CN101939058B - 能量吸收器、连接件以及水平救生索系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括带的能量吸收器，所述带包括在所述带的至少一部分上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径。能量吸收器还包括至少第一过渡区域，所述第一过渡区域包括第一起始点和第一终止点，当(在能量吸收器/带上)施加大于极限力的作用力时在第一起始点处开始沿着第一过渡区域撕裂。第一终止点与第一路径上的第一点操作性连接，使得在沿着第一过渡区域撕裂之后继续沿着第一路径撕裂。当沿着过渡区域撕裂时，载荷逐渐增大。

Description

能量吸收器、连接件以及水平救生索系统

与相关申请的交叉引用

本申请要求享有2008年2月6日提交的序列号为No.61/026,530的美国临时专利申请、2008年2月6日提交的序列号为No.61/026,653的美国临时专利申请、2008年2月6日提交的序列号为No.61/026,573的美国临时专利申请，以及2008年2月6日提交的序列号为No.61/026,609的美国临时专利申请的优先权，上述申请的公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及能量吸收器或减震器以及转移能量的连接件，特别地，本发明涉及与安全系统例如水平救生索系统一起使用的能量吸收器和连接件。

背景技术

提供下面的信息以帮助读者理解下面公开的本发明以及典型地使用本发明的环境。本文中使用的术语并不意图局限于任何特定的狭义解释，除非在本文中以其他方式清楚地声明。本文中给出的参考文献可以帮助理解本发明或者本发明的背景。本文中引用的所有参考文献的公开内容都通过引用并入本文中。

能量吸收器或减震器吸收能量从而例如保护设备不受损坏和/或保护人体不受伤害。能量吸收器例如已经在坠落保护中用作防坠落安全系统例如水平救生索系统的一部分。水平救生索系统包括连接在支撑件例如支柱之间的通常水平的绳索，各个工作者的安全绳索能够连接在所述支撑件上。例如，参见美国专利No.6,722,470。

作为美国职业安全与健康管理局(United States Occupational Safety andHealth Administration(OSHA))和美国国家标准协会(American NationalStandards Institute(ANSI))订立的要求的一部分，水平救生索系统应当设计成保持至少为2的安全因子。由于存在其他规定，坠落保护部件(例如，连接件，等等)通常制成具有5,000磅(lbs)的等级(例如，极限拉伸载荷)。因此，对于坠落保护生产者而言，在使用通常与其他坠落保护系统一起使用的部件(如上所述，所述部件通常具有5000lbs的等级)方面，有利的是防止水平救生索系统的载荷超过2,500lbs(即，对于2∶1的安全因子，为5,000lbs)。为了保持最小的线缆伸长以及在使用水平救生索的工作者下方保持合适的总坠落距离，优选保持载荷尽可能地接近2,500lbs。然而，在特定的系统中，水平救生索支柱可能要承受大的作用力。

水平救生索系统中的能量吸收器或减震器的目的是吸收来自坠落的能量并因此将作用力限制到特定的力以下(例如，在安全因子为2∶1的情况下，力的大小是5000lbs)。虽然存在许多类型的能够实现这种功能的能量吸收器，但是对于所有这些能量吸收器来说，一个共同的设计问题是如何在初始展开或激活时满足作用力需求。无论在初始展开之后的连续阶段能量吸收器是否能够稳定地工作并且符合设计和调节要求，在设计能量吸收器时必须非常小心以确保在能量吸收器的动态的初始激活期间满足这些要求。

在一种类型的能量吸收器中，在两个元件之间连接有金属条，在受到通过所述两个元件的超过特定极限力的作用力时，金属被撕裂。美国专利No.6,279,680公开了这种能量吸收器在水平救生索系统中的用途。这种类型的能量吸收器或减震器中的金属发生撕裂能够吸收能量。为了确保这种能量吸收器在初始激活时满足设计和调节要求，生产时需要使能量吸收器经历初始的“预撕裂”(pre-tear)过程，在该过程中，能量吸收器受到足够大的作用力从而引发小程度的撕裂。

其他几个问题与包括被撕裂的材料条或材料带的能量吸收器相关联。例如，这种能量吸收器通常发生撕裂，使得一段所述材料带被拉动沿第一方向运动，而另一段所述材料带被拉动沿基本上与第一方向相反的第二方向运动。虽然所述材料带例如能够被生产者卷绕起来从而使得能量吸收器最初占据很小的空间，但是能量吸收器的激活和完全(或者甚至部分地)展开(包括拉直和撕裂)导致所述带失去效用，失去效用的带具有相对较大的总长度/面积。这种能量吸收器可能不适合以下用途，其中只有有限的空间用于失去效用的能量吸收器或者希望限制总的位移。

虽然能够获得多种可以与坠落保护和其他系统一起使用的能量吸收器，但是仍然希望开发改进的能量吸收设备、系统和方法。

发明内容

在许多实施方式中，本发明提供了能量吸收器或能量吸收器系统，其包括一个或多个过渡区域，在所述过渡区域中，在使用时动态地引发撕裂或其他形变以吸收能量。本发明的过渡区域具有限定的设计，其导致载荷在过渡区域的长度上发生可预见的变化。对于用于例如水平救生索系统的能量吸收器，优选地，在动态引发能量吸收期间避免出现高于预定值(例如，如上所述的2500lbs)的载荷峰值，并且之后保持等于或小于所述预定值的通常恒定的载荷。优选地，所述通常恒定的载荷尽可能地接近所述预定值。在本发明的几个实施方式中，载荷在过渡区域上逐渐增大，直至到达具有相对较低强度的路径，在所述路径上的载荷通常是恒定的。

在一个方面，本发明提供了一种能量吸收器，其包括带，所述带包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径。能量吸收器还包括至少第一过渡区域，所述第一过渡区域包括第一起始点和第一终止点，当(在能量吸收器/带上)施加大于极限力的作用力时从第一起始点开始沿着第一过渡区域撕裂。第一终止点与第一路径上的第一点操作性连接，使得在沿着第一过渡区域撕裂之后沿着第一路径继续撕裂。当沿着过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大。过渡区域中的沿着第一路径的载荷优选地不超过预定的载荷值(例如，2500磅)。

在几个实施方式中，位于第一过渡区域的带的厚度沿着第一过渡区域的长度从第一起始点处的第一起始厚度(第一起始厚度小于带的厚度)增大到第一终止点处的第一终止厚度，第一终止厚度大于第一起始厚度。

在多个实施方式中，第一路径是第一凹槽，在第一过渡区域的第一终止点处的终止厚度等于位于第一凹槽上的第一点处的带的厚度。第一终止点和位于第一凹槽上的第一点例如可以是同一点。

第一起始厚度例如可以大约为零。或者，第一起始厚度可以大于零。

在几个实施方式中，所述带是金属带。所述带例如可以包括第一端、第二端，以及位于第一端和第二端之间的中间区段。所述带可以包括大体上呈U型的狭槽，所述狭槽穿过带的第一端，将第一端分成第一连接区段和第二连接区段。第一连接区段和第二连接区段例如可以发生形变从而沿不同方向延伸远离彼此。可以在第一连接区段中形成第一连接通道，并且可以在第二连接区段中形成第二连接通道。在几个实施方式中，第一过渡区域从邻近狭槽的第一端的位置延伸到邻近第一路径上的第一点的位置。

第二过渡区域可以从邻近狭槽的第二端的位置延伸到邻近第二路径上的第一点的位置，第二路径具有相对较小的强度，从而使得在沿着第二过渡区域撕裂之后沿着第二路径继续发生撕裂。所述带的厚度沿着第二过渡区域的长度从第二过渡区域的第二起始点处的第二起始厚度增大到在第二过渡区域的第二终止点处的第二终止厚度，所述第二终止厚度大于第二过渡区域的第二起始厚度。当施加大于极限力的作用力而沿着第二过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大。

第一路径和第二路径例如可以是形成在所述带中的具有小厚度的线路。在几个实施方式中，第一路径在其长度上具有大体上恒定的厚度，并且第二路径在其长度上具有大体上恒定的厚度。

在多个实施方式中，第一路径从第一过渡区域的终止点延伸到接近所述带的第二端的位置，并且第二路径从第二过渡区域的终止点延伸到接近所述带的第二端的位置。所述带的第二端和所述带的中间区段的一部分可以以螺旋方式卷绕在所述带的中间区段的其余部分中，由此，当以足够的作用力沿相反方向拉动第一连接区段和第二连接区段时，连接件(connector)发生撕裂并且伸直以吸收能量。在这样的几个实施方式中，第一路径和第二路径是形成在所述带中的具有较小厚度的线路。如上所述，第一路径可以在其长度上具有大体上恒定的厚度，并且第二路径可以在其长度上具有大体上恒定的厚度。

