards a decrease in this measure;
предлагаемое бамперное устройство, как и прототип, обладает очень высокой демпфирующей способностью (в несколько десятков раз (50÷70 раз) большей, чем у самых последних зарубежных разработок бамперных защитных устройств с упругогистерезисными элементами, выполненными из полимера) и, следовательно, потенциально очень высокими защитными свойствами;the proposed bumper device, like the prototype, has a very high damping ability (several tens of times (50 ÷ 70 times) greater than that of the most recent foreign developments of bumper protective devices with elastic hysteresis elements made of polymer) and, therefore, potentially very high protective properties;
из всех видов боковых ударов в переднюю или заднюю часть автомобиля (до колесной пары) настройка предлагаемого устройства выполняется таким образом, чтобы наиболее эффективно гасились косые касательные боковые удары с амплитудами ударной силы, в 4÷10 раз меньшей амплитуды ударной силы при краш-испытаниях на фронтальный удар, во-первых, потому, что такие удары наиболее часты при боковом ударном воздействии на автомобиль, и, во-вторых, оптимальная настройка бамперного устройства на эти удары не портит или почти не портит оптимальную настройку предлагаемого бамперного устройства на наиболее опасный вид удара - фронтальный;of all types of side impacts to the front or rear of the car (to the wheelset), the proposed device is configured in such a way that the oblique tangential side impacts with shock force amplitudes that are 4 ÷ 10 times less than the shock force amplitude during crash tests on frontal impact, firstly, because such impacts are most frequent during side impact on the car, and secondly, the optimal setting of the bumper device for these impacts does not spoil or almost does not spoil the optimal mood It has proposed the bumper devices for the most dangerous type of impact - frontal;
при «сильном» фронтальном или боковом ударе в отогнутый конец (под «сильными» ударами - фронтальными и боковыми здесь понимаются удары с амплитудой ударной силы, равной или большей амплитуды ударной силы при соответствующих краш-испытаниях) упругогистерезисный элемент, ленты гофрированных пакетов и ленты-полосы, корпусные, опорные и крепежные детали бамперного устройства будут пластически деформироваться, за счет чего дополнительно будет рассеиваться кинетическая энергия удара и предлагаемое устройство может оказаться весьма эффективным при гашении «сильных» фронтальных ударов, амплитуда которых существенно превышает амплитуду этой силы при краш-испытаниях на фронтальный удар;in case of a “strong” frontal or lateral impact to the bent end (“strong” impacts - frontal and lateral impacts here mean impacts with an amplitude of the impact force equal to or greater than the amplitude of the impact force with the corresponding crash tests) elastic-hysteresis element, ribbons of corrugated bags and ribbons - the strips, body, support and mounting parts of the bumper device will be plastically deformed, due to which the kinetic energy of the impact will be additionally dissipated and the proposed device may have a very effect It is normal for extinguishing “strong” frontal impacts, the amplitude of which significantly exceeds the amplitude of this force during crash tests for frontal impact;
«малые» и «средние» фронтальные удары будут эффективно гасится деформацией гофрированных пакетов в упругом диапазоне.“Small” and “medium” frontal impacts will be effectively suppressed by deformation of the corrugated packets in the elastic range.
Заметим, что под мерой эффективности гашения удара здесь понимается степень снижения величины амплитуды ударной силы.Note that a measure of the effectiveness of shock absorption here refers to the degree of decrease in the magnitude of the amplitude of the shock force.
Геометрическая форма двух балок корпуса и балки, расположенной внутри корпуса, проста. Технология их изготовления особенно проста, так как эти детали делаются из стандартных профилей или стандартного листа, из алюминиевого сплава, простейшими технологическими операциями - отрезкой, гибкой, сверлением отверстий.The geometric shape of the two hull beams and the beam located inside the hull is simple. The technology for their manufacture is especially simple, since these parts are made of standard profiles or a standard sheet, of aluminum alloy, with the simplest technological operations - cutting, flexible, drilling holes.
Технология изготовления упругогистерезисного элемента (гофрированных пакетов) ниже предложенным способом также очень проста.The manufacturing technology of the elastic hysteresis element (corrugated bags) below by the proposed method is also very simple.
Поэтому даже при больших сериях изготовления предлагаемого бамперного защитного устройства оно может изготавливаться на небольших заводах или цехах-смежниках и себестоимость изготовления этого устройства при этом будет маленькой и при установке его на автомобиль незначительно увеличит его розничную цену.Therefore, even with large series of manufacturing of the proposed bumper protective device, it can be manufactured in small factories or adjacent workshops, and the cost of manufacturing this device will be small and, when installed on a car, will slightly increase its retail price.
Отметим, что предлагаемое устройство является устройством одноразового использования и его замена при его небольшой розничной цене после аварии будет доступна любому автовладельцу.Note that the proposed device is a disposable device and its replacement with its small retail price after an accident will be available to any car owner.
Следовательно, предлагаемая конструкция решает поставленную задачу.Therefore, the proposed design solves the problem.
В случае когда передняя или задняя балка отсутствует у силовой рамы автомобиля или бамперное защитное устройство крепится снаружи автомобиля, например, к «кенгурятнику», бамперное защитное устройство выполняется со своей балкой-бампером с коробчатым поперечным сечением, изготовленной из алюминиевого сплава, с длиной, равной приблизительно ширине автомобиля, и на ней жестко закреплены детали, которыми бамперное устройство закрепляется на автомобиле.In the case when the front or rear beam is absent from the vehicle’s power frame or the bumper protective device is mounted outside the car, for example, to a “kenguryatnik”, the bumper protective device is made with its bumper beam with a box cross section made of aluminum alloy with a length equal to approximately the width of the car, and on it are rigidly fixed parts that secure the bumper device to the car.
В этом случае балка-бампер может быть изготовлена из двух стандартных гнутых профилей со швеллерным поперечным сечением, сваренных встык по всей длине балки, или из стандартного гнутого профиля и полосы.In this case, the bumper beam can be made of two standard bent profiles with a channel cross-section, butt welded along the entire length of the beam, or from a standard bent profile and strip.
