Енергопоглинаючий бампер автомобіля призначений для застосування в транспортному машинобудуванні в якості пристроїв пасивної безпеки транспортних засобів. Бампер містить встановлену в передній частині кузова / 1 / ударну пластину / 2 / з пружно-пластичного матеріалу з осередками / 3 / на тильній стороні. Пластина / 2 / виконана з еластичного постійного магніту на основі термопластичних еластомерів. Осередки / 3 / мають закриту багатошарову структуру, в лицьових і бічних стінках / 4 / осередків / 3 / виконані наскрізні дросселирующие отвори / 5 /, осередки / 3 / повністю заповнені енергоємним матеріалом, в якості якого використаний магнітний порошок / 6 /. Досягається підвищення енергопоглинання. 1 мул.
Малюнки до патенту РФ 2332318
Винахід відноситься до транспортного машинобудування і стосується пристроїв пасивної безпеки транспортних засобів.
Недоліками відомих пристроїв є недостатня ступінь енергопоглинання бампером внаслідок малої енергоємності елементів його конструкції, а також неможливість захисту автомобіля при значних по силі ударних зіткненнях.
Відомі також енергопоглощающие бампери транспортного засобу, що містять облицювання, виконану з пружного матеріалу і має ділянки з пористої прямокутної структурою, причому стінки осередків розташовані співвісно напрямку удару, а лицьові поверхні кожної ділянки утворені краями стінок і поперечних перегородок осередків, і енергопоглощающие елементи / см. патент США №4022505, кл. 293-71, 1977 [3] /.
Недоліками відомих пристроїв є складність конструкції облицювання і енергопоглинаючих елементів, а також недостатня ступінь енергопоглинання бампером внаслідок практичної відсутності в конструкції бампера елементів, що володіють підвищеною енергоємністю,
Найбільш близьким пристроєм того ж призначення до заявленого винаходу за сукупністю ознак є енергопоглинаючий бампер транспортного засобу, що містить встановлену в передній частині транспортного засобу ударну пластину з пружно-пластичного матеріалу з відкритими осередками різної глибини, в порожнинах яких встановлені наповнювачі з полімерних пеноматериалов / см. а.с. СРСР №1800529, кл. В60R 19/03, В62D 25/08, 1987 [4] /, і прийнятий за прототип.
Недоліками пристрою-прототипу є недостатня ступінь енергопоглинання бампером внаслідок малої енергоємності елементів його конструкції, а також неможливість захисту транспортного засобу при сильних ударах.
Суть винаходу полягає в створенні простої конструкції енергопоглинаючого бампера, що володіє високим ступенем енергопоглинання і здатністю захисту автомобіля при сильних ударах за рахунок реалізації пружних, дисипативних і магнітних властивостей при взаємодії спеціальних магнітних і феромагнітних елементів, розміщених певним чином один щодо одного в замкнутих обсягах.
Технічний результат - підвищення ступеня енергопоглинання бампером, забезпечення захисту автомобіля при сильних ударах.
Зазначений технічний результат при здійсненні винаходу досягається тим, що у відомому енергопоглинаючих бампері автомобіля, що містить встановлену в передній частині кузова ударну пластину з пружно-пластичного матеріалу з осередками з тильного боку, заповненими енергоємним матеріалом, особливість полягає в тому, що ударна пластина виконана у вигляді еластичного постійного магніту на основі термопластичних еластомерів / термоеластопластів /, осередки мають закриту і багатошарову структуру, в лицьових і бічних стінках осередків виконані наскрізні дросселирующие отвори, а в якості енергоємного матеріалу, що заповнює осередки ударної пластини, використаний феромагнітний порошок.
Суть винаходу пояснюється кресленням, де схематично зображено пропонований бампер автомобіля, вид зверху з поздовжнім розрізом.
