PL B1. Sposób wytwarzania profilu i profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B60R 19/02 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób wytwarzania profilu i profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 24/08 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/11 (72) Twórca(y) wynalazku: ZBIGNIEW GRONOSTAJSKI, Wrocław, PL JERZY GRONOSTAJSKI, Wrocław, PL SŁAWOMIR POLAK, Syców, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Regina Kozłowska PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania profilu i profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego. Powszechnie znany sposób wytwarzania profilu polega na tym, że z jednego arkusza blachy stalowej wytwarza się profil o przekroju kwadratowym, który znajduje zastosowanie, jako element do pochłaniania energii zderzeń pojazdów. Profil ten jest wykonany z materiału o jednakowych właściwościach mechanicznych wzdłuż całej jego długości. Z polskiego opisu wzoru użytkowego nr znany jest zderzak samochodowy, który ma belkę zderzakową i dwa połączone z nią wsporniki do mocowania do konstrukcji nośnej samochodu, wykonane w postaci konstrukcji warstwowych. Każda z tych konstrukcji warstwowych w przekroju poprzecznym składa się z rdzenia i otaczającej rdzeń osłony. Grubość osłony jest mała w stosunku do grubości rdzenia. Rdzeń wykonany jest z tworzywa porowatego, a osłona z cienkiej blachy. Zderzak jest typu absorpcyjnego i ma zastosowanie do ochrony karoserii samochodowych przed uderzeniami. Z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr znany jest układ usztywniający do konstrukcyjnego członu nadwozia pojazdu mechanicznego, inicjowany przez kolizję lub gwałtowne hamowanie. Układ zawiera człon, który ogranicza wydrążone gazoszczelne wnętrze oraz zawiera pompkę do zwiększania ciśnienia we wnętrzu członu w celu zwiększenia jego sztywności i osiowej lub wyboczeniowej wytrzymałości po kolizji lub gwałtownym hamowaniu pojazdu mechanicznego. Pompka może dostarczać gaz napełniający z różnych źródeł, włączając w to, na przykład, spalanie stałego pirotechnicznego generantu gazu lub uwalnianie przechowywanego gazu. Dodatkowo, pompka może być inicjowana przez różne inicjatory, włączając w to, na przykład, elektryczny lont inicjujący, połączony ze zdalnym czujnikiem hamowania lub obniżany ruchomy trzpień inicjatora, wyrównany liniowo z rozporka zderzakową. Pompka może także być stosowana do napełniania poduszki powietrznej zestawu poduszki powietrznej poza zwiększaniem ciśnienia członu. Znany z polskiego opisu patentowego nr , zderzak pojazdu złożony ze belki zderzakowej i dwóch oddalonych od siebie i mocowanych do belki, wsporników. Każdy wspornik zbudowany jest z usytuowanych wzdłuż osi wspornika zespołów cienkościennych rur przedzielonych, co najmniej jedną płytą rozdzielającą, do której mocowane są cienkościenne rury. Co najmniej jeden wspornik połączony jest z belką zderzakową przegubowo za pomocą płaskiego przegubu. Korzystnie drugi wspornik połączony jest ze belką zderzakową przegubowo i suwliwie. Belka zderzakowa zawiera dwie oddalone od siebie wzdłużnice: czołową i tylną, połączone sprężystymi elementami, przy czym korzystnie, co najmniej jedną wzdłużnice stanowi rura cienkościenna. Z innego zgłoszenia patentowego nr , znany jest bezpieczny zderzak samochodowy. Zderzak ten elastycznie tłumi destrukcyjną energię zderzenia, która jest kumulowana i zatrzymywana w jego układzie hydrauliczno - sprężynowym. W chwili zderzenia resory, sprężając się, pochłaniają energię zderzeniową, a ząbkowana listwa w urządzeniu zapadkowym blokuje ich rozprężenie - odbicie. Sprężyny spiralne także się sprężają i kumulują energię zderzenia, a tłoki, na których się one