Кроме того, предлагается бамперное защитное устройство, у которого балка, расположенная внутри корпуса устройства, на которую опирается пакет, выполнена без концов, отогнутых к бокам автомобиля, отличающееся тем, что параметры пакета подобраны из условия оптимального гашения фронтального удара при краш-испытаниях, а натяг по вершинам гофров выбран минимально возможным, но таким, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров, не происходило случайных смещений корпуса относительно бампер-балки в процессе сборки автомобиля, при его хранении, транспортировке и безаварийной эксплуатации автомобиля, причем в случае расположения бамперного устройства внутри автомобиля и использования в качестве бампер-балки передней или задней балки силовой рамы автомобиля бамперное устройство закрывается декоративным бампером, выполненным в стиле дизайна автомобиля, который закрепляется на корпусе бамперного устройства.In addition, a bumper protective device is proposed, in which the beam located inside the device body on which the package rests is made without ends bent to the sides of the car, characterized in that the parameters of the package are selected from the condition of optimal damping of frontal impact during crash tests, and the interference fit on the corrugation tops was chosen as minimal as possible, but such that during the creation of the interference fit there were no plastic deformations of the corrugations, there was no accidental displacement of the housing relative to the bumper beam during assembly the car, during its storage, transportation and trouble-free operation of the car, and if the bumper device is located inside the car and the front or rear beam of the car’s power frame is used as a bumper beam, the bumper device is closed with a decorative bumper made in the style of the car’s design, which is fixed to the body bumper device.
В этом случае предлагаемое бамперное устройство не работает на боковые удары. Эти удары гасятся самим автомобилем.In this case, the proposed bumper device does not work for side impacts. These blows are extinguished by the car itself.
Натяг по вершинам гофров гофрированных пакетов меньше, чем у вышеописанных конструкций бамперного устройства, поэтому при тех же остальных параметрах энергия, рассеиваемая устройством при фронтальном ударе на первом этапе ударного воздействия при полном выпрямлении гофров, больше, чем у вышеописанных устройств, за счет большей рабочей деформации пакетов. Следовательно, больше эффективность гашения фронтальных ударов. Эффективность гашения фронтальных ударов в этом случае повышается также за счет увеличения длительности первого этапа ударного воздействия, так как при заданной скорости краш-испытаний во сколько раз увеличивается длительность первого этапа ударного воздействия приблизительно, во столько раз уменьшается амплитуда ударной силы.The tightness on the corrugation tops of the corrugated bags is less than that of the above-described bumper device structures, therefore, with the same other parameters, the energy dissipated by the device during a frontal impact at the first stage of impact when the corrugations are completely straightened is greater than the above devices due to greater working deformation packages. Consequently, more effective damping of frontal attacks. The effectiveness of damping frontal impacts in this case also increases due to an increase in the duration of the first stage of impact, since at a given speed of crash testing, the duration of the first stage of impact is increased by a factor of approximately, the amplitude of the impact force decreases by a factor of several.
У этого устройства из-за отсутствия отогнутых концов существенно упрощается технология изготовления балки, расположенной внутри корпуса, и уменьшается вес устройства.In this device, due to the absence of bent ends, the manufacturing technology of a beam located inside the housing is significantly simplified, and the weight of the device is reduced.
С целью снижения веса устройства для легковых автомобилей с небольшой массой (до 1000 кг) предлагается бамперное защитное устройство, у которого корпус устройства выполнен только из одной балки, непосредственно воспринимающей фронтальный удар, отличающееся тем, что концы обеих полок корпуса отогнуты на стенку бампер-балки.In order to reduce the weight of the device for cars with a small weight (up to 1000 kg), a bumper protective device is proposed, in which the device body is made of only one beam directly perceiving a frontal impact, characterized in that the ends of both shelves of the body are bent to the wall of the bumper beam .
Вес этой конструкции уменьшен, так как в ней отсутствует вторая балка корпуса.The weight of this design is reduced, since it does not have a second beam of the hull.
С целью снижения стоимости технологического оборудования для изготовления УГЭ бамперного устройства предлагается бамперное защитное устройство, отличающееся тем, что его упругогистерезисный элемент (пакет) составлен по ширине из нескольких пакетов меньшей ширины.In order to reduce the cost of technological equipment for the manufacture of UGE of a bumper device, a bumper protective device is proposed, characterized in that its elastic-hysteresis element (package) is composed across the width of several packages of smaller width.
В этом случае приспособление для гофрирования пакетов (см. ниже) может выполняться с ручным приводом, а изготовление этого бамперного устройства будет настолько простым, что его можно будет сделать в слесарной мастерской при ТСЖ или в гараже автовладельца.In this case, the device for corrugating packages (see below) can be carried out with a manual drive, and the manufacture of this bumper device will be so simple that it can be made in a locksmith workshop at the HOA or in the garage of the car owner.
Кроме того, предлагается бамперное защитное устройство, отличающееся тем, что параметры гофрированных пакетов, изготавливаемых ниже предложенным способом, подобраны таким образом, что при воздействии фронтального удара при краш-испытаниях при полном выпрямлении пакетов в их лентах не возникало пластических деформаций.In addition, a bumper protective device is proposed, characterized in that the parameters of the corrugated bags made below by the proposed method are selected in such a way that under the influence of a frontal impact during crash tests when the bags are completely straightened, no plastic deformation occurs in their belts.
Достоинством этого устройства является то обстоятельство, что в них могут быть использованы ленты устройств, побывавших в аварии.The advantage of this device is the fact that they can be used tapes of devices that have been in an accident.
У бамперного защитного устройства дорогих легковых автомобилей с большой массой (более 1500 кг) балка, расположенная внутри корпуса, балки корпуса, бампер-балка и крепежные детали могут быть изготовлены из титанового сплава.For the bumper protective device of expensive passenger cars with a large mass (more than 1500 kg), the beam located inside the body, the body beams, the bumper beam and fasteners can be made of titanium alloy.