在多个实施方式中，第一过渡区域包括从零到第一过渡区域的第一起始点处的第一起始厚度的阶梯式厚度变化，位于第一过渡区域的所述带的厚度从第一起始厚度增加到第一终止厚度，第一终止厚度等于位于第一路径上的第一点处的所述带的厚度。第二过渡区域也可以包括从零到第二过渡区域的第二起始点处的第二起始厚度的阶梯式厚度变化，位于第二过渡区域的所述带的厚度从第二起始厚度增加到第二终止厚度，第二终止厚度等于位于第二路径上的第一点处的所述带的厚度。

在几个实施方式中，能量吸收器包括相对于第一过渡区域定位的对接元件(abutment element)，使得施加在所述带上的大于极限值的作用力将所述带压在对接元件上并且导致所述带大体上沿着第一过渡区域并且然后沿着第一路径撕裂，而且导致所述带相对于对接元件运动。

在另一方面，本发明提供一种水平救生索系统，其包括水平救生索以及与水平救生索操作性连接的能量吸收器。如上所述，能量吸收器包括带，所述带至少包括在所述带的至少一部分长度上具有相对较低强度的至少第一路径，能量吸收器还包括至少第一过渡区域，所述第一过渡区域包括第一起始点和第一终止点，当施加大于极限力的作用力时从第一起始点开始沿着第一过渡区域发生撕裂。第一终止点与第一路径上的第一点操作性连接，使得在沿着第一过渡区域撕裂之后继续沿着第一路径发生撕裂。当沿着过渡区域撕裂时，载荷逐渐增大。

如上所述，位于第一过渡区域的带的厚度可以沿着第一过渡区域的长度从第一起始点处的第一起始厚度增大到在第一终止点处的第一终止厚度，所述第一起始厚度小于带的厚度，所述第一终止厚度大于第一起始厚度。

在几个实施方式中，水平救生索系统进一步包括至少一个支柱系统(stanchion system)。支柱系统包括立柱(stanchion post)和可活动地连接至立柱的连接件。连接件包括第一连接元件以操作性地连接至水平救生索，连接件还包括第二连接元件以连接至锚定件(anchor)。

连接件可以包括至少第一延伸狭槽。支柱系统可以进一步包括第一联接构件，第一联接构件穿过第一狭槽以将连接件连接至立柱，从而使得连接件能够沿着第一狭槽的长度相对于第一联接构件滑动。

连接件和能量吸收器例如能够与水平救生索以串联的形式操作性连接。连接件和能量吸收器例如能够紧靠连接。

在另一方面，本发明提供一种使用能量吸收器来提供逐渐增加的载荷的方法。能量吸收器包括带，所述带至少包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径，第一路径导致在能量吸收过程中所述带大体上沿着第一路径发生撕裂。所述方法包括提供与第一路径上的第一点(也就是，沿着第一路径开始发生撕裂的位置)操作性连接的第一过渡区域。当施加大于极限力的作用力而沿着过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大。在几个实施方式中，位于第一过渡区域的带的厚度沿着第一过渡区域的长度从第一起始点处的第一起始厚度增大到在第一终止点处的第一终止厚度，所述第一起始厚度小于带的厚度，所述第一终止厚度大于第一起始厚度。

在另一方面，本发明提供一种能量吸收组件，所述能量吸收组件包括带，所述带包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少一条路径，所述能量吸收组件还包括相对于所述路径定位的对接元件，使得施加在所述带上的大于预定极限值的作用力将所述带压在对接元件上并且导致所述带大体上沿着所述路径发生形变，而且导致所述带相对于对接元件运动。

在多个实施方式中，所述带包括具有相对较低强度的两条路径。所述的具有相对较低强度的两条路径中的每一条都能够例如大体上纵向地在所述带的至少一部分上延伸，从而限定所述带的位于所述两条路径之间的中间区段以及所述带的横向上位于每条路径外部的外部区段。中间区段能够沿着第一方向在所述带的一部分上发生形变。邻近中间区段的变形部分的外部区段能够沿着大体上与第一方向相反的第二方向发生形变，从而在中间区段和外部区段之间大体上沿着横向方向形成通道。对接元件能够定位在所述通道内，从而使得施加在所述带上的大于预定极限值的作用力引起中间区段围绕对接元件大体上沿着第一方向发生形变并且引起外部区段围绕对接元件大体上沿着第二方向发生形变，同时所述带相对于对接元件运动。

两条路径中的至少一条路径的至少一部分可以形成为使得所述带的形变需要撕裂所述带。两条路径中的每一条路径的至少一部分可以形成为使得所述带的形变需要沿着两条路径中的每一条路径撕裂所述带。

两条路径中的每一条路径例如可以包括形成在所述带中的连续凹槽。凹槽可以大体上彼此平行延伸到与所述带的纵向端点间隔开的点。

在几个实施方式中，所述带卷绕起来，使得当所述带相对于对接元件运动时所述带伸直并发生形变。能量吸收组件可以进一步包括支撑构件，对接元件连接在支撑构件上。支撑构件例如可以包括第一侧面构件和第二侧面构件。卷绕起来的所述带可以定位在第一侧面构件和第二侧面构件之间。对接元件的第一端例如可以连接至第一侧面构件并且对接元件的第二端可以连接至第二侧面构件。对接元件例如可以是大体上圆柱形的元件。第一侧面构件可以包括第一通道，对接元件的第一端穿过第一通道，第二侧面构件可以包括第二通道，对接元件的第二端穿过第二通道。

所述带可以包括联接构件以将所述带连接至第一构件。所述支撑构件也可以包括联接构件以将所述支撑构件连接至第二构件。

在另一方面，本发明提供一种坠落保护安全系统，其包括如上所述的能量吸收器或能量吸收组件。

坠落保护安全系统可以进一步包括与能量吸收器操作性连接的水平救生索。

本发明还提供使用本发明的能量吸收器、能量吸收组件或能量吸收系统来提供坠落保护的方法。

在另一方面，本发明提供一种与救生索一起使用的支柱或支柱系统，其包括立柱以及可活动地连接至立柱的连接件。连接件包括第一连接元件(例如，通道)以连接至救生索，连接件还包括第二连接元件(例如，第二通道)以连接至锚定件。连接件还可以例如包括至少第一延伸狭槽。支柱可以进一步包括第一联接构件，第一联接构件穿过第一狭槽以将连接件连接至立柱，使得连接件能够沿着第一狭槽的长度相对于第一联接构件滑动。

在几个实施方式中，连接件包括至少第二延伸狭槽，支柱进一步包括第二联接构件，第二联接构件穿过第二狭槽以将连接件连接至立柱，使得连接件能够沿着第二狭槽的长度相对于第二联接构件滑动。第一狭槽和第二狭槽例如能够大体上纵向延伸。

第一联接构件例如可以定位在邻近连接件的第一端的位置，第二联接构件可以定位在邻近连接件的第二端的位置。

第一狭槽、第二狭槽(存在时)以及第一联接构件例如可以形成在连接件的大体平直的第一区段中。第二联接构件例如可以形成的连接件的第二区段中。在几个实施方式中，连接件的第二区段与连接件的第一区段形成一定的角度。

在多个实施方式中，第一狭槽和第二狭槽大体上是平行的。第一狭槽和第二狭槽可以大体上是在同一直线上的。

立柱例如可以包括大体上平直的上表面，连接件的第一区段可滑动地连接在所述上表面上。

在另一方面，本发明提供一种水平救生索系统，其包括水平救生索以及如上所述与水平救生索连接在一起的至少一个支柱或支柱系统。

在另一方面，本发明提供一种支柱系统，其包括立柱以及用于连接至凸缘的联接系统，所述凸缘包括第一边缘和第二边缘。联接系统包括：十字杆件，所述十字杆件包括延伸区段和对接构件，所述对接构件位于延伸区段的第一端从而与所述凸缘的第一边缘紧靠；底座，所述底座包括通道和用于立柱的支座，十字杆件的延伸区段可以穿过所述通道运动；以及连接件，所述连接件包括第一区段和第二区段。连接件的第二区段可以在多个增量位置(incremental position)中的一个位置处连接至十字杆件的延伸区段。连接件的第一区段可以相对于第二区段运动，以相对于十字杆件的对接构件调节第一区段的位置。在几个实施方式中，第一区段可以相对于第二区段运动，从而在底座的一侧上与底座紧靠，所述一侧与定位有凸缘的另一侧相对，从而相对于对接构件调节第一区段的位置。

在几个实施方式中，连接件包括延伸区段穿过其中的内部通道，使得连接件可以在延伸区段上滑动至多个增量位置中的一个位置。

第一区段或第二区段的至少一部分例如可以活动地定位在第一区段或第二区段中的另一者的至少一部分中。

连接件的第一区段例如可以包括螺纹，第二区段可以包括联动螺纹(cooperating threading)，以使第一区段能够相对于第二区段运动。在几个实施方式中，第一区段包括通道，第二区段的至少一部分定位在所述通道内。第二区段例如可以包括内部通道，十字杆件的延伸区段穿过所述内部通道。