Енергопоглинаючий бампер автомобіля містить встановлену в передній частині кузова 1 ударну пластину 2 з упругопластічни матеріалу з осередками 3 на тильній стороні. При цьому ударна пластина 2 виконана у вигляді еластичного постійного магніту на основі термопластичних еластомерів / термоеластопластів /. Дані матеріали являють собою еластичні магніти на основі полімерів, які не потребують вулканізації, і відрізняються, з одного боку, високими технологічними перевагами: можливістю формування з застосуванням автоматизованих методів виробництва, можливістю повторної обробки відходів виробництва, відсутністю, як говорилося вище, необхідність вулканізації, а з іншого боку - високими експлуатаційними характеристиками: значними енергопоглинаючими здібностями, високою еластичністю і пластичністю, низькими про татність деформаціями, хорошими магнітними властивостями, тобто порівняно високими коерцитивної силою, магнітної енергією і залишкової індукцією / см. А.Г.Алексеев, А.Е.Корнеев "Еластичні магнітні матеріали", М. "Хімія", 1976, стр.151-157 [5] /. Осередки 3 мають закриту і багатошарову структуру / на кресленні розміри структури в напрямку поздовжньої осі автомобіля навмисне для кращої наочності збільшені /, в лицьових і бічних стінках 4 осередків S виконані наскрізні дросселирующие отвори 5, при цьому осередку 3 повністю заповнені енергоємним матеріалом, в якості якого використаний феромагнітний порошок 6, який представляє собою, наприклад, широко поширений природний магнітний залізняк або феромагнітну окалину металургійних виробництв.
Робота пропонованого пристрою здійснюється наступним чином.
У вихідному статичному стані бампера феромагнітний порошок 6 заповнює недеформовані осередку 3 і утримується в них за рахунок сил магнітної взаємодії з еластичним постійним магнітом 2, з якого виготовлена ударна пластина бампера, що знаходиться в початковому недеформованому стані. При слабких зіткненнях бампера гасіння енергії удару і її енергопоглинання відбувається за рахунок місцевих пружних деформацій бампера. Сильне зіткнення бампера з перешкодою практично при будь-якому напрямку удару буде супроводжуватися деформацією і зминання осередків 3 в зоні удару, що приводить до витискування феромагнітного порошку 6 з даних осередків 3 в сусідні осередки і т.д. через дросселирующие отвори 5 в стінках 4 осередків 3. При цьому феромагнітний порошок 6 утримуватиметься в "своїй" осередку 3 за рахунок значних сил магнітної взаємодії з постійним магнітом, яким є пластина 2, а також прагне подолати значний гідравлічний опір при дроселюванні через отвори 5 . Природно, що при ударі в конкретне місце бампера ударна деформационная хвиля практично миттєво пошириться в зони всіх блізрасположенних осередків 3 і буде поширюватися далі аж до місця кріплення ударної пластини 2 до кузова 1. В результаті такого магнітного взаємодії феромагнітного порошку 6 зі стінками 4 кожного осередку 3 при спробах видавлювання порошку 6 з осередків 3, сил гідравлічного опору, що виникають при продавлюванні порошку 6 через дросселирующие отвори 5 в стінках 4 осередків 3, складаються з силами сухого тертя при відносному зсуві зазначених елементів, а також сил пружного взаємодії відбуватиметься гранично інтенсивне енергопоглинання конструкцією бампера кінетичної енергії у ара, її диссипация і перетворення в інші види енергії: теплову, потенційну пружну енергії і енергію, що запасається магнітного поля. Слід спеціально зазначити, що у випадках зіткнення автомобіля зі значними ударними прискореннями і, відповідно, малою тривалістю зіткнення, наявність в бампері, головним чином, сил магнітної взаємодії, що утримують феромагнітних порошок 6 в осередках 3, а також і дросселирующих опорів, дозволяє гранично можливо розтягнути за часом реакції бампера на удар, а за рахунок изотропного розташування осередків 3 - гранично можливо розширити ударну хвилю практично на весь обсяг бампера. В цьому випадку в ідеалі реакцію бампера на імпульсна ударну дію з величезною амплітудою вдається отримати у вигляді плавно зменшується в часі та дедалі більшої за обсягом поширення пружної хвилі в матеріалі бампера.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Енергопоглинаючий бампер автомобіля, що містить встановлену в передній частині кузова ударну пластину з пружно-пластичного матеріалу з осередками на тильній стороні, заповненими енергоємним матеріалом, який відрізняється тим, що ударна пластина виконана у вигляді еластичного постійного магніту на основі термопластичних еластомерів (термоеластопластів), осередки мають закриту і багатошарову структуру, в лицьових і бічних стінках осередків виконані наскрізні дросселирующие отвори, а в якості енергоємного матеріалу, що заповнює осередки ударної пластини, використаний феромагнітний порошок.