С целью существенного снижения стоимости изготовления гофрированных пакетов (в десяток раз, а может быть и более) предлагается способ изготовления упругогистерезисного элемента, пакета предлагаемого бамперного устройства, содержащий нарезку лент на заданную длину для изготовления гофрированных пакетов и нарезку гладких лент-полос, зачистку заусенцев лент в местах их разрезки, изготовление гофрированных пакетов пластическим холодным деформированием пакета прямых стальных лент, омеднения готовых гофрированных лент и гладких лент-полос, отличающийся тем, что для изготовления гофрированных пакетов и гладких лент-полос используются стандартные нагартованные шлифованные или нешлифованные ленты из пружинной или высокоуглеродистой стали, выполняют: набор пакетов из 4-х, 5-ти и более лент, предназначенных для изготовления гофрированных пакетов, установку с обеих сторон этих пакетов по нескольку слоев пресс-шпана, гофрирование этих пакетов путем прокатки их через пару зубчатых колес с большим модулем или пару находящихся в зацеплении колес с закрепленными на них так, что их оси параллельны осям колес, цилиндрическими валиками, равномерно расположенными по периферийной окружности колес, либо колес с плавным периодически изменяющимся по окружности контуром, затем после омеднения гофрированных лент и гладких лент-полос осуществляют сборку из гофрированных лент гофрированных пакетов и установку между ними гладких лент-полос.In order to significantly reduce the cost of manufacturing corrugated bags (a dozen times, or maybe even more), a method for manufacturing an elastic hysteresis element, a package of the proposed bumper device, comprising cutting ribbons to a predetermined length for the manufacture of corrugated bags and cutting smooth tape strips, stripping of barbs in places of their cutting, the manufacture of corrugated bags by cold plastic deformation of a packet of straight steel tapes, copper-plating of finished corrugated tapes and smooth floor tapes os, characterized in that for the manufacture of corrugated bags and smooth tape strips are used standard hardened polished or unpolished tapes made of spring or high carbon steel, perform: a set of packages of 4, 5 or more tapes intended for the manufacture of corrugated bags, installing on each side of these packages several layers of press puncture, corrugating these packages by rolling them through a pair of gears with a large module or a pair of meshed wheels attached to them so that the axes are parallel to the axles of the wheels, cylindrical rollers evenly spaced around the peripheral circumference of the wheels, or wheels with a smooth periodically varying contour around the circumference, then, after copper plating of the corrugated tapes and smooth tape strips, the corrugated tapes are assembled from the corrugated tapes and smooth tape strips are installed between them .
Форма гофра, его начальный выгиб подбираются таким образом, чтобы в собранном бамперном защитном устройстве при «сильном» фронтальном ударе, на первом этапе ударного воздействия сначала происходило деформирование пакетов в упругом диапазоне, затем упругопластическое и наконец их пластическое деформирование вплоть до полного выпрямления гофрированных пакетов и эффективно гасилось ударное воздействие.The shape of the corrugation, its initial bend are selected so that in the assembled bumper protective device with a “strong” frontal impact, at the first stage of the impact, the packets first deform in the elastic range, then elastoplastic and finally their plastic deformation until the corrugated packets are completely straightened and the shock was effectively extinguished.
Требуемые форма гофра и его начальный выгиб получаются должным подбором пары сменных колес, подбором числа лент в гофрируемом пакете, числа слоев пресс-шпана, устанавливаемых с каждой стороны этого пакета, и установкой требуемого межцентрового расстояния колес.The required corrugation shape and its initial bend are obtained by proper selection of a pair of interchangeable wheels, selection of the number of belts in the corrugated bag, the number of layers of presspan installed on each side of this bag, and setting the required center distance of the wheels.
Нами методом МКЭ решена задача о циклическом упругопластическом сжатии многослойного, многопролетного, гофрированного пакета и требуемая форма гофра и его начальный выгиб могут быть определены не только экспериментальным, но и расчетным путем.We have used the FEM method to solve the problem of cyclic elastoplastic compression of a multilayer, multi-span, corrugated packet and the required shape of the corrugation and its initial deflection can be determined not only experimentally, but also by calculation.
Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисного элемента, пакета, предлагаемого бамперного устройства, отличающийся тем, что после прокатки каждый гофрированный пакет из 4-х - 5-ти лент либо каждый гофрированный пакет бамперного защитного устройства, собранный из неомедненных лент, подвергают сжатию между двумя жесткими параллельными плитами до требуемой величины выгиба гофров YB, осуществляют полную разгрузку пакета от сжимающей силы и затем омедняют ленты пакетов.In addition, a method for manufacturing an elastic hysteresis element, a package of the proposed bumper device, characterized in that after rolling each corrugated package of 4 to 5 tapes or each corrugated package of a bumper protective device assembled from non-copper tape, is compressed between two rigid parallel plates to the desired value of the deflection of the corrugations Y B , carry out the complete unloading of the package from the compressive force and then copper-plated tape tapes.
При сжатии пакета между двумя жесткими параллельными плитами он деформируется упругопластически.When the package is compressed between two rigid parallel plates, it deforms elastoplastic.
Этим способом можно исправить ошибку в величине начального выгиба гофров, когда начальный выгиб получился слишком большим при изготовлении гофрированных пакетов первым предлагаемым способом. Требуемая величина выгиба гофра YB при сжатии пакета между жесткими параллельными плитами может быть определена не только экспериментальным, но и расчетным путем.In this way, you can correct the error in the value of the initial deflection of the corrugations, when the initial deflection turned out to be too large in the manufacture of corrugated bags by the first proposed method. The required value of the bend of the corrugation Y B during compression of the package between rigid parallel plates can be determined not only experimentally, but also by calculation.
Выполнение указанной операции сжатия гофрированных пакетов с последующей их полной разгрузкой от сжимающей силы обеспечивает следующее нагружение гофрированных пакетов в собранном бамперном устройстве при «сильном» фронтальном ударе, на первом этапе ударного воздействия - сначала деформирование пакетов в упругом диапазоне, затем упругопластическое и, наконец, их пластическое деформирование вплоть до полного выпрямления гофрированных пакетов и эффективное гашение ударного воздействия.Performing the indicated operation of compressing the corrugated packets with their complete unloading from the compressive force provides the following loading of the corrugated packets in the assembled bumper device with a “strong” frontal impact, at the first stage of the impact, first deformation of the packets in the elastic range, then elastoplastic and, finally, them plastic deformation up to the full straightening of the corrugated bags and effective shock absorption.