第一区段的螺纹可以形成在第一区段的所述通道的至少一部分的内表面上。第二区段的联动螺纹可以形成在第二区段的大体上圆柱形区段的外表面的至少一部分上。

连接件的第二区段例如可以包括互锁和/或对接机构或附件，以在多个位置中的一个位置处形成与十字杆件的延伸区段的连接。在几个实施方式中，第二区段包括终端构件，所述终端构件包括至少一个穿过其中的孔。十字杆件的延伸区段例如可以包括多个(增量)间隔的孔或者沿着延伸区段长度穿过的通道。联接系统可以进一步包括对接或锁定元件例如销，所述对接或锁定元件穿过终端构件的至少一个孔以及延伸构件的多个间隔的孔中的一个孔，所述的间隔的孔中的一个孔与终端构件的至少一个孔对准，从而在多个增量位置中的一个位置处将第一区段连接至十字杆件的延伸区段。

联接系统可以进一步包括至少第一夹紧面以接触和/或紧靠凸缘的下表面，联接系统还可以包括调节机构以借助至少第一夹紧面调节施加在凸缘的下表面上的作用力。优选对调节机构进行定位，使得其位于凸缘的上表面上方。

底座例如可以包括第一夹紧面，调节机构可以包括与底座操作性地螺纹联接的至少第一螺纹构件。第一螺纹构件适于被使用者促动或者可操作以被使用者促动，从而接触凸缘的上表面。在几个实施方式中，调节机构包括与底座操作性地螺纹联接的至少第二螺纹构件。第二螺纹构件适于被使用者促动或者可操作以被使用者促动，从而接触凸缘的上表面。第一螺纹构件例如可以定位于十字杆件的一个横向侧面上，第二螺纹构件可以定位于十字杆件的另一个横向侧面上。

十字杆件例如可以在基本上垂直于至少一个凸缘的上表面的方向运动，从而例如能够连接至具有变化厚度的凸缘。

在几个实施方式中，底座包括第一侧面构件、第二侧面构件，以及连接在第一侧面构件和第二侧面构件之间的横梁(transverse member)。第一侧面构件和第二侧面构件中的每一个例如都可以包括支座(seating)以紧靠凸缘的第二边缘。第一侧面构件的支座的表面能够形成第一夹紧面以接触凸缘的下表面；第二侧面构件的支座的表面能够形成第二夹紧面以接触凸缘的下表面。第一侧面构件、第二侧面构件和横梁还能够形成用于立柱的支座，使得立柱能够定位在第一侧面构件和第二侧面构件之间并且连接至第一侧面构件和第二侧面构件。十字杆件的延伸区段可以穿过其中运动的通道可以形成在底座的横梁中。

在另一方面，本发明提供一种水平救生索系统，其包括水平救生索和如上所述的至少一个支柱系统。

在另一方面，本发明提供一种联接系统，用于连接至包括第一边缘和第二边缘的凸缘。联接系统包括十字杆件和连接件，十字杆件包括延伸区段和位于延伸区段的第一端的对接构件，连接件包括第一区段和第二区段。第二区段可以在多个增量位置中的一个位置处连接至十字杆件的延伸区段。第一区段可以相对于第二区段运动以相对于十字杆件的对接构件调节第一区段的位置。联接系统例如可以进一步包括底座，底座包括十字杆件的延伸区段可以穿过其中运动的通道。在几个实施方式中，第一区段可以运动，从而在底座的一侧上与底座紧靠，所述一侧与定位有凸缘的另一侧相对，从而相对于对接构件调节第一区段的位置(并且由此相对于底座调节对接构件的位置)。

连接件的第一区段例如可以包括螺纹，第二区段可以包括联动螺纹，以使第一区段能够相对于第二区段运动。第一区段例如可以包括通道，第二区段的至少一部分定位在所述通道内。第二区段例如可以包括通道，十字杆件的延伸区段穿过所述通道。

第二区段可以包括终端构件，所述终端构件包括至少一个穿过其中的孔。十字杆件的延伸区段可以包括多个增量间隔的孔或者沿着延伸区段长度穿过的通道。联接系统可以进一步包括对接构件或锁定构件例如销，所述对接构件或锁定构件穿过终端构件的至少一个孔以及延伸构件的多个间隔的孔中的一个孔，所述的间隔的孔中的一个孔与终端构件的至少一个孔对准，从而在多个增量位置中的一个位置处将第二区段连接至十字杆件的延伸区段。

在几个实施方式中，底座进一步包括支座以将待安置的元件安装成与凸缘操作性连接(例如，用于立柱的支座)。

在另一方面，本发明提供一种水平救生索系统，其包括水平救生索以及如上所述的至少一个支柱系统，所述支柱系统包括立柱和联接系统。

在又一方面，本发明提供一种连接件，用于连接至延伸构件，所述连接件包括第一区段、第二区段以及延伸区段穿过其中的内部通道，使得连接件可以在延伸区段上滑动至多个增量位置中的一个位置。第二区段可以在多个增量位置中的一个位置处连接至延伸区段。第一区段可以相对于第二区段运动，从而相对于第二区段调节第一区段的对接表面的位置。

考虑到下面结合附图提供的详细描述，将能够最好地理解本发明以及其特性和伴随的优点。

附图说明

图1A示出能量吸收器的实施方式的立体图，所述能量吸收器在初始发生撕裂的位置处包括突变区域(abrupt transition)，其中能量吸收器的带处于拉伸状态。

图1B示出图1A的能量吸收器的突变区域的放大立体剖面图。

图1C示出图1A的能量吸收器的侧视图，其中所述带处于卷绕状态。

图1D示出图1A的能量吸收器的俯视图，其中所述带处于卷绕状态。

图1E示出图1A的能量吸收器的侧视图，能量吸收器处于失去效用(伸直和撕裂)的状态。

图2示出载荷的曲线图，载荷是图1A的能量吸收器的位移的函数，该曲线图显示了在初始撕裂时以及在达到载荷的大体恒定水平之前出现载荷的高的峰值。

图3A示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的立体图，所述能量吸收器在初始撕裂的位置处包括逐渐或斜坡过渡区域。

图3B示出图3A的能量吸收器的逐渐或斜坡过渡区域的立体剖面图。

图3C示出图3A的能量吸收器的侧视图，其中所述带处于卷绕状态。

图4示出载荷的曲线图，载荷是图3A的能量吸收器的位移的函数，该曲线图显示了在初始撕裂时以及在达到载荷的大体恒定水平之前出现载荷的逐渐增加。

图5A示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的俯视平面图，所述能量吸收器在初始出现撕裂的位置处包括相对较小的突变区域，然后是逐渐或斜坡过渡区域。

图5B是图5A中的区域B的放大的俯视平面图。

图5C是图5A的能量吸收器的过渡区域沿剖面A-A的放大横截面图。

图5D是图5A的能量吸收器沿剖面C-C的横截面图。

图5E是图5D的区域D的放大横截面图。

图5F是图5A的处于卷绕状态的能量吸收器的侧视图。

图5G示出载荷的曲线图，载荷是图5A的能量吸收器的位移的函数，该曲线图显示了在初始撕裂之后以及在达到载荷的大体恒定水平之前载荷的相对急剧的初始增加以及接下来出现载荷的逐渐增加。

图6A示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的过渡区域的放大横截面图，其中过渡区域与具有相对较低强度的路径分隔开。

图6B示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的一部分的俯视平面图，其中过渡区域的宽度沿其长度发生变化。

图6C示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的一部分的俯视平面图，其中具有相对较低强度的路径包括大体上均匀间隔的通道或孔，过渡区域包括通道或孔，其中过渡区域的通道之间的间隔沿过渡区域的长度发生变化。

图6D示出本发明的能量吸收器的另一实施方式的一部分的俯视平面图，其中具有相对较低强度的路径包括大体上均匀间隔的通道或孔，过渡区域包括尺寸或直径沿过渡区域的长度发生变化的通道或孔。