znajdują, wypychając płyn hamulcowy z cylindrów przez zawory bezpieczeństwa, blokują ich rozprężenia, dzięki powstałemu podciśnieniu w cylindrach. Resory na końcach mają kolce, skierowane w stronę opon kół przednich. W wypadku bardzo silnego zderzenia czołowego, w którym dochodzi do całkowitego wykorzystania strefy sprężenia, kolce, przebijając opony, zapobiegają odbiciu się samochodu i pogorszeniu sytuacji wypadkowej. Istota sposobu według wynalazku, polega na tym, że co najmniej dwa arkusze wykrojone z blachy stalowej spawa się laserowo wzdłuż krawędzi bocznych, przy czym każda blacha stalowa stanowiąca strefy, ma inne właściwości mechaniczne. Po czym zespawaną blachę tłoczy się w wyniku, czego otrzymuje się półprofil, który na pierwszym końcu jest bardziej podatny na odkształcenia plastyczne, natomiast na drugim końcu mniej podatny na odkształcenia. Następnie dwa półprofile zgrzewa wzdłuż wytłoczenia, o otrzymaną osłonę wypełnia sztywną pianką poliuretanową o gęstości wynoszącej od 100 do 150 kg/m. Istota profilu według wynalazku, polega na tym, że ma osłonę wykonaną z dwóch zespawanych laserowo elementów osłony stanowiących strefy, z których każda wykonana jest z blachy stalowej o innych właściwościach mechanicznych, przy czym element osłony usytuowany na pierwszym końcu osłony jest bardziej podatny na odkształcenia plastyczne, natomiast na drugim końcu mniej podatny na odkształcenia, ponadto tworzywo porowate stanowi sztywna pianka poliuretanowa.

3 PL B1 3 Korzystnie, osłona o długości od 200 mm do 500 mm ma przekrój prostokąta, przy czym długość boku prostokąta wynosi od 50 mm do 100 mm. Korzystnym jest również to, że osłona jest dwustrefowa przy czym stosunek długości strefy przedniej do pozostałej strefy mieści się w granicach od 0,25 do 0,5. Zaletą nowych profili jest to, że wytwarzane są z dwóch stref połączonych poprzez spawanie laserem wykonanych z blach o różnych właściwościach, który ma strefę słabszą o dużym pochłanianiu energii zderzeń i silniejszą o mniejszym stopniu pochłanianiu energii, tym samym można sterować ich zdolnością do pochłaniania energii i dostosowywać ją do potrzeb wynikających z charakterystyki danego pojazdu. Ponadto poprzez zastosowanie odpowiedniego stosunku długości strefy przedniej do długości pozostałej mieszczącego się w granicach od 0,25 do 0,5, możliwe jest sterowanie gradientowym pochłanianiem energii zderzeń. W ten sposób strefa przednia może przejąć rolę strefy kontrolowanego odkształcenia pochłaniającej energię podczas zderzeń pojazdów, a strefa pozostała rolę nieodkształcalnej kabiny chroniącej użytkowników pojazdu. Ponadto sterowanie gęstością sztywnej pianki poliuretanowej umożliwia zmianę gradientowego pochłaniania energii. Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia cztery arkusze blachy stalowej poddawane kolejnym etapom obróbki, a fig. 2 - profil pochłaniający energię zderzeń pojazdu mechanicznego z osłoną dwustrefowa w widoku z boku i jego przekrój poprzeczny. P r z y k ł a d 1 Sposób wytwarzania profilu polega na tym, że dwa arkusze AB wykrojone z blachy stalowej stanowiących strefy US, DC, spawa się laserowo wzdłuż krawędzi bocznych, przy czym każda blacha stalowa ma inne właściwości mechaniczne, po czym zespawaną blachę tłoczy się w wyniku, czego otrzymuje się półprofil PP. Półprofil PP na pierwszym końcu stanowiący strefę przednią US, jest bardziej podatny na odkształcenia plastyczne, natomiast na drugim końcu stanowiący pozostałą strefę DC, mniej podatny na odkształcenia. Następnie dwa półprofile PP zgrzewa się punktowo wzdłuż wytłoczenia, a otrzymaną osłonę OS wypełnia sztywną pianką poliuretanową SP o gęstości wynoszącej 100 kg/m 3. Ponadto odległości pomiędzy punkami zgrzania