Как уже указывалось, для изготовления упругогистерезисного элемента предлагаемого бамперного защитного устройства этими способами не требуется дорогостоящего технологического оборудования - штампа, калильного контейнера, печи, ванны и др., что в десяток раз снижает стоимость изготовления УГЭ и, следовательно, стоимость самого бамперного устройства.As already mentioned, for the manufacture of the elastic hysteresis element of the proposed bumper protective device by these methods, expensive technological equipment is not required - a stamp, an incandescent container, an oven, a bathtub, etc., which reduces the cost of manufacturing UGE by a factor of ten and, therefore, the cost of the bumper device itself.
При использовании предлагаемых способов изготовления упругогистерезисного элемента бамперного защитного устройства у гофрированных пакетов в собранном устройстве между лентами на склонах гофров будут зазоры, но это незначительно снизит упругофрикционные свойства УГЭ.When using the proposed methods for manufacturing an elastic hysteresis element of a bumper protective device, there will be gaps between the tapes on the corrugated slopes of the corrugated bags in the assembled device, but this will slightly reduce the elastic-friction properties of the UGE.
исследованиями Это показано нашими теоретическими, расчетными и экспериментальными циклического сжатия многослойного, многопролетного, гофрированного пакета и объясняется тем, что как в пакетах без зазоров между лентами, так и с зазорами сдавливающая нагрузка между лентами сосредоточена местно в вершинах гофров и 85÷90% рассеиваемой пакетом энергии рассеивается в контактах вершин гофров с плитами, сжимающими пакет, и жесткость пакета без зазоров, как и жесткость пакета с зазорами, приблизительно равна жесткости многопролетной гофрированной ленты с жесткостью С0= nСл, где n - число лент в гофрированном пакете, Сл - жесткость отдельной ленты в гофрированном пакете.research This is shown by our theoretical, calculated and experimental cyclic compression of a multilayer, multi-span, corrugated packet and is explained by the fact that both in packets without gaps between the tapes and with gaps, the compressive load between the tapes is concentrated locally at the corrugation tops and 85 ÷ 90% of the dissipated packet energy is dissipated in the contacts of the corrugation vertices with plates compressing the packet, and the rigidity of the packet without gaps, as well as the rigidity of the packet with gaps, is approximately equal to the rigidity of multi-span corrugations constant tape rigidity nC = C 0 n, where n - the number of ribbons in a corrugated package, C l - separate tape rigidity in the corrugated package.
Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисного элемента бамперного защитного устройства, отличающийся тем, что сжатие пакета между жесткими параллельными плитами осуществляется до полного выпрямления гофрированного пакета.In addition, a method for manufacturing an elasto-hysteresis element of a bumper protective device is proposed, characterized in that the packet is compressed between rigid parallel plates until the corrugated packet is completely straightened.
В случае изготовления УГЭ этим способом на первом этапе «сильного» фронтального удара до полного выпрямления гофрированных пакетов УГЭ они деформируются только упруго.In the case of fabrication of UGE by this method, at the first stage of a “strong” frontal impact until the corrugated UGE packets are completely straightened, they are deformed only elastically.
С целью увеличения производительности труда при изготовлении УГЭ в заводских условиях предлагается способ его изготовления, отличающийся тем, что собираются из гофрированных неомедненных лент все пакеты бамперного устройства, из этих пакетов и жестких плит собирают пакет таким образом, что пакеты установлены на плиты «вершина гофра к вершине гофра», т.е. в собранном пакете гофрированные пакеты соединены последовательно и сжимают его так, чтобы каждый гофрированный пакет сжался до величины выгиба YB либо полностью выпрямился, затем полностью разгружают пакет и разбирают все гофрированные пакеты на отдельные ленты.In order to increase labor productivity in the manufacture of UGE in the factory, a method for its manufacture is proposed, characterized in that all packages of the bumper device are assembled from corrugated non-copper tape, these packages and rigid plates are assembled in such a way that the packages are installed on plates “corrugation top to top of the corrugation ", ie in the assembled bag, the corrugated bags are connected in series and compress it so that each corrugated bag is compressed to the amount of bending Y B or completely straightened, then the bag is completely unloaded and all corrugated bags are disassembled into separate tapes.
Сборка гофрированных пакетов в пакет, в котором они соединены последовательно, позволяет сжать все пакеты одновременно силой, достаточной для сжатия одного гофрированного пакета.Assembling corrugated bags into a bag in which they are connected in series allows you to compress all packets at the same time with a force sufficient to compress one corrugated bag.
Конструкции предлагаемых бамперных устройств и содержание предлагаемого способа изготовления упругогистерезисного элемента этих устройств поясняется фигурами. На фигурах автомобиль, его силовая рама показаны условно и изображены тонкой линией как «обстановка» на сборочном чертеже. На фигурах начальное состояние гофрированного пакета при сжатии его при изготовлении показано основной сплошной линией, а конечное - штрихпунктирной линией с двумя точками. Конструктивно одинаковые детали предлагаемых устройств на фигурах обозначены одной позицией.The design of the proposed bumper devices and the content of the proposed method for manufacturing an elastic hysteresis element of these devices is illustrated by figures. In the figures, a car, its power frame are shown conditionally and depicted by a thin line as a “situation” in the assembly drawing. In the figures, the initial state of the corrugated bag during compression during manufacture is shown by the main solid line, and the final one by a dash-dot line with two points. Structurally, the same parts of the proposed devices in the figures are denoted by one position.
На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого бамперного защитного устройства.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed bumper protective device.
На фиг. 2 изображен вид сверху этого устройства.In FIG. 2 shows a top view of this device.
На фиг. 3 изображен вид сверху бамперного защитного устройства с бампер-балкой и крепление его к силовой раме автомобиля.In FIG. 3 shows a top view of a bumper protective device with a bumper beam and its mounting to the vehicle’s power frame.
На фиг. 4 изображен продольный разрез этого устройства.In FIG. 4 shows a longitudinal section of this device.
На фиг. 5 изображен вид сверху бамперного устройства для высокоэффективного гашения фронтальных ударов. Декоративный бампер и его крепление к корпусу устройства изображены условно.In FIG. 5 shows a top view of a bumper device for highly efficient damping of frontal impacts. The decorative bumper and its fastening to the device case are depicted conditionally.