图7示出本发明的能量吸收组件的立体图。

图8A示出图7的能量吸收组件的部件的立体分解视图。

图8B示出连接件或支撑结构的替代实施方式，用于与图7的卷绕带连接。

图9A示出图7的能量吸收器的处于伸直状态的卷绕带部件的俯视平面图(在卷绕之前)。

图9B示出图7的能量吸收器的处于伸直状态的带部件的侧视图(在卷绕之前)。

图9C示出图7的能量吸收器的处于伸直状态的卷绕带部件的仰视平面图(在卷绕之前)。

图9D示出带部件沿着图9C中示出的剖面A-A的横截面图。

图10示出图7的能量吸收组件的处于伸直状态的带的俯视立体图。

图11示出处于卷绕状态的带的立体图。

图12示出当第一次施加拉力时图1的能量吸收组件的侧视图。

图13示出在已经施加拉力并且已经拉长卷绕带之后图7的能量吸收组件的侧视图。

图14示出在已经施加拉力并且已经拉长卷绕带之后图7的能量吸收组件的立体图。

图15示出本发明的能量吸收器的另一实施方式。

图16A示出包括本发明的能量吸收器的水平救生索系统。

图16B示出连接件的实施方式的立体图，所述连接件用于与图16A示出的系统的立柱和水平救生索连接。

图17A示出图16B的连接件的立体图。

图17B示出图16B的连接件的另一立体图。

图18A示出本发明的支柱的仰视立体图，所述支柱包括图17A示出的连接件，其中所述连接件借助销和开口销组件连接至立柱。

图18B示出图17A的支柱的俯视立体图。

图18C示出图17A的销和开口销组件的放大图。

图19A示出本发明的连接至工字梁(I-beam)的水平救生索系统的另一实施方式的立体图。

图19B示出本发明的支柱的放大立体图，所述支柱包括连接件、立柱，以及用于连接至图19A所示的工字梁的底座。

图19C示出图19A的支柱的另一立体图。

图20A示出图19A的支柱系统的处于完全收缩状态的十字杆件连接件的放大后视立体图。

图20B示出处于完全展开状态的十字杆件连接件的放大后视立体图。

图21A示出处于完全收缩状态的十字杆件连接件的放大侧视立体图。

图21B示出处于完全展开状态的十字杆件连接件的放大侧视立体图。

图22A示出处于完全收缩状态的十字杆件连接件的放大主视立体图。

图22B示出处于完全展开状态的十字杆件连接件的放大主视立体图。

图23示出十字杆件连接件的放大主视立体图，其中连接件的第一区段与连接件的第二区段分离。

具体实施方式

这里结合本发明的能量吸收器在坠落保护系统例如水平救生索系统中的用途来讨论本发明的几个实施方式。但是，本领域熟练技术人员应当理解，本发明的能量吸收器可以用在需要能量吸收器例如用于防止对设备造成损坏和/或对人体造成伤害的多种系统中。

如本文和权利要求书中使用的，除非另外清楚地说明，单数形式“一个”、“一种”、“一条”、“所述”包括复数指代。因此，例如，(除非另外清楚地说明)提及“一条路径”包括多条路径和本领域熟练技术人员已知的等同物等等，因此，提及“所述路径”是指一条或多条这种路径和本领域熟练技术人员已知的等同物等等。

本文中使用术语例如“左”、“右”、“后”、“前”、“上”、“下”等等来描述本发明的设备和系统的元件相对于附图中描述的系统的方位的相对位置。

本发明的能量吸收器例如可以用作水平救生索系统中的缆索张力限制器。在用于坠落保护系统例如水平救生索系统中时，本发明的能量吸收器的主要功能是散逸能量并且限制防坠落期间施加在身体上的减速力。

在几个实施方式中，本发明的能量吸收器包括带(其可以卷绕起来)，当拉动所述带的一个区段使其沿第一方向运动并且拉动所述带的第二区段使其沿第二方向运动时，所述带发生形变并且撕裂。但是，与目前能够获得的带发生撕裂以吸收能量的能量吸收器不同，本发明的带在初始发生撕裂(使用期间以及施加极限力之后)的区域包括一个或多个过渡区域，所述过渡区域能够在动态引发撕裂期间(例如，当连接至水平救生索系统的个体发生坠落时)能够控制载荷力。

图1A至图1E示出了包括带20(例如，金属带)的能量吸收器10。在一个实施方式中，所述带由不锈钢支撑并且具有大约30英寸的长度、3英寸的宽度，以及1/8英寸(1/8”)的厚度。带20沿长度方向在第一端20a和第二端20b之间延伸。在示出的实施方式中，带20包括大体上U型的狭槽24，其包括纵向上大体平行的延伸区段24a。狭槽24完全穿过带20。在延伸区段24a的第一端，狭槽24在延伸区段24a之间形成弓形路径。带20还包括两条大体上平行的、具有相对较低强度的纵向延伸的路径或线路(也就是说，相比于带20的没有位于所述路径或线路上的部分，具有较低的强度)，所述两条路径或线路具有两条凹槽或凹口26的形式，在示出的实施方式中，它们沿着带20的中间区段20c形成在带20的上表面中。凹槽26基本上与狭槽24的延伸区段24a位于同一条直线上。在示出的实施方式中，凹槽26以及中间区段20c从相应于延伸区段24a的第二端的过渡点28开始并且延伸至与带20的第二端20b分开的点30。在图1A所示的实施方式中，凹槽26具有均匀的深度并且例如图1B中所示的那样在带20中保留较薄材料区段32。狭槽24和凹槽26将带20分成第一区段34和第二区段36。第一区段34在中间区段20c的长度上将外部区段36分成外部带36a。通道40延伸穿过第一区段34从而例如容纳连接件。相似地，基本上定位在狭槽24的弓形区段中心的通道42延伸穿过第二区段36以容纳第二连接件。

本领域技术人员已知，带20例如可以发生形变，成为图1C中所示的构型。在图1C所示的卷绕构型中，带20的第二端20b以及带20的中间区段20c的一部分以基本上螺旋方式卷起或卷绕在中间区段的其余部分中。第一区段34和第二区段36的第一端可以沿相反方向弯曲从而远离中间区段20c，弯曲的方式例如是第一端基本上垂直于中间区段20c延伸并且基本上彼此平行地延伸，由此分别形成连接区段34’和36’(由狭槽24限定)(例如参见图1C和图1D)。然后能量吸收器10可以经由通道或孔40和42串联地连接在两个其他的构件之间。能量吸收器10的卷绕导致产生紧凑空间，同时增大能量吸收。关于这一点，通过沿着凹槽26限定的路径撕裂带20并且通过伸直带20来吸收能量。图1E示出了失去效用(伸直的并且撕裂的)带20。

如例如图1B所示的，在图1A至图1E的实施方式中，在狭槽24的延伸区段24a与凹槽26之间的过渡点28处发生突变或阶梯变化关于这一点如图1B所示，在过渡点28处，带20的厚度以阶梯式变化从0(狭槽24穿过带20)变化至厚度T(凹槽26中的带20的厚度)。在过渡点28处，在带被激活/展开时带20开始撕裂。如图2所示，在过渡点28处的突变或阶梯变化能够导致在引发撕裂时载荷出现相对较大的峰值。在图2所研究的实施方式中，在动态引发撕裂期间出现的大约4800lbs的峰值载荷超过了OSHA和ANSI标准(对于安全因子为2∶1的情况，作用力为5000lbs)。

使用Tinus-Olsen 30,000lb.容量拉力测试机进行例如图2示出的测试。这种类型的设备通常用在工业上并且能够测量力-位移、力-时间，以及其他类型的拉力测量值。图2所示的类型的静态测试(static test)帮助预测减震器的动态性能。如上所述，用于测试设备的目标作用力小于2,500磅，以确保通过OSHA和ANSI代码建立2∶1的安全因子(也就是说，对于安全因子为2∶1的情况，作用力为5000lbs)，这允许使用标准的5,000lb.的坠落保护硬件。优选保持作用力尽可能地大(也就是说，接近2,500lbs的极限)以在坠落期间限制在水平救生索中的偏斜，由此减小该系统所需的坠落距离(fall clearance)。上述两个标准对水平救生索系统设备的性能施加了严格的限制。

图3A示出了本发明的能量吸收器110的另一实施方式。从大多数方面来看，能量吸收器110与能量吸收器10相同，类似于能量吸收器10的相应部件，通过在其上增加100来对相同部件进行编号。带120的整体尺寸与带20相同。但是，与能量吸收器10不同，能量吸收器110的厚度没有发生从0到过渡点128处的厚度T’的变化(在凹槽126内沿着中间区段120c的长度具有大体上恒定的厚度)。相反地，在起始过渡点128(其中首先出现非零厚度)与过渡终点128’(其中厚度达到数值T’)之间的限定(非零)距离或过渡区域出现0至T’之间的厚度变化。在图3A至图3D示出的实施方式中，例如，在点128和点128a之间的过渡区域中，厚度的过渡是基本上线性的逐渐过渡或斜坡。在图4示出的研究中，可以看出，在图3A至图3D的实施方式中，在动态引发撕裂期间载荷力逐渐增大。图2中观察到的峰值载荷消失。

可以使用例如工程原理和标准材料测试技术容易地调节带的厚度在过渡区域上增大的方式，从而建立在动态引发撕裂期间所需的载荷行为，所述载荷行为依赖于以下因素，例如带的材料、狭槽的尺寸、凹槽的尺寸，等等。例如，可以改变过渡区域的斜坡角度(ramp angle)。通常，陡峭的斜坡角度会导致在动态引发撕裂阶段期间载荷-位移曲线具有更大的斜率。在过渡区域上的厚度变化不需要是线性的。该变化例如可以是曲线的。而且，在过渡区域上的厚度变化不需要是平滑过渡。关于这一点，可以使用一个或多个阶梯过渡区域(其中在沿着过渡区域的一个或多个点处厚度以基本上垂直或逐步的方式变化)。