PZ i ich rozmiary są dostosowane do długości profili tak, że podczas zgniatania profilu w wyniku zderzenia tworzą się wierzchołki i doliny fałdów na każdej zgrzeinie PZ. P r z y k ł a d 2 Sposób wytwarzania profilu przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że trzy arkusze blachy AB stalowej spawa się laserowo wzdłuż krawędzi bocznych, a następnie dwa półprofile zgrzewa wzdłuż wytłoczenia, o otrzymaną osłonę OS wypełnia sztywną pianką poliuretanową SP o gęstości wynoszącej 150 kg/m 3. P r z y k ł a d 3 Profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego, ma osłonę OS wykonaną z dwóch zespawanych laserowo elementów osłony OS stanowiących strefy US, DC. Każdy element osłony wykonany jest z arkusza blachy AB stalowej o innych właściwościach mechanicznych, przy czym element osłony usytuowany na pierwszym końcu osłony OS stanowiący strefę przednią US, bardziej podatny na odkształcenia plastyczne wykonany jest ze stali USB, natomiast na drugim końcu stanowiący strefę pozostałą DC, mniej podatny na odkształcenia wykonany jest ze stali DC01. Osłona jest wypełniona tworzywem porowatym, którą stanowi sztywna pianka poliuretanowa SP o gęstości wynoszącej 150 kg/m 3. Osłona o przekroju kwadratu ma długość 200 mm, przy czym długość boku kwadratu wynosi 50 mm. Stosunek długości strefy przedniej US wykonanej ze stali USB do pozostałej strefy DC wykonanej ze stali DC01 wynosi 0,25. P r z y k ł a d 4 Profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego, wykonany jak w przykładzie czwartym, z tą różnicą, że osłona o przekroju prostokąta ma długość 500 mm i jest wypełniona sztywną pianką poliuretanową o gęstości wynoszącej od 100 kg/m 3, a stosunek długości strefy przedniej US wykonanej ze stali USB do pozostałej strefy DC wykonanej jest ze stali DC01 wynosi 0,5.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania profilu w postaci osłony z blach stalowych wypełnionej tworzywem porowatym, znamienny tym, że co najmniej dwa arkusze (AB) wykrojone z blachy stalowej spawa się laserowo wzdłuż krawędzi bocznych, przy czym każda blacha stalowa stanowiąca strefy (US, DC) ma inne właściwości mechaniczne, po czym zespawaną blachę tłoczy się w wyniku czego otrzymuje się półprofil (PP), który na pierwszym końcu jest bardziej podatny na odkształcenia plastyczne (US), natomiast na drugim końcu (DC) mniej podatny na odkształcenia, następnie dwa półprofile (PP) zgrzewa wzdłuż wytłoczenia, o otrzymaną osłonę (OS) wypełnia sztywną pianką poliuretanową (SP) o gęstości wynoszącej od 100 do 150 kg/m Profil pochłaniający energię zderzeń, zwłaszcza pojazdu mechanicznego posiadający osłonę wykonaną z cienkiej blachy, która wypełniona jest tworzywem porowatym, znamienny tym, że ma osłonę (OS) wykonaną z dwóch zespawanych laserowo elementów osłony stanowiących strefy (US, DC), z których każda wykonana jest z blachy stalowej o innych właściwościach mechanicznych, przy czym element osłony usytuowany na pierwszym końcu osłony jest bardziej podatny na odkształcenia plastyczne, natomiast na drugim końcu mniej podatny na odkształcenia, ponadto tworzywo porowate stanowi sztywna pianka poliuretanowa (SP). 3. Profil, według zastrz. 2, znamienny tym, że osłona (OS) o długości od 200 mm do 500 mm ma przekrój prostokąta, przy czym długość boku prostokąta wynosi od 50 mm do 100 mm. 4. Profil, według zastrz. 2, znamienny tym, że osłona (OS) jest dwustrefowa przy czym stosunek długości strefy przedniej (US) do pozostałej strefy (DC) mieści się w granicach od 0,25 do 0,5. 5. Profil, według zastrz. 2, znamienny tym, że osłona (OS) jest wypełniona sztywną pianką poliuretanową (SP) o gęstości wynoszącej od 100 do 150 kg/m 3.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)