На фиг. 6 изображен продольный разрез бамперного защитного устройства с корпусом, выполненным из одной балки.In FIG. 6 shows a longitudinal section of a bumper protective device with a housing made of one beam.
На фиг. 7 изображен вид сверху этого устройства.In FIG. 7 is a top view of this device.
На фиг. 8 схематично изображено гофрирование пакета нагартованных лент прокаткой между парой зубчатых колес. На фиг. 8 пакет лент показан зачерненным, а слои пресс-шпана - незакрашенными.In FIG. 8 schematically shows the corrugation of a pack of cured tapes by rolling between a pair of gears. In FIG. 8, the tape package is shown blackened, and the layers of press punks are shown unpainted.
На фиг. 9 схематично показана предварительная осадка собранного гофрированного пакета.In FIG. 9 schematically shows a preliminary draft of the assembled corrugated bag.
В предлагаемом бамперном защитном устройстве (см. фиг. 1) в качестве бампер-балки используется передняя балка 1 силовой рамы 2 автомобиля 3, если бамперное защитное устройство ставится спереди автомобиля, или ее задняя балка, если бамперное устройство ставится сзади автомобиля (на фиг. 1 этот случай не показан), причем обе эти балки выполнены с коробчатым поперечным сечением и с длиной, приблизительно равной ширине автомобиля. Бампер-балка 1 расположена внутри корпуса 4, имеющего также коробчатое поперечное сечение, собранного из двух балок 5 и 6 со швеллерным поперечным сечением, вставленных друг в друга и жестко соединенных заклепками 7 или винтами и гайками (на фиг. 1 не показаны). В зазор между балкой - бампером 1 и балкой 5 корпуса с натягом по вершинам гофров вставлен пакет 8 (см. фиг. 1 и 2), набранный из многослойных, многопролетных, гофрированных пакетов 9, набранных из нагартованных, шлифованных или нешлифованных, омедненных лент 10, изготовленных из пружинных или высокоуглеродистых сталей, «гофр в гофр». Между пакетами 9 проложены гладкие ленты - полосы 11 с толщиной, большей, чем у гофрированной ленты 10, которые изготовлены из нагартованных, шлифованных или нешлифованных, омедненных лент из таких же сталей или конструкционных сталей, а сами гофрированные пакеты 9 изготовлены предложенным ниже способом. Пакеты гофрированных лент 9 опираются на проложенную между ними гладкую ленту-полосу 11 вершинами друг на друга, т.е. в собранном пакете пакеты гофрированных лент соединены последовательно. Длина пакетов 9 подобрана таким образом, что на обоих концах бампер-балки 1 и гладких лент-полос 11 имеются свободные участки 12 (см. фиг. 2), немного большие величины смещения вершины крайнего гофра пакета 9 вдоль бампер-балки 1 при полном выпрямлении гофров (деформации гофров на величину остаточного выгиба гофров) при фронтальном ударе. Балка 5 корпуса 4 изготовлена из прямоугольного листа из алюминиевого сплава, а балка 4 - из стандартного гнутого профиля из алюминиевого сплава. Между балкой 5 и пакетом 8 в корпусе 4 расположена балка 13 из алюминиевого гнутого профиля со швеллерным поперечным сечением, выполненная с выступающими за бампер-балку 1 концами 14, отогнутыми к бокам автомобиля, с длиной примерно до колесной пары 15. Балка 13 в плане повторяет обводы автомобиля, а расстояние L между каждым из концов 14 и ответной деталью автомобиля 3, с которой конец 14 контактирует при боковом ударе в него, измеренное по перпендикуляру к оси автомобиля, выбрано возможно большим, но конструктивно приемлемым. Усилием, созданным натягом между пакетом 8 и балками 13 и 1, балка 13 прижата к балке 5 корпуса 4, а корпус 4 балкой 6 прижат к бамперу-балке 1.In the proposed bumper protective device (see Fig. 1), the front beam 1 of the
Параметры упругогистерезисного элемента бамперного устройства (пакета 8) и натяг по вершинам гофров подобраны для каждой модели легкового автомобиля таким образом, что при фронтальном ударе при краш-испытаниях по стандартам EURO - NCAP или NCAP бамперное устройство на первом этапе ударного воздействия, когда сила удара растет до амплитудного значения, при полном выпрямлении гофров гофрированных пакетов 9 рассеивает только за счет работы сил сухого трения на контактных поверхностях пакетов 20÷50% и более кинетической энергии ударного воздействия, а при боковом ударе в отогнутый конец 14 бамперного устройства с амплитудой ударной силы, в 4÷10 раз меньшей амплитуды ударной силы при краш-испытаниях на фронтальный удар, бамперное устройство на первом этапе этого ударного воздействия рассеивает за счет работы сил сухого трения 20÷100% кинетической энергии этого удара. Кроме того, параметры пакета 9 и натяг по вершинам гофров выбраны так, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров и оставался необходимый для реализации вышеописанной настройки рабочий диапазон упругой деформации пакетов. При этом автоматически выполняется необходимое требование, чтобы не происходило случайных смещений балки 13, корпуса 4 пакетов 9 относительно бампер-балки 1 в процессе сборки автомобиля, его хранении, транспортировке и безаварийной эксплуатации автомобиля.The parameters of the elastic-hysteresis element of the bumper device (package 8) and the tightness along the corrugation tops are selected for each passenger car model in such a way that in case of frontal impact during crash tests according to EURO - NCAP or NCAP standards, the bumper device at the first stage of impact when the impact force increases to the amplitude value, with full straightening of the corrugations of the
Места свободного доступа к пакету 8 могут быть закрыты брезентовой тканью 16, приклеенной к балкам 13 и 1.Places of free access to the
В случае установки предлагаемого бамперного защитного устройства на автомобиль, у которого невозможно балку силовой рамы использовать как бампер-балку, или при постановке его на «кенгурятник» (см. фиг. 3 и 4) оно выполняется со своей балкой-бампером 17 с коробчатым поперечным сечением, изготовленной из алюминиевого сплава, с длиной, равной приблизительно ширине автомобиля 3, и на ней жестко закреплены (приварены) детали 18, которыми бамперное устройство закрепляется на автомобиле.In the case of installing the proposed bumper protective device on a car for which it is impossible to use the beam of the power frame as a bumper beam, or when placing it on the "kenguryatnik" (see Fig. 3 and 4), it is carried out with its beam-
Кроме того, предлагается бамперное защитное устройство (см. фиг. 5), у которого балка 19, расположенная внутри корпуса 4 устройства, на которую опирается пакет 8, выполнена без концов, отогнутых к бокам автомобиля 3. У этого бамперного защитного устройства параметры пакета 8 подобраны из условия оптимального гашения фронтального удара при краш-испытаниях, а натяг по вершинам гофров выбран минимально возможным, но таким, чтобы при создании натяга не происходили пластические деформации гофров и не происходило случайных смещений деталей бамперного устройства в процессе сборки автомобиля, при его хранении, транспортировке и безаварийной эксплуатации автомобиля. Причем в случае расположения бамперного устройства внутри автомобиля и использования в качестве бампер-балки передней или задней балки силовой рамы автомобиля бамперное устройство закрывается декоративным бампером 20, выполненным в стиле дизайна автомобиля, который закрепляется на корпусе 4 бамперного устройства.In addition, it is proposed a bumper protective device (see Fig. 5), in which the
Предлагается также бамперное защитное устройство (см. фиг. 6 и 7), у которого корпус 21 устройства выполнен только из одной балки, непосредственно воспринимающей фронтальный удар, и концы 22 обеих полок 23 корпуса 21 отогнуты на стенку 24 бампер-балки 17.A bumper protective device is also proposed (see Figs. 6 and 7), in which the
Предлагается бамперное защитное устройство (не показано), у которого его упругогистерезисный элемент (пакет) составлен по ширине из нескольких пакетов меньшей ширины.A bumper protective device (not shown) is proposed in which its elastic-hysteresis element (packet) is composed in width of several packets of smaller width.
