CN101932487B - 构成车辆正面的包括至少一个能量吸收构件的车头部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于安装在车辆正面的车头部件(1)，包括一个承载结构(2)，它有用于机械地固定在车辆上的连接装置(11)；以及包括至少一个能量吸收构件(16、23)，用于在与障碍物发生碰撞的情况下耗散动能，它设计为在连续变形的同时不断耗散动能，为使车头部件降低成本和满足通常的安全要求，与此同时提供附加的用于容纳其他车辆部件的存储空间，建议，至少一个能量吸收构件(16、23)是所述承载结构(2)的组成部分。

Description

构成车辆正面的包括至少一个能量吸收构件的车头部件

技术领域

本发明涉及一种用于安装在车辆正面的车头部件，包括一个承载结构，该承载结构具有用于机械地固定在车辆上的连接装置；以及包括至少一个能量吸收构件，用于在与障碍物发生碰撞的情况下耗散动能，它设计为在连续变形的同时不断耗散动能。

背景技术

由DE10254440A1已知这种车头部件。在那里公开的车头部件规定装配在铁道机车的车身上，以及构成铁道机车的正面的驾驶台处于其中的车头。为了在与障碍物相撞的情况下满足现有的各项标准要求，在车头部件内在乘客空间下面设独立的伸缩式冲击吸收器。这种独立的冲击吸收器包括一个可逆级，其中，通过压紧缓冲弹簧可将缓冲器移入一个吸收管内。只有在更大撞击力的情况下才发生吸收管不可逆变形并因而导致能量耗散。通过吸收管变形使动能不断减小，所以吸收管也称为冲击吸收器的不可逆级或能量耗散构件。然而独立的能量耗散构件成本高和需占用空间。

由DE102004028964A1已知一种车辆，它的车身结构可以在变形区的范围内相宜地变形。在这里，变形区设置为，在变形后为车内的人员留出足够的位置。因此，所述变形区用于保证各自车辆驾驶员的安全。

在DE19528035A1中介绍了一种独立并因而自支承的车头部件。在那里公开的车头部件安装在轨道上行驶的机动车上，或换句话说安装在机车上。但是这种独立的车头部件没有能量吸收构件。

DE19809489A1和DE19635221C1分别介绍了可单独安装在铁道机车上的铁道机车防撞装置，它们构成可以固定在铁道机车上的碰撞缓冲器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种前言所述类型的可独立装配的车头部件，它成本低并能满足通常的安全要求，并与此同时提供附加的用于容纳其他车辆部件的存储空间。

本发明为达到此目的采取的措施是，至少一个能量吸收构件是承载结构的组成部分。

按本发明提供一种独立的车头部件，如由现有技术已知的那样，它以简单的方式可通过连接装置例如与铁道机车的车身连接。在装配到车身上之后，车头部件形成正面并因而构成车辆的头部，或换句话说成为车辆的前面。为了当碰撞在例如处于行驶的道路上的障碍物上时有目的地耗散车辆的动能并转化成变形能，按照本发明的车头部件具有能量吸收构件，它们是车头部件的承载结构的组成部分。换句话说，能量吸收构件集成在车头部件的承载结构内。由此，通过按本发明设计的承载结构，代替在车头部件内部占据空间的单独的能量吸收构件的作用，其后果是赢得了空间。当然，在本发明的框架内，车头部件可以配备附加的能量吸收构件和缓冲器。在这种情况下通过本发明支持它们耗散动能的能力。承载结构的能量吸收构件设计为，对于一般的碰撞事故，动能通常由集成的能量吸收构件和必要时由安装在车头部件上并具有可能的变形区的缓冲器全部吸收。因此在本发明的框架内，车头部件在碰撞后可以简单地用一个新的车头部件代替，从而限制事故的后果并能将其迅速消除。此外，由于没有单独的能量吸收构件，所以本发明的车头部件提供了大的内部空间。最后，将能量吸收构件集成在承载结构内，成本低于使用单独的能量吸收构件。