例如，图5A至图5F示出本发明的能量吸收器210的另一实施方式。从大多数方面来看，能量吸收器210与能量吸收器10相同，类似于能量吸收器10的相应部件，通过在其上增加200来对相同部件进行编号。但是，与能量吸收器110不同(而且与能量吸收器10不同)，厚度没有发生从0到过渡区域的起始点228(或者在其他任何点)处的厚度T”的变化(在凹槽226内沿着中间区段220c的长度具有大体上恒定的厚度)。与能量吸收器110的带120不同，带220包括在过渡点228处的厚度的阶梯变化。关于这一点，在起始过渡点228处，厚度以数量T_t发生逐步变化，T_t小于T”(参见图5C)。在过渡区域(也就是说，在起始点228和终点228a之间)，在图5A至图5F的实施方式中，厚度变化是从Tt到T”的基本上线性的倾斜变化。图5G示出了得到的载荷-位移曲线。如图5G所示的，所得的曲线上，在相应于初始撕裂的动态区域存在初始的相对陡峭的斜率，这相应于在过渡点228处厚度的阶梯过渡。在过渡点228处(在该位置引发撕裂)的初始逐步变化或陡峭的倾斜变化例如能够用于防止在过低的作用力下引发撕裂(即，用于调节预定极限力，在该预定极限力下开始撕裂)。

在几个实施方式中，本发明由此通过提供与具有相对较低强度的路径操作性连接的过渡区域从而提供比以前的能量吸收器提供的载荷增加更为缓和的载荷增加。过渡区域和具有相对较低强度的路径操作性地连接，过渡区域定位和取向成使得在过渡区域开始发生带的撕裂并且撕裂被引导到具有相对较低强度的路径并且沿着所述路径继续进行。通常，过渡区域朝向具有相对较低强度的路径延伸，过渡区域的端点定位在邻近具有相对较低强度的路径的位置或者定位在具有相对较低强度的路径开始的位置。本发明的过渡区域的指定或者预定设计在动态引发撕裂期间提供可预测的并且可重复的载荷行为，而没有任何预撕裂步骤。接下来，可以在具有相对较低强度的路径的长度上提供基本上恒定的载荷。在图3A至图5G的实施方式中，在过渡区域的长度上，过渡区域的厚度增加。如上所述，在过渡区域上的任何厚度变化不需要是线性的或者不需要通过连续的或平滑的过渡来实现。

同样地，从过渡区域到第一路径的过渡不需要是线性的和/或连续的。例如，图6A示出与图5A至图5F所示的实施方式相似的实施方式。在图6A的实施方式中，带220’在过渡起始点227’处包括厚度的阶梯变化。关于这一点，在过渡点227’处，厚度以逐步的方式变化数量Tt’，Tt’小于过渡区域端点处的端点227a’处的厚度Tt”。在过渡区域，在点227’和点227a’之间，厚度以线性的倾斜方式从Tt变化至Tt’。在图6A的实施方式中，过渡区域与路径或凹槽226’(厚度为T”，小于带220的厚度T’)间隔较短的长度或者带220’的中间区段(用标记227b’表示，其厚度为T’)。带的中间区段227b’优选具有足够小的长度，以至于从过渡区域向凹槽226’继续发生撕裂并且当带220’沿其长度撕裂时(也就是说，在过渡区域和凹槽226’之间)不经受过高的载荷。

除了带厚度以外的或者额外的带变量可以在过渡区域上发生变化。例如，图6B示出了带220c的一部分，其包括过渡区域227c，在过渡区域227c中，凹槽或通道的宽度以基本上线性的方式减小，直到过渡区域227c连接至具有相对较低的强度的路径226c(例如，如上所述的凹槽)。

在图6C所示的实施方式中，由穿过带220d的间隔的通道或孔226d形成具有相对较低的强度的路径，所述的通道或孔具有基本上相同的尺寸或直径并且基本上均匀间隔。在过渡区域227d，通道228d(与通道227d具有基本上相同的尺寸或直径)之间间隔的距离随着穿过过渡区域227d的长度而增加，导致当带220d沿着过渡区域227d撕裂时载荷基本上逐渐增大。

与图6E的实施方式相似，在图6D所示的实施方式中，由穿过带220e的间隔的通道或孔226e形成具有相对较低的强度的路径，所述的通道或孔具有基本上相同的尺寸或直径并且基本上均匀间隔。在过渡区域227e，通道228e基本上沿着直线与通道226e对齐定位。通道228e的尺寸沿过渡区域227e的长度逐渐减小，并且通道228e之间间隔的距离沿过渡区域227d的长度增大，导致当带220e沿着过渡区域227e撕裂时载荷基本上逐渐增大。

在其他几个实施方式中，本发明的能量吸收器包括带(其可以卷绕起来)，当受到拉力被拉动通过固定元件(例如连接至固定支撑结构的元件)例如杆时，所述带发生形变并且撕裂。相比于目前可以获得的撕裂或劈开材料带或条来吸收能量的能量吸收器，本发明的这种能量吸收器的优点包括但不限于：在展开或张开之后体积小、简单，以及稳态的拉伸载荷。

例如，图7至图14中示出本发明的能量吸收组件或系统的另一实施方式。例如可以用水平救生索线缆串联地安装图1所示的能量吸收组件310(见图16A)。在图7中的箭头和文字“作用力”表示的位置和方向上向能量吸收组件310施加线缆拉力。坠落产生的能量被带320的延长、形变和剪切所吸收，带320是能量吸收组件310的部件。带320的整体尺寸例如可以与带20，120和220的尺寸相同或相似。

图8A所示的能量吸收组件310的所有部件例如可以由金属例如不锈钢制成。在示出的实施方式中，能量吸收组件310包括框架形式的连接件或支撑构件340，所述连接件或支撑构件340包括形成在侧面构件342中的支座孔或通道344以容纳和保持对接元件350，在组装期间所述对接元件350例如可以滑动穿过所述支座孔或通道344。在对接元件350的每一端，保持元件352和354径向向外延伸，以保持对接元件350与支撑构件340连接。卷绕带320安装在支撑构件340的侧面构件342之间，并且借助对接元件350与卷绕带320的配合而保持在支撑构件340内。关于这一点，在组装期间，对接元件350穿过卷绕带320中的预成型缺口323，并且被如上所述的保持元件352和354紧固在所述缺口内。

连接件或支撑构件340包括连接元件，所述元件具有形成在延伸凸缘348内的通道或孔348的形式。在示出的实施方式中，凸缘358从横梁345延伸，横梁345在侧面构件342之间延伸。而且，带320包括连接件，其具有形成在带320的第一端的通道或孔322的形式。连接件或联接孔322和346例如使得水平救生索系统的救生索线缆能够顺序地连接至能量吸收组件310。

图8B示出具有U型构件形式的连接件或支撑构件340a的替代实施方式，对接元件350a(例如，在第一端具有头部构件352a并且在第二端具有螺纹356a的螺栓)可以可拆卸地连接(例如，经由螺母354a)至所述连接件或支撑构件340a。如针对对接元件350所描述的，螺栓或对接构件350a可以插入到缺口323中。

图9A至图10示出在被卷绕以放入能量吸收组件310内之前，处于延伸状态的带320。在示出的实施方式中，带包括两条纵向地并且基本上平行于彼此延伸的狭槽324。狭槽324完全穿过卷绕带320。

带320进一步包括具有相对较低强度的两条基本上平行的、纵向延伸的路径或线路(即，相比于带320的没有位于所述路径或线路上的部分具有相对较低强度)，所述路径或线路具有两条凹槽326的形式，在示出的实施方式中，所述路径或线路形成在带320的上表面并且与狭槽324处于同一条直线上。凹槽326在相应于狭槽324的端点的点328处开始并且延伸至与卷绕带320的第二端分开的点330。带320可以包括在图3A至图6D的实施方式中描述的一个或多个过渡区域。在图7至图14的实施方式中，凹槽326具有均匀的深度，并且如例如图9D的横截面图中所示的在带320中保留较薄的材料区段或材料幅332。狭槽324和凹槽326将带320分成内部区段334和外部区段336。