Кроме того, предлагается бамперное защитное устройство (не показано), у которого параметры гофрированных пакетов 9, изготавливаемых предложенным ниже способом, подобраны таким образом, что при воздействии фронтального удара при краш-испытаниях, при полном выпрямлении пакетов в их лентах не возникало пластических деформаций.In addition, a bumper protective device (not shown) is proposed, in which the parameters of the
У дорогих легковых автомобилей бизнес-класса бамперное защитное устройство (не показано) балка, расположенная внутри корпуса балки корпуса, бампер-балка и крепежные детали могут быть изготовлены из титанового сплава.For expensive business class cars, a bumper protector (not shown) of the beam located inside the housing of the housing beam, the bumper beam and fasteners can be made of titanium alloy.
Предлагается способ изготовления упругогистерезисного элемента (пакета 8, см. фиг. 2) предлагаемого бамперного устройства, содержащий нарезку заготовок 25 лент 10 (см. фиг. 2 и 8) на заданную длину для изготовления гофрированных пакетов 9 и нарезку гладких лент-полос 11 (см. фиг. 2), зачистку заусенцев лент в местах их разрезки, набор пакетов 26 из 4-х, 5-ти и более лент 25, установку с обеих сторон этих пакетов по нескольку слоев пресс-шпана 27, гофрирование этих пакетов в приспособлении 28 путем прокатки их через пару зубчатых колес 29 с большим модулем или пару находящихся в зацеплении колес с закрепленными на них так, что их оси параллельны осям колес, цилиндрическими валиками, равномерно расположенными по периферийной окружности колес либо колес с плавным периодически изменяющимся по окружности контуром (эти колеса не показаны).A method for manufacturing an elasto-hysteresis element (
Предлагается также способ изготовления упругогистерезисного элемента, отличающийся тем, что после изготовления гофрированных пакетов 26 каждый пакет 26 или собранный из них пакет 9 неомедненных гофрированных лент (см. фиг. 2) подвергают сжатию (см. фиг. 9) между двумя жесткими параллельными плитами 30 до требуемой величины выгиба гофров YB, выполняют полную разгрузку пакета 26 от сжимающей силы, омедняют готовые гофрированные ленты 10 (см. фиг. 2) и гладкие ленты-полосы 11 и выполняют сборку из гофрированных лент 10 гофрированных пакетов 9 и установку между ними гладких лент-полос 11.A method for manufacturing an elastic hysteresis element is also provided, characterized in that after the manufacture of the
Для изготовления гофрированных пакетов 9 и гладких лент-полос 11 используются стандартные нагартованные шлифованные или нешлифованные ленты из пружинной или высокоуглеродистой стали.For the manufacture of
Для изготовления гладких лент-полос могут использоваться также стандартные нагартованные ленты из конструкционной стали.For the manufacture of smooth tape strips can also be used standard cured tape made of structural steel.
Кроме того, предлагается способ изготовления упругогистерезисного элемента бамперного защитного устройства, отличающийся тем, что сжатие пакета 26 (см. фиг. 9) между жесткими параллельными плитами 30 осуществляется до полного выпрямления гофрированного пакета 26.In addition, a method for manufacturing an elasto-hysteresis element of a bumper protective device is proposed, characterized in that the compression of the bag 26 (see FIG. 9) between the rigid
Предлагается также способ изготовления, отличающийся тем, что собираются из неомедненных гофрированных лент 10 все пакеты 26 (см. фиг. 9) или пакеты 9 (см. фиг. 2) бамперного устройства и из этих пакетов и жестких плит 30 собирают пакет (на фиг. не показан) таким образом, что пакеты установлены на плиты «вершина гофра к вершине гофра», т.е. в собранном пакете гофрированные пакеты соединены последовательно и сжимают его так, чтобы каждый гофрированный пакет сжался до величины выгиба YB либо полностью выпрямился, затем полностью разгружают пакет и разбирают все гофрированные пакеты на отдельные ленты.A manufacturing method is also proposed, characterized in that all packages 26 (see Fig. 9) or packages 9 (see Fig. 2) of the bumper device are assembled from non-copper-plated
Сборка предлагаемых бамперных устройств проста и ясна из их описания и фигур. Поэтому описывается только сборка бамперного устройства (фиг. 3 и 4).The assembly of the proposed bumper devices is simple and clear from their description and figures. Therefore, only the assembly of the bumper device is described (FIGS. 3 and 4).