有利地，在承载结构的背对连接装置的那一侧沿横向延伸的承载结构的撞梁，是能量吸收构件的组成部分。在这种情况下横向是指与车辆行驶方向垂直的方向，此时，每个撞梁以及在下面还要详细说明的横梁，总是在一个基本上平行于行驶道路展开的平面中延伸。撞梁作为在铁路技术领域中的此类构件是已知的，它们直接在车辆或车头部件的正面延伸。由此在发生碰撞时它们直接面对当时的障碍物。因此按本发明的本项有利的扩展设计，能量吸收构件的作用是指定直接遭遇障碍物。

按与之相关的一项恰当的扩展设计，能量吸收构件有一个比撞梁难变形的横梁，它从撞梁朝连接装置方向错移地布置以及沿横向延伸，其中，在撞梁与横梁之间设置一种通过碰撞可变形的材料。按本项有利的扩展设计，在发生碰撞的情况下，首先撞梁朝连接装置并因而朝横梁运动。在此期间可变形的材料发生连续变形，直至耗尽其变形能力。通过与撞梁或可变形的材料相比横梁有更高的机械强度，使承载结构或能量吸收构件的变形有目的地限制在它们的正面。只有在由于车辆速度很高造成更大的碰撞力时，才会导致横梁变形。

按一项优选的扩展设计，可变形的材料有触发点。这些也可以称为额定变形位置的触发点是可变形材料的一些区段或区域，它们设计为，使可变形材料的变形在这些区域或换句话说在这些地点开始。触发点例如是那些相对于毗邻区机械强度降低的区域，或者是那些逆撞击方向渐缩的区域或区段。

恰当地，横梁与撞梁通过在横梁和撞梁两侧延伸的纵梁互相连接，其中，纵梁有至少一个薄弱点用于减弱材料机械强度。恰当地，每个弧形段的自由端与撞梁固定连接。在发生碰撞的情况下，基于材料所述的减弱形成触发点，变形过程在这里开始。因此，通过薄弱点可以有目的地变形。

恰当地，纵梁朝背对连接装置的方向超过撞梁地突出。因此按本项有利的扩展设计，在发生碰撞事故的情况下，纵梁首先进入与障碍物接触，这导致纵梁并因而整个能量吸收构件有目的地变形。此外，采取所述的结构措施，改善在连续变形时动能的均匀减小。

有利地，至少一个能量吸收构件的可变形材料设计成波形结构。采用波形结构提高通过能量吸收构件耗散动能的程度。所述波形结构基于其构型或形状，原则上已经保证比平面薄板能吸收更多的能量。此外，采用波形结构在空间占用需求量保持相同时增加了可变形材料的质量。通过波形几何设计和增加质量，在材料变形时可以比通过没有隆起区例如能平面变形的材料耗散更多的动能。

按与之相关的扩展设计，所述波形结构具有与相关撞梁成直角延伸的隆起的波形段。通过波形段所述的定向，更进一步增大变形时耗散的能量。

恰当地，波形段在其面朝撞梁那一侧为了构成触发点设计成渐缩的。在这种情况下还恰当地，波形段的设计为渐缩的一侧或端部与撞梁直接连接。通过所述的渐缩，在构成已提及的触发点的条件下“触发”可变形的材料。这些触发点构成额定变形位置，能量吸收构件仅基于材料的结构设计在这里开始变形。

按一项优选的设计，波形段设计为截棱锥体，其中，截棱锥体的高度在其面朝撞梁的端部减小。

按本发明的一项与之相关的不同设计，可变形的材料通过至少一块在撞梁与横梁之间延伸的变形薄板实现。按一项优选的设计，在横梁与撞梁之间设两块平行的变形薄板。一块或多块变形薄板例如设计为平的。

恰当地，能量吸收构件是承载结构的底段的组成部分。

按一项与之不同的设计，能量吸收构件在承载结构的窗口下面延伸，窗口设置用于安装透明的前窗玻璃。按能量吸收构件列举的两种设计，能量吸收构件基本上平行于行车道路和横向于行驶方向地延伸。