图11示出卷绕后的带320。卷绕布置使得整个能量吸收组件310能够占据相对较小的空间，同时提供强大的能量吸收能力。在狭槽324的区域中，内部区段320a和外部区段320b以相反方向弯曲远离带320的平面，以形成缺口323。关于这一点，在图10和图11的方位中，位于狭槽324之间的卷绕带320的中心区段334的一部分向上变形并且卷绕带320的位于狭槽324的横向外部的外部区段336向下变形足够的距离，从而在中心区段334和外部区段336之间产生缺口或通道323，以使得能够如上所述插入对接元件350。狭槽324例如具有足够的长度，从而形成的缺口323的操作不会引起较薄的材料幅332发生撕裂或剪切。

图12示出施加足够拉力导致形变/撕裂之前的能量吸收组件310的侧视隐线图。例如在连接至包括能量吸收组件310的水平救生索系统的工作者经历坠落的情况下，作用力传递至能量吸收组件310(经由联接孔322和346)，导致拉力增大。一旦施加的拉力等于或者超过预定的极限力，较薄的材料副332(由凹槽326限定)撕裂，导致狭槽320纵向地朝向带320的第二端展开并且在内部区段334和外部区段336之间形成裂口或缺口338。当卷绕带320的第一端相对于对接元件350运动时，卷绕带320同时开始延伸或伸直，所述对接元件由锚定的支撑构件340固定或支撑。带320的伸直、材料副332的撕裂以及内部区段334和外部区段336的关联形变吸收与坠落有关的能量。如坠落保护领域所公知的，吸收与坠落有关的能量减少了对工作者造成人体伤害的可能性并且减小了对救生索系统的其他部件造成损坏的可能性。

图13和图14示出施加的拉力拉动带320沿着凹槽326的几乎整个长度穿过对接元件350之后的能量吸收组件310。当施加的力大于极限力时，裂口338继续扩大，直至到达凹槽326的端点。扩大导致中心区段334和外部区段336沿凹槽326的长度分开并形变。当到达凹槽326限定的具有校对较低强度的路径或线路的终点时，卷绕带320相对于支撑构件340的延伸、材料副332的同步撕裂，以及中心区段334和外部区段336的形变将会停止。一旦完全伸展，卷绕带320就失去效用并且无法再使用。在特定情况下，可以通过移除保持元件352和354、移除对接元件350并且插入新的卷绕带320来重新使用能量吸收组件310的其余部件。

图15示出本发明的能量吸收器410的另一实施方式。与能量吸收器310相似，能量吸收器410包括带410，带410具有例如凹槽426形式的具有相对较低强度的至少一条线路或路径。能量吸收器410还包括例如杆450形式的对接构件，对接构件可以固定、联接或锚定(或者直接地或者间接地)至支撑件/锚具(anchorage)。当在带20上施加大于极限力的作用力时，对接构件450与路径426配合从而沿路径426撕裂带20和/或使其形变。关于这一点，与带320相似，带420包括穿过其中的通道或孔422，使得能够连接连接件。可以提供一条以上的路径426以及一个以上的配合对接构件450。在示出的实施方式中，对接元件450穿过与狭槽424操作性连接的通道或孔423，所述狭槽424邻近路径426并且与路径426处于同一条直线上。对接构件450包括终端构件(end member)452，其宽度或直径大于孔423以确保带420保持与对接构件450操作性连接。

通过例如选择材料、材料尺寸以及具有相对较低强度的一条或多条路径或线路的性能，本领域的熟练技术人员能够容易地调节导致本发明的带撕裂和/或形变(在撕裂的初始阶段以及后续阶段)所需的作用力的大小。具有相对较低强度的路径或线路能够采取任何形式。例如，可以如上所述形成凹槽。可以使用凹槽的深度来调节极限力。同样，可以如上所述调节过渡区域从狭槽到凹槽的轮廓，从而在动态引发撕裂阶段期间提供所需的载荷行为。在图7至图15的实施方式中，具有相对较低强度的路径或线路可以形成狭槽的形式，在带的任何部分或在带的整个长度上，所述路径或线路完全穿过带。

进一步地，不需要用连续的路径、凹槽或狭槽来限定具有相对较低强度的路径或线路或其任何部分，但是可以用不连续的例如间隔的凹槽、狭槽、孔等来限定。而且，本发明的具有相对较低强度的一条或多条路径或线路可以是曲线的。在存在一条以上的具有相对较低强度的路径或线路的情况下，所述线路不需要是平行的，而是可以以直线或曲线的方式在带的任何部分上或者在带的整个长度上会聚和/或分叉。鉴于本发明，对于本领域熟练技术人员来说清楚的是，有许多在带的长度上以可控方式调节作用力的极限值和/或调节载荷值的方法。可以对带的第二端进行增强(例如，通过将带的材料增厚或者通过将另一材料片连接至带上)，以帮助确保在到达带的终点之前停止撕裂和/或形变。

如上所述，本发明的能量吸收器可以与水平救生索系统一起使用。图16A示出本发明的包括能量吸收器10的水平救生索系统500的实施方式。示出的水平救生索系统与混凝土梁600操作性连接，所述混凝土梁包括基本上竖直延伸的钢筋构件610。在示出的实施方式中，水平救生索系统500包括三支柱或三支柱系统510，其经由支柱底座530操作性连接至钢筋构件610。关于这一点，每个底座530都包括连接件532，连接件532例如经由螺栓(未示出)连接至钢筋构件310。每个底座还包括立柱支座536，其中可以可拆卸地安装(例如，经由图16A中未示出的螺栓和配合螺母)有立柱540。

例如图16B中所示出的，立柱540包括上构件或板542，连接件550可连接至上构件或板542(位于端部立柱540上)。连接件550包括形成在连接件550的区段554中的纵向延伸的狭槽552。连接件550进一步包括联接构件556(例如螺栓或销)和配合联接构件558(例如，螺母或开口销)，其中联接构件556与构件540中的孔或通道544配合，从而将连接件550滑动地连接至上构件542。螺栓556和螺母558连接，使得连接件550能够沿图16C中的箭头的方向运动、滑动或者浮动。关于这一点，在示出的实施方式中，连接件550的相对或基本上平直的第一区段554在上构件542的相对平直的上表面上滑动。当螺栓556保持连接件550与上构件540操作性连接时，延伸狭槽552允许连接件550相对于螺栓556和上构件540滑动。

图16B示出图16A的右侧端部立柱540的上端的放大立体图。在第一端，连接件550经由连接件570连接至水平救生索520，连接件570例如包括穿过第一联接元件的螺栓572，第一联接元件具有例如形成在连接件550的第一区段554中的孔或通道560的形式。在第二端，连接件550经由锚定构件590连接至终端锚定件(end anchor)580(其可以紧固在例如用于如上所述的支柱底座630的钢筋构件610上)。在示出的实施方式中，锚定构件590在其第一端上包括连接件592，以将锚定底座构件580紧固在其中形成的孔或通道582中。在第二端，锚定构件590包括连接至其上的基本上J型的连接件594(例如，通过弯曲基本上圆柱形的钢筋而形成)。连接件592例如可以经由中间钢缆或扁节链连接至连接件594。锚定构件590的连接件594安装在第二联接元件中，第二联接元件具有形成在连接件550的第二区段564中的通道或支座562的形式(例如，参见图17A和图17B)。第二区段564与第一区段552成一定角度所述角度例如可以大约等于锚定构件590从连接件550延伸到锚定底座构件580的角度。支座562包括形成在第二区段564中的相对较大的通道566，以便于连接连接件594。通道566与狭槽568操作性连接，在狭槽568中紧固地安装有连接件594。

由于连接件550能够相对于支柱540运动、浮动或滑动，因此作用在救生索520上的作用力容易地经由锚定线路590传递到锚定底座构件580，同时限制传递到端部立柱540的作用力。对连接件550所承受的传递给立柱540的作用力以及能量吸收器10所吸收的能量进行限制，这有助于防止在连接的使用者的坠落期间立柱540损坏或者故障，其中相对较大的作用力会传递到水平救生索520。

对于图16A的左侧端部立柱540，使用连接件570a将第二连接件550连接至能量吸收器10(例如，经由第一区段34上的通道40)，所述连接件570a与连接件550的第一联接元件560协同工作。在连接件550的相对端，连接件550如上所述连接至终端锚定件580。水平救生索520借助连接件570b(例如，经由能量吸收器10的第二区段36的通道42)连接至能量吸收器10。如上所述，当操作性连接(例如，经由连接至使用者穿戴的安全带的救生索)至水平救生索520的使用者发生坠落时，能量吸收器或减震器10吸收传递到水平救生索520的能量。

对于本领域熟练技术人员来说清楚的是，各种连接或联接机构和锚定机构都可以与连接件550一起使用。关于这一点，图18A至图18C示出本发明的水平救生索系统500’的另一实施方式的一部分，其包括本发明的支柱或支柱系统510’。在支柱系统510’中，连接件550经由销556’连接至上构件542或立柱540，销556’穿过连接件550的狭槽552和上构件542的孔544(在图18A和图18B中未示出)。销556’包括通道557’，通道557’‘与保持器例如开口销558’配合以保持销556’与连接件550和上构件542连接。还可以引入垫圈559’，从而如上所述帮助在连接件550和上构件542之间形成稳固的滑动连接。