Собирают все гофрированные пакеты 9 из гофрированных лент 10. Собирают пакет 8 из пакетов 9 и гладких лент-полос 11. Устанавливают собранный пакет 8 на бампер 17 и на пакет 8 балку 13. На балку 13 устанавливают балку 5 корпуса 4. Сжимают пакет 8 балками 13 и 1 усилиями, приложенными к частям этих балок, выступающих из балки 5 на величину натяга (в мм) по вершинам гофров пакета 8 YCH=n YH, где YH - величина натяга (в мм) одного пакета 9. В балку 5 корпуса 4 вставляют балку 6 и жестко скрепляют эти балки заклепками или винтами и гайками. Освобождают собранное бамперное устройство из приспособления, в котором создавалось сжимающее усилие.Collect all the
Предлагаемое бамперное защитное устройство работает в режиме одностороннего упругогистерезисного упора. Кинетическая энергия фронтального удара тратится на работу сил сухого трения на контактных поверхностях бамперного защитного устройства, на создание запаса потенциальной упругой энергии деталями защитного устройства и автомобиля, а также, так как предлагаемое устройство является устройством одноразового действия, на пластические деформации деталей устройства и автомобиля. Большую часть работы сил сухого трения при этом составляет работа сил сухого трения при проскальзывании вершин гофров пакетов 9 при их сжатии по контактным поверхностям гладких лент-полос 11, балке 13 и бамперу 1.The proposed bumper protective device operates in a single-sided elastic hysteresis stop. The kinetic energy of the frontal impact is spent on the work of dry friction forces on the contact surfaces of the bumper protective device, on creating a reserve of potential elastic energy by the parts of the protective device and the car, and also, since the proposed device is a one-time device, on the plastic deformation of the parts of the device and the car. The bulk of the work of the dry friction forces in this case is the work of the dry friction forces when the tops of the corrugations of the
Омеднение гофрированных лент 10 и гладких лент-полос 11 обеспечивает контакт «медь по меди» с коэффициентом, в два-три раза большим, чем в контакте «сталь по стали», примерно во столько же раз увеличивается работа сил сухого трения.Copper-bonding of
При боковом ударе в конец 14 балки 13 устройства она смещается в направлении, перпендикулярном продольной оси автомобиля, за счет чего происходят взаимные проскальзывания с сухим трением деталей устройства, и рассеивается определенная часть кинетической энергии бокового удара.During a lateral impact at the
Предлагаемые бамперные защитные устройства автомобиля имеют следующие положительные качества:The proposed bumper car protective devices have the following positive qualities:
- они универсальны - их можно поставить на все отечественные и зарубежные марки легковых автомобилей как на уже находящиеся в эксплуатации (в этом случае штатные бамперы заменяются на предлагаемое устройство или бамперное устройство крепится к «кенгурятнику»), так и вновь создаваемые;- they are universal - they can be put on all domestic and foreign brands of cars both already in operation (in this case, standard bumpers are replaced with the proposed device or the bumper device is attached to the "kenguryatnik"), and newly created;
- они обладают очень высоким потенциалом рассеивающих свойств при гашении фронтального и бокового ударов. Способны при хороших «опорных» характеристиках автомобиля рассеивать до 20-50% кинетической энергии фронтального удара и 20% кинетической энергии бокового удара при краш-испытаниях на эти удары автомобиля массой 1300-1500 кг;- they have a very high potential for dissipating properties when absorbing frontal and side impacts. With good "reference" characteristics of the car, they are able to dissipate up to 20-50% of the kinetic energy of a frontal impact and 20% of the kinetic energy of a side impact during crash tests for these impacts of a car weighing 1300-1500 kg;
- они хорошо гасят как «малые», так и «средние» и «сильные» фронтальные и «малые» и «средние» касательные боковые удары, воздействующие на автомобиль при различных столкновениях с препятствиями, причем демпфирующие свойства при боковых ударах предлагаемых бамперных защитных устройств приблизительно в 2 раза выше, чем у прототипа, за счет смещения с сухим трением балки 13 относительно балки 5 корпуса 4;- they well absorb both “small” and “medium” and “strong” frontal and “small” and “medium” tangential side impacts affecting the car in various collisions with obstacles, and the damping properties during side impacts of the proposed bumper protective devices approximately 2 times higher than that of the prototype, due to the offset with dry friction of the
- они имеют габариты и вес (без балки 1 силовой рамы автомобиля, служащей бампером устройства), приблизительно такие же, как у прототипа, которые позволяют хорошо вписаться в экстерьер автомобиля и могут быть конструктивно оформлены в стиле дизайна автомобиля и, следовательно, не портят экстерьер автомобиля;- they have dimensions and weight (without beam 1 of the vehicle’s power frame serving as a bumper of the device), approximately the same as the prototype, which can fit well into the vehicle exterior and can be structurally designed in the style of the car’s design and, therefore, do not spoil the exterior a car;
- технология их изготовления очень проста и не требует сложной и дорогостоящей технологической оснастки как в случае массового производства, так и в случае мелкосерийного производства;- the technology of their manufacture is very simple and does not require complex and expensive technological equipment in the case of mass production, as well as in the case of small-scale production;
- подчеркнем, что технология их изготовления проста настолько, что возможно даже их индивидуальное изготовление в «личном гараже»;- we emphasize that the technology of their manufacture is so simple that it is even possible to individually manufacture them in a "personal garage";
- основную долю в цене предлагаемых устройств составляет цена материалов, пошедших на их изготовление, и поэтому их цена может быть вполне приемлемой даже для автовладельцев с небольшим достатком и может не превышать нескольких тысяч рублей;- the main share in the price of the proposed devices is the price of the materials that went into their manufacture, and therefore their price may be quite acceptable even for car owners with a small income and may not exceed several thousand rubles;
- они обладают широким диапазоном настроек упругогистерезисных характеристик устройства даже без изменения технологической оснастки;- they have a wide range of settings for the elastic-hysteresis characteristics of the device even without changing the technological equipment;
- они расчетны, т.е. при известных «опорных» характеристиках автомобиля можно рассчитать потребные параметры устройства, его настройки, определить расчетным путем эффективность гашения как «малых», так и «средних» и «сильных» фронтальных и боковых ударов. Если известна МКЭ-модель автомобиля, то возможно расчетным путем построить в 3D-редакторе картину деформаций автомобиля при аварии;- they are calculated, i.e. with known "reference" characteristics of the car, you can calculate the required parameters of the device, its settings, determine by calculation the efficiency of damping both "small" and "medium" and "strong" frontal and side impacts. If the FEM model of the car is known, then it is possible to construct a picture of the deformations of the car in an accident in a 3D editor;
- они будут сглаживать социальную напряженность между водителями при столкновении автомобилей даже в том случае, если предлагаемое бамперное защитное устройство установлено только на одном из столкнувшихся автомобилей, так как оно в отличие от индивидуальных средств защиты - подушек и ремней безопасности будет гасить ударное воздействие на оба автомобиля, участвующие в ДТП.- they will smooth out social tension between drivers in case of a car collision even if the proposed bumper protective device is installed only on one of the colliding cars, as it, unlike individual means of protection - airbags and seat belts - will absorb shock impact on both cars involved in an accident.