按一项优选的设计，每个能量吸收构件都是承载结构的组成部分。

附图说明

本发明其他恰当的设计和优点是下面借助附图说明的本发明实施例的内容，附图中同样的附图标记表示作用相同的构件，其中：

图1表示本发明车头部件的一种实施例的透视图；

图2表示图1所示的车头部件的中央能量吸收构件的一种实施例放大图；以及

图3表示按照本发明如图1所示的车头部件的下部能量吸收构件的一种实施例。

具体实施方式

图1表示本发明车头部件1的一种实施例的透视图。在图1所示的情况下，车头部件1仅通过一个承载结构2实现。车头部件的其他构件，如大灯、室内空调设备、驾驶员操纵台、车辆驾驶员座等，为了视图清晰起见图中没有表示。仅为了完整性应当指出，承载结构2具有用于安装大灯的大灯孔3、用于安装前窗玻璃的前窗玻璃孔4、用于安装上部头灯的上部头灯安装座5、以及用于安置室内空调设备的存放腔6等。

此外，承载结构2具有两个侧壁7、一个顶盖8和一个底壁9，以及有一个驾驶员操纵台结构10用于安装图中没有表示的驾驶员操纵台。为了将承载结构2装配在铁道机车的车身上，采用示意表示的连接装置11，在图示的实施例中涉及简单的法兰连接装置，它们能可拆地与车身法兰连接。为了连接例如使用带环锁闭螺栓。带环锁闭螺栓可以方便地安装以及保证良好的机械固定。

承载结构2恰当地用钢制造。

在承载结构2或车头部件1的背对连接装置11的那一侧，亦即在其正面设下部撞梁12，它沿横向，亦即与车辆行驶方向成直角，以及基本上平行于行车道路，亦即水平地延伸。在前窗玻璃孔4下面延伸一个被薄板13覆盖的中部横梁14。在图1中还可以看出朝连接装置11方向错移地设置一个横梁15。它同样水平地沿横向延伸，亦即平行于撞梁14。撞梁12和14以及横梁15各为能量吸收构件的组成部分。

图2详细表示承载结构2的其中一个能量吸收构件16。所述能量吸收构件16在图1所示前窗玻璃孔4下面延伸，以及构成驾驶员操纵台结构10。能量吸收构件16的组成部分包括，沿横向延伸的撞梁14、平行于它延伸的横梁15、以及两个将横梁15与撞梁14机械连接的纵梁17和18。在这里，纵梁17、18有一个弧形段19，它们弯曲成，使纵梁17、18的两个自由端彼此面对面。纵梁17和18的这些自由端与撞梁14机械连接，以及撞梁14朝连接装置方向错移地布置，所以纵梁17和18在其区段20处沿行驶方向超过撞梁14伸出。

为了机械地削弱弧形段19，它们分别有一个形式上为简单的孔洞的薄弱点21。由于这些孔洞21，降低纵梁17、18在所述弧形段19内的机械强度，从而在碰撞时使它们优先在这些区域向内变形。在撞梁14与横梁15之间设计有一种可变形的材料22，其形式上为两块互相平行延伸的平的变形薄板。

在发生碰撞时，区段20开始与障碍物接触。起先导致侧梁17和18在其弧形段19处向内弯曲地变形，然后直至通过变形薄板22的变形导致撞梁14游动到横梁15上。在这里，与撞梁14和变形薄板22相比，横梁15有更高的机械强度，所以在碰撞时横梁15构成变形过程的一种支座。这导致恒定的能量吸收并因而导致车辆动能有控制地耗散。只有在由于速度非常快而产生过大的撞击力时，才会导致形状稳定的横梁15不可逆地变形。