在图18A至图18C的实施方式中，水平救生索520经由铁环(carabiner)570’连接至连接件550的通道560。而且，锚定构件是扁节链(linked chain)。扁节链590’安装在第二区段564的支座562中。形成在第二区段564中的相对较大的通道566便于连接扁节链590’。如图18A和图18B所示的，调整通道或狭槽566的尺寸(例如，使其宽度略微大于扁节链590’的链节的直径)，以紧固地安装扁节链590’的链节。

本发明的支柱系统和相关连接件以及能量吸收器可以用在多种工作环境中。图19A至图19C例如示出本发明的水平救生索系统500a的另一实施方式，所述水平救生索系统500a与工字梁700的上凸缘710操作性连接。水平救生索系统500a包括支撑水平救生索520a的支柱系统510a。示出的图19A的左侧端部支柱系统510a具有连接件550和相关联的终端锚定构件590，如上所述，连接件550和终端锚定构件590与其上构件542操作性连接。如结合图16A所描述的，能量吸收器10、连接件550和水平救生索520串联连接至左侧端部支柱系统510a。但是，在水平救生索系统500a的实施方式中，连接件550和锚定构件590可以从端部支柱系统510a中省略掉。例如针对如图19A的右侧端部支柱系统510a所示出的，水平救生索520a(或能量吸收器10)可以经由形成在上构件542中的其中一个通道或孔544直接连接至上构件542。

每个支柱系统510a都包括底座810a，底座810a可以操作从而连接至工字梁700的凸缘710。底座130a的各种元件的操作例如描述于与本申请同日提交的共同未决的美国专利申请No.12/366,649中，该申请的公开内容通过引用并入本文。

在图19A至图19C示出的实施方式中，支柱系统510a包括联接系统810，从而将支柱系统510a连接至支撑件例如凸缘支撑件(例如，凸缘梁，例如工字梁700)，支柱系统510a还包括如上所述的可以可拆卸地连接至联接系统810的延伸立柱540。联接系统810包括至少一个夹紧机构或夹紧构件820、底座或主体840、十字杆件890以及十字杆件连接件900。联接系统810还包括立柱夹具或支座从而将立柱540和/或另一元件连接至(例如，可拆卸地连接至)联接系统810。

联接系统10包括允许在支撑件上方工作的使用者将联接系统810紧固地连接至支撑件(例如，工字梁700)的机构。因此，使用者不必达到联接系统810或支撑件的任何部分的下方，联接系统810连接至支撑件以稳固所述连接。在图19A至图19C示出的实施方式中，夹紧构件包括螺纹螺栓820，螺纹螺栓820可以相对于工字梁700的上凸缘710上升或下降，联接系统810连接至上凸缘710。如图19A所示，抵靠凸缘710的上表面拧紧螺纹螺栓810，从而使螺纹螺栓810紧靠凸缘710的上表面并且向其施加作用力。在示出的实施方式中，夹紧构件820穿过形成在支撑件或夹紧构件或长方块830中的螺纹孔832，支撑件或夹紧构件或长方块830连接(例如，焊接)至底座840或者与底座840一体形成。夹紧长方块830横向延伸到底座840的侧面构件844的位置以外。底座840的侧面构件844(通过横向的背面构件846连接)包括大体上C型的支座845，在支座845上安装有凸缘710的后端或边缘(抵靠侧面构件844的支座845的背面或后表面847)。相对于夹紧长方块830调节螺纹螺栓820，从而在凸缘710的上表面上施加作用力，由此压迫或夹紧凸缘710抵靠每个侧面构件844的朝上的夹紧面849。在一个实施方式中，包括侧面构件844和横梁846及其部件的底座840由单个金属(例如，不锈钢)片(一体地)形成。

十字杆件890可滑动地运动穿过形成在横梁846中的通道848。如图19A所示的，十字杆件890经由例如大体上钩型的对接或夹紧构件892与工字梁500的上凸缘710的第一边缘或前部边缘紧靠，对接或夹紧构件892位于十字杆件890的延伸区段894的第一端或前端上。对接构件892紧靠凸缘710的第一边缘并且能够向凸缘710的第一边缘施加作用力，从而抵靠底座840的侧面构件844的表面847紧固凸缘710的第二边缘或后部边缘，以助于将支柱系统510a紧固地安装在工字梁500上。

因此，十字杆件890可以沿着与上凸缘710的上表面大体平行的方向运动或滑动穿过通道848b，从而例如可以容易地调节对接构件892的位置从而紧靠凸缘710的第一边缘或前部边缘。通道848可以沿着基本上垂直的方向延伸，从而十字杆件890可以沿着基本上垂直于凸缘710的上表面的方向在通道848中运动，从而例如能够紧固地连接至具有变化厚度的凸缘。

延伸区段894越过凸缘710的上表面并且穿过通道848以与连接件900形成连接，可以操作连接件900以调节对接构件892相对于连接件900和底座840的位置。如例如图20A至图23所示，连接件900包括第一构件或区段910和第二构件或区段930。如例如图23所示的，第一区段910和第二区段930经由螺纹914和联动螺纹934连接在一起螺纹914围绕第一区段910的大体圆柱形区段912的大体圆柱形通道916(参见，例如，图23)的至少一部分形成，螺纹934形成在第二区段930的大体圆柱形延伸区段938上。将至少第一区段910的一部分和第二区段930的一部分形成为延伸区段894穿过其中的大体上同心的圆柱体，这样提供了紧凑性、将连接件900定位在延伸区段894上的效率，以及在第二区段930的终端构件946和第一区段910的前表面或对接表面920之间提供相对运动的效率，从而形成紧固连接，如下所述。虽然在示出的实施方式中，示出的第二区段930可以以螺纹方式接合在第一区段910的一部分中，但是本领域熟练技术人员应当理解，能够对第一区段和第二区段调整尺寸并进行设计，使得第一/前部区段可以以螺纹方式接合在第二/后部区段的一部分中。

在安装支柱系统510a期间，连接件900沿十字杆件890的延伸区段894滑动，使得延伸区段894穿过第一区段910的通道916以及穿过第二区段930的区段938形成的通道942(例如，参见图22A)(其至少部分地定位在通道916内)。第一区段930包括连接或联接机构，其在延伸区段894上的所需增量位置处连接有连接件。在示出的实施方式中，延伸区段894经由通道950离开第二区段930(例如，参见图20A和图20B)，通道950是通道942的一部分或者与通道942连通式连接并且形成在第二区段930的终端构件946中。终端构件946包括形成在通道950的每一侧的孔或通道954a和954b。锁定构件例如环销970可以滑动穿过孔954a和954b中的一个孔，从而穿过沿着延伸构件894的长度形成的孔或通道898中的一个并且然后穿过孔954a和954b中的另一个孔，从而将连接件800连接至延伸区段994。选择孔898中的一个提供了对于对接构件892的位置的增量调节。销970例如可以包括本领域公知的弹簧加载对接元件974，以确保销970不会意外地脱离与终端构件946和延伸长方块894的连接。终端构件946例如可以包括联接元件例如孔或通道958，销970可以经由孔或通道958并且经由系绳960连接至终端构件946(参见图19A)，使得能够容易地获得销970，用于如上所述插入到孔954a和954b中。

可以在第二区段930和延伸区段894之间建立连接件领域的熟练技术人员公知的其他类型的例如对接或互锁连接，从而将第二区段930定位在延伸区段894上的多个位置中的一个。一旦将终端构件946相对于延伸区段894固定在多个位置中的一个，第一区段910就可以相对于第二区段930运动(经由螺纹914和联动螺纹934)，以调节第一区段910的前表面或对接表面920的位置，从而使得其牢固地紧靠底座840的横梁846。第一区段110可以包括延伸凸缘924，以便于支柱系统510a的安装者旋转第一区段110。相对于第二区段930(以及相对于对接构件892)调节第一区段910的位置的能力提供对于十字杆件890的对接构件892的位置以及由此施加在凸缘710的第一边缘的作用力的精细调整或调节。

相比于许多目前可获得的支柱系统，连接件900的第一区段910提供的精细调节使得联接系统810和支柱系统510a能够更紧固地连接至凸缘支撑件或锚定件。第一区段910相对于第二区段930的运动将对接构件892相对于例如对接表面847的位置调节到销970、第二区段930和延伸区段894的孔898的配合所提供的增量间隔位置之间的位置。在示出的实施方式中，螺纹914和934的配合对位置进行连续调节，调节至孔898提供的增量位置之间的任何位置。