Бамперы современных легковых автомобилей гнутся и ломаются уже при скорости 4 км/час и, хотя стоимость бампера может не превышать десятка тысяч рублей, ремонт автомобиля обойдется гораздо дороже, так как в современном автомобиле за бампером устанавливают целый ряд датчиков, которые в случае поломки бампера даже при «малых» и «средних» ударах будут также поломаны и потребуется их замена.The bumpers of modern cars bend and break even at a speed of 4 km / h and, although the cost of the bumper may not exceed tens of thousands of rubles, car repair will cost much more, since in a modern car a number of sensors are installed behind the bumper, which even in case of a bumper breakdown with "small" and "medium" strokes will also be broken and need to be replaced.
К числу преимуществ предлагаемых бамперных защитных устройств следует отнести реальную возможность обеспечения стопроцентной защиты этих датчиков при «малых» и «средних» ударах.Among the advantages of the proposed bumper protective devices include the real possibility of ensuring one hundred percent protection of these sensors with "small" and "medium" shocks.
В заключение отметим, что, по нашему мнению, широкое внедрение предлагаемых бамперных защитных устройств в сочетании с индивидуальными средствами защиты - подушками, ремнями безопасности и др. может защитить от тяжелых травм или даже сохранить жизнь не одной сотне, а может быть и не одной тысяче водителей и пассажиров, пострадавших в ДТП.In conclusion, we note that, in our opinion, the widespread introduction of the proposed bumper protective devices in combination with personal protective equipment - airbags, seat belts, etc. can protect against serious injuries or even save the lives of more than one hundred, and maybe not one thousand drivers and passengers injured in an accident.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102173/11A RU2559675C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102173/11A RU2559675C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2559675C1 true RU2559675C1 (en) | 2015-08-10 |
| RU2014102173A RU2014102173A (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53796477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014102173/11A RU2559675C1 (en) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2559675C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714341C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-02-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Bumper protective device for cars |
| RU2714340C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-02-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Penal protective device for improvement of safety of driver and passengers in case of car accident |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4711481A (en) * | 1985-10-25 | 1987-12-08 | Energy Absorption Systems, Inc. | Vehicle impact attenuating device |
| EP1459941A1 (en) * | 2003-03-20 | 2004-09-22 | Compagnie Plastic Omnium | Batch of at least two lower support for bumper of a vehicle and batch of two front blocks |
| CN1814475A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-09 | 南京汽车集团有限公司 | Automobile induced bumper |
| KR100813158B1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-03-17 | 성준엽 | The crash box used a car |
| RU2478051C2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) | Car protective bumper |
| RU2478052C2 (en) * | 2011-05-25 | 2013-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Car protective bumper |
-
2014
- 2014-01-23 RU RU2014102173/11A patent/RU2559675C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4711481A (en) * | 1985-10-25 | 1987-12-08 | Energy Absorption Systems, Inc. | Vehicle impact attenuating device |
| EP1459941A1 (en) * | 2003-03-20 | 2004-09-22 | Compagnie Plastic Omnium | Batch of at least two lower support for bumper of a vehicle and batch of two front blocks |
| CN1814475A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-09 | 南京汽车集团有限公司 | Automobile induced bumper |
| KR100813158B1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-03-17 | 성준엽 | The crash box used a car |
| RU2478051C2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) | Car protective bumper |
| RU2478052C2 (en) * | 2011-05-25 | 2013-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Car protective bumper |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2714341C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-02-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Bumper protective device for cars |
| RU2714340C1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-02-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Penal protective device for improvement of safety of driver and passengers in case of car accident |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014102173A (en) | 2015-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3428993B1 (en) | Safety battery compartment for battery electric vehicles | |
| EP1653114A1 (en) | Impact-absorbing member | |
| EP2541093B1 (en) | Impact absorbing member | |
| US6371540B1 (en) | Bumper beam for motor vehicles | |
| EP2889188B1 (en) | Crash box and automobile body | |
| US4194763A (en) | Hollow bearer for vehicles | |
| EP2565489B1 (en) | Shock-absorbing member | |
| KR20170028458A (en) | Bumper beam | |
| EP3670272B1 (en) | Bumper beam and vehicle | |
| RU2559675C1 (en) | Car bumper and method of its strain hysteresis element fabrication | |
| US20160264081A1 (en) | Bumper for a motor vehicle | |
| WO2016148635A1 (en) | Progressive crash box member and its arrangement | |
| KR20200037390A (en) | Hollow member | |
| JP2003312535A (en) | Impact energy absorbing member | |
| CN102582548A (en) | Collision energy absorbing and bending resisting device | |
| KR101333210B1 (en) | Impact Absorption Apparatus | |
| EP3059468B1 (en) | Shock-absorbing part | |
| EP2459429A1 (en) | Self-correcting crash energy absorber | |
| Joshi et al. | Finite element analysis of rear under-run protection device (RUPD) for impact loading | |
| EP1468889B1 (en) | Coupler for a railway vehicle, with a rubber damper and energy absorbing members | |
| RU2714341C1 (en) | Bumper protective device for cars | |
| RU2478052C2 (en) | Car protective bumper | |
| RU2478051C2 (en) | Car protective bumper | |
| JP4845777B2 (en) | Shock absorption structure for vehicle frame | |
| KR101547279B1 (en) | Bumper beam unit for vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160124 |