图3表示另一个能量吸收构件23，它构成图1所示承载结构2的底段9。能量吸收构件23由撞梁12和平行于撞梁12延伸的横梁24组成，在撞梁12与横梁24之间设一种可变形的材料，在这里是钢制的变形薄板25，横梁24和撞梁12通过纵梁17和18互相连接，它们为了构成弧形段19应彼此相对地弯曲。为了机械地形成薄弱点，弧形段19仍有孔洞21。此外在变形薄板25内设一个通风孔26，用于通过图中未表示的室内空调设备吹出空气。

在图3中还可以看出，变形薄板25设计为有波形段27的波形结构。波形段27设计为截棱锥形以及在其朝撞梁12方向的端部逐渐缩小。在这里，截棱锥形的高度朝撞梁12的方向减小。以此方式使截棱锥形的面朝撞梁12的端部易于变形。因此触发截棱锥形并借助所述的缩小构成触发点。反之，波形段的背对撞梁12的那一侧设有增强肋28，它们将波形段27互相机械连接。增强肋28仅用于密封的目的。通过所说明的变形薄板25的构型，可以在发生碰撞时更多和恒定地耗散能量。在发生事故后，可以通过砸开锁闭螺栓更换全套已变形的车头部件。通过这些能量吸收构件，避免车辆的其余部分变形。

Claims (11)

1.一种用于安装在车辆正面的车头部件(1)，包括一个承载结构(2)，该承载结构有用于机械地固定在车辆上的连接装置(11)；以及包括至少一个能量吸收构件(16、23)，用于在与障碍物发生碰撞的情况下耗散动能，它设计为在连续变形的同时不断耗散动能，其特征为：至少一个能量吸收构件(16、23)是所述承载结构(2)的组成部分，在所述承载结构(2)的背对所述连接装置(11)的那一侧沿横向延伸的承载结构(2)的撞梁(12、14)，是能量吸收构件(16、23)的组成部分，所述能量吸收构件(16、23)具有比撞梁(12、14)难变形的横梁(15、24)，所述横梁从撞梁(12、14)朝连接装置(11)方向错移地布置以及沿横向延伸，其中，在撞梁(12、14)与横梁(15、24)之间延伸一种通过碰撞可变形的材料(22、25)，所述可变形的材料通过至少一块在撞梁与横梁之间延伸的变形薄板(22)实现。

2.按照权利要求1所述的车头部件(1)，其特征为，所述可变形的材料设计有触发点。

3.按照权利要求1或2所述的车头部件(1)，其特征为，横梁(15、24)与撞梁(12、14)通过在横梁和撞梁两侧延伸的纵梁(17、18)互相连接，其中，所述纵梁(17、18)具有至少一个薄弱点(21)用于减弱材料机械强度。

4.按照权利要求3所述的车头部件(1)，其特征为，所述纵梁(17、18)朝背对连接装置(11)的方向超过撞梁(12、14)地突出。

5.按照权利要求1或2所述的车头部件(1)，其特征为，至少一个能量吸收构件(23)的可变形的材料(25)设计成波形结构。

6.按照权利要求5所述的车头部件(1)，其特征为，所述波形结构具有与相关撞梁成直角延伸的隆起的波形段(27)。

7.按照权利要求6所述的车头部件(1)，其特征为，所述波形段(27)在其面朝撞梁(12)那一侧为了构成触发点设计成渐缩的。

8.按照权利要求6所述的车头部件(1)，其特征为，所述波形段(27)设计为截棱锥体，其中，截棱锥体的高度在其面朝撞梁(12)的端部减小。

9.按照权利要求1或2所述的车头部件(1)，其特征为，能量吸收构件(23)是所述承载结构(2)的底段(9)的组成部分。

10.按照权利要求1或2所述的车头部件(1)，其特征为，能量吸收构件(16)在承载结构(2)的窗口(4)下面延伸，该窗口(4)用于安装透明的前窗玻璃。

11.按照权利要求1或2所述的车头部件(1)，其特征为，每个能量吸收构件(16、23)都是所述承载结构(2)的组成部分。