多种目前可获得的支柱系统包括带螺纹的十字杆件构件，使得能够将螺纹连接件拧到十字杆件构件的背面上并且向前运动从而锁定十字杆件就位。本发明的连接件900提供对于螺纹连接件的连续调节，但是与以前的螺纹连接件不同，本发明的螺纹连接件不需要在开始安装时就拧到十字杆件构件上，否则可能会是麻烦的并且耗时的。而且，连接件900不需要在十字杆件的整个长度上旋转/拧进而向前运动以紧固支柱系统十字杆件例如可以具有长达36英寸的长度，可能需要一些时间将目前可获得的螺纹连接件拧到所需位置。

连接件900提供在十字杆件890上的方便和快速的初始安装。一旦连接件900滑动到十字杆件890的延伸区段894的终点。使用者可以将连接件900快速地滑动到延伸区段894上的所需增量位置(没有旋转/拧进)，直至实现相对紧密的配合。然后使用者能够快速地使销970落入分别对准的孔898中并且使第一区段910仅仅旋转例如几圈，用于紧固地紧靠横梁846。而且，即使连接件900的第一区段910应当偶然地旋转成不再紧靠横梁846，第二区段930的锁定位置保持连接件900经由对接或互锁连接(例如通过销970与孔954a、954b和898的配合所产生的)与横梁846相对紧密连接。

一旦如上所述联接系统810紧固至工字梁700，立柱540例如就可以连接至基本上U型的立柱支座，所述立柱支座由间隔的侧面构件844和横梁846形成。如例如图19A至图19C所示出的，螺栓539能够穿过侧面构件844中的通道841并且穿过支柱540中的对准的通道541以与螺母539a配合，从而将支柱540可拆卸地连接至底座810。

前面的描述以及后面的附图阐述了本发明的优选实施方式。根据前面的教导，在不背离本发明的范围的前提下，各种改进、增加和替代设计对于本领域熟练技术人员当然是显而易见的。权利要求书而不是前面的描述限定了本发明的范围。权利要求书将涵盖落入权利要求书的等同方案的含义和范围中的所有变化和改变。

Claims (18)

1.一种能量吸收器，其包括：

带，所述带包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径；以及

至少第一过渡区域，所述第一过渡区域包括第一起始点和第一终止点，当施加大于极限力的作用力时从所述第一起始点开始沿着所述第一过渡区域发生撕裂，所述第一终止点与所述第一路径上的第一点操作性连接，使得在沿着所述第一过渡区域撕裂之后沿着所述第一路径继续发生撕裂，当沿着所述过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大，

其中，位于所述第一过渡区域的所述带的厚度沿着所述第一过渡区域的长度从所述第一起始点处的第一起始厚度逐渐地增大到所述第一终止点处的第一终止厚度，所述第一起始厚度小于所述带的厚度，所述第一终止厚度大于所述第一起始厚度。

2.根据权利要求1所述的能量吸收器，其中，所述第一路径是第一凹槽，在所述第一过渡区域的所述第一终止点处的终止厚度等于位于所述第一凹槽上的第一点处的所述带的厚度。

3.根据权利要求2所述的能量吸收器，其中，所述第一起始厚度等于零。

4.根据权利要求2所述的能量吸收器，其中，所述第一起始厚度大于零。

5.根据权利要求1所述的能量吸收器，其中，所述带是金属带，所述带包括第一端、第二端，以及位于第一端和第二端之间的中间区段，所述带包括大体上呈U型的狭槽，其穿过所述带的第一端，将第一端分成第一连接区段和第二连接区段，所述第一连接区段和所述第二连接区段发生形变从而沿不同方向延伸远离彼此，在所述第一连接区段中形成第一连接通道，在所述第二连接区段中形成第二连接通道，所述第一过渡区域从邻近狭槽的第一端的位置延伸到邻近所述第一路径上的第一点的位置，第二过渡区域从邻近所述狭槽的第二端的位置延伸到邻近所述第二路径上的第一点的位置，所述第二路径具有相对较低的强度，从而使得在沿着所述第二过渡区域撕裂之后沿着所述第二路径继续发生撕裂，所述带的厚度沿着所述第二过渡区域的长度从所述第二过渡区域的第二起始点处的第二起始厚度增大到第二过渡区域的第二终止点处的第二终止厚度，所述第二终止厚度大于所述第二过渡区域的第二起始厚度，当施加大于极限力的作用力而沿着所述第二过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的能量吸收器，其中，所述第一路径和所述第二路径是形成在所述带中的具有较小厚度的线路。

7.根据权利要求6所述的能量吸收器，其中，所述第一路径在其长度上具有大体上恒定的厚度，并且所述第二路径在其长度上具有大体上恒定的厚度。

8.根据权利要求5所述的能量吸收器，其中，所述第一路径从所述第一过渡区域的终止点延伸到接近所述带的第二端的位置，并且所述第二路径从所述第二过渡区域的终止点延伸到接近所述带的第二端的位置，所述带的第二端和所述带的中间区段的一部分以螺旋方式卷绕在所述带的中间区段的其余部分中，由此，当以足够的作用力沿相反方向拉动所述第一连接区段和所述第二连接区段时，所述连接件发生撕裂并且伸直以吸收能量。

9.根据权利要求8所述的能量吸收器，其中，所述第一路径和所述第二路径是形成在所述带中的具有较小厚度的线路。

10.根据权利要求9所述的能量吸收器，其中，所述第一路径在其长度上具有大体上恒定的厚度，并且所述第二路径在其长度上具有大体上恒定的厚度。

11.根据权利要求5所述的能量吸收器，其中，所述第一过渡区域包括从零到所述第一过渡区域的第一起始点处的第一起始厚度的阶梯式厚度变化，位于所述第一过渡区域的所述带的厚度从第一起始厚度增加到第一终止厚度，所述第一终止厚度等于位于第一路径上的第一点处的所述带的厚度，所述第二过渡区域包括从零到所述第二过渡区域的第二起始点处的第二起始厚度的阶梯式厚度变化，位于所述第二过渡区域的所述带的厚度从第二起始厚度增加到第二终止厚度，所述第二终止厚度等于位于所述第二路径上的第一点处的所述带的厚度。

12.根据权利要求1所述的能量吸收器，其进一步包括相对于所述过渡区域定位的对接元件，使得施加在所述带上的大于极限力的作用力将所述带压在所述对接元件上并且导致所述带大体上沿着所述第一过渡区域然后沿着所述第一路径撕裂，而且导致所述带相对于所述对接元件运动。

13.一种水平救生索系统，其包括：

水平救生索；以及

与所述水平救生索操作性连接的能量吸收器，所述能量吸收器包括：

带，所述带包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径；以及

至少第一过渡区域，所述第一过渡区域包括第一起始点和第一终止点，当施加大于极限力的作用力时从所述第一起始点开始沿着所述第一过渡区域发生撕裂，第一终止点与第一路径上的第一点操作性连接，使得在沿着所述第一过渡区域撕裂之后沿着所述第一路径继续发生撕裂，当沿着所述过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大，

其中，位于所述第一过渡区域的所述带的厚度沿着所述第一过渡区域的长度从第一起始点处的第一起始厚度逐渐地增大到第一终止点处的第一终止厚度，所述第一起始厚度小于所述带的厚度，所述第一终止厚度大于所述第一起始厚度。

14.根据权利要求13所述的水平救生索系统，其进一步包括至少一个支柱系统，所述支柱系统包括立柱和可活动地连接至所述立柱的连接件，所述连接件包括第一连接元件以操作性地连接至所述水平救生索，所述连接件还包括第二连接元件以连接至锚定件。

15.根据权利要求14所述的水平救生索系统，其中，所述连接件包括至少第一延伸狭槽，所述支柱系统进一步包括第一联接构件，所述第一联接构件穿过所述第一狭槽以将所述连接件连接至所述立柱，从而使得所述连接件能够沿着所述第一狭槽的长度相对于所述第一联接构件滑动。

16.根据权利要求14所述的水平救生索系统，其中，所述连接件和所述能量吸收器与所述水平救生索以串联的形式操作性连接。

17.根据权利要求14所述的水平救生索系统，其中，所述连接件和所述能量吸收器相邻连接。

18.一种使用能量吸收器来提供逐渐增加的载荷的方法，所述能量吸收器包括带，所述带包括在所述带的至少一部分长度上延伸的具有相对较低强度的至少第一路径，所述第一路径导致在能量吸收过程中在施加作用力时所述带大体上沿着所述第一路径发生撕裂，所述方法包括：提供与所述第一路径上的第一点操作性连接的第一过渡区域，从所述第一点开始沿着所述第一路径开始发生撕裂，当施加大于极限力的作用力而沿着所述过渡区域发生撕裂时，载荷逐渐增大，

其中，位于所述第一过渡区域的所述带的厚度沿着所述第一过渡区域的长度从第一起始点处的第一起始厚度逐渐地增大到第一终止点处的第一终止厚度，所述第一起始厚度小于所述带的厚度，所述第一终止厚度大于所述第一起始厚度。

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