CN102470787A - 能量吸收设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能量吸收设备，该能量吸收设备用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护不同体重的乘客免受过度重力的影响。此设备具有附接于交通工具的第一安装构件、附接于乘客座椅的第二安装构件、以及附接在第一安装构件和第二安装构件之间的吸收机构。吸收机构利用设置在安装构件中的一个上的衰减带，以及设置在安装构件中的另一个上的砧座，以便当交通工具遭受过度重力时，衰减带弯曲并被拉动穿过砧座，从而产生控制座椅相对于交通工具运动的摩擦衰减力(15)。提供了一种吸收调节机构，以允许根据乘客的重量调节衰减的大小。

Description

能量吸收设备

本发明涉及能量吸收设备，特别地涉及用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过以最有利于乘客重量的大小吸收施加在交通工具上的能量来保护不同体重的乘客免受过度重力的影响的能量吸收设备。本发明还提供了一种重置功能，该重置功能允许设备吸收施加在交通工具上的第一重力，然后吸收施加在交通工具上的第二重力，同时使在乘客座椅下方需要用于此吸收的空间最小化。

在不利的环境中，交通工具有被驶过交通工具下方的爆炸装置或被交通工具下方的爆炸装置袭击的可能性。如果这种情况发生，爆炸装置通常会爆炸，这能够对交通工具的乘客(们)造成严重威胁。

为了使这种爆炸对乘客的威胁降到最小，有如下必须解决的五个关键问题：

1)压力波。由爆炸产生的压力波影响在爆炸路径中的所有事物且不能避免，虽然交通工具的结构能够帮助把乘客对压力波的暴露减到最小；

2)冲击波效应。这包括由爆炸引起的烟雾和火焰，且能够使用偏转技术(例如，交通工具底盘合适成形的下侧)偏离乘客；

3)弹片。通常，弹片由爆炸发出，或者是爆炸的直接结果。可使用合适的护具保护乘客免受弹片影响。

4)爆炸引起的重力。爆炸将导致交通工具非常迅速地加速远离爆炸源。如果爆炸发生在交通工具下方，则加速度的主要分量将是向上的。这引起交通工具的乘客遭受相应的向上力，此向上力被乘客感知为作用到座椅中的巨大重力。

5)向下冲击(Slamdown)的重力。随着交通工具被推离爆炸源，当交通工具达到其向上位移的峰值时，交通工具将逐渐开始减速。最后，由于运动的方向由向上变成向下，乘客将感知到失重。然后，交通工具在重力的作用下将开始朝着地面加速，且最终将以巨大的冲击力碰撞地面。当交通工具冲撞地面时，乘客将因此遭受向下冲击的重力，其如果没有被吸收就将引起伤害。

即使因素1到因素3中的每一条都是可存活的，如果在因素4或因素5中由乘客经受的重力水平非常高，则将对乘客产生致命的后果。

减小在爆炸或冲击波作用中乘客经受重力的一种方法是提供安装以可变形金属带形式的力衰减布置的座椅，此金属带交织通过一系列砧座，且当被拉动通过砧座时此金属带将变形，从而产生衰减重力的摩擦衰减力，否则此重力将由座椅的乘客经受。在国际专利公开第WO2009/030937号中描述了一种这样的系统。

然而，此系统不能对给定重量的乘客提供最佳的衰减水平，也不能提供对座椅下方有效空间的最有效利用。

根据本发明的第一方面，提供了用于在发生于交通工具下面的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护不同体重的乘客免受过度重力影响的能量吸收设备，此能量吸收设备包括：

第一安装构件，其附接于交通工具；

第二安装构件，其附接于乘客的座椅；

吸收机构，其附接于第一安装构件和第二安装构件之间，吸收机构至少包括设置在安装构件中的一个上的衰减带以及设置在安装构件中的另一个上的砧座，并且其中衰减带在砧座之间交织，以便当交通工具遭受过度重力时，衰减带弯曲并被拉动通过砧座，从而产生控制座椅相对于交通工具运动的摩擦衰减力，且其中提供了一种吸收调节机构，吸收调节机构能够依据乘客的重量，通过调节由于衰减带弯曲且被拉动通过砧座的作用而产生的摩擦衰减力来调节衰减的大小，使得对于给定的重力，不考虑乘客的重量，大体相似长度的衰减带弯曲并被拉动通过砧座。

根据本发明的第一方面，还提供了一种用于保护交通工具乘客免受爆炸引起的重力的方法，此方法包括：

提供附接于交通工具的第一安装构件；

提供附接于乘客座椅的第二安装构件；

在第一安装构件和第二安装构件之间提供吸收机构，其中吸收机构包括设置在安装构件中的一个上的衰减带以及设置在安装构件中的另一个上的砧座，使得当交通工具以及由此第一安装构件遭受爆炸引起的重力时，衰减带弯曲并被在砧座上拉动，以吸收将以其他方式施加到乘客上的重力的一部分；以及

通过由吸收调节机构调节摩擦衰减力来控制座椅相对于交通工具的运动，该吸收调节机构通过随着乘客重量的增加而增加由于衰减带弯曲并被拉动通过砧座的作用而产生的摩擦衰减力来增加衰减的大小，以使对于给定重力，不考虑乘客的重量，大体相似长度的衰减带弯曲并被拉动通过砧座。

由于本发明的设备对于给定重力采用大体相同长度的衰减带，而不考虑座椅和乘客(包括护具、背包等)的组合重量，所以总是提供最大量的可能衰减，因此乘客从爆炸引起的重力影响下生存下来的希望显著增加。

根据本发明的第二方面，提供了用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护乘客免受过度重力影响的能量吸收设备，此能量保护设备包括：

第一安装构件，其固定于交通工具；

第二安装构件，其固定于乘客的座椅；

吸收机构，其设置在第一安装构件和第二安装构件之间，以便当交通工具遭受第一过度重力时，第二安装构件将从其初始位置沿着第一安装构件在第一吸收冲程中冲击，

重置机构，其用于在第一过度重力通过后，使第二安装构件返回到中间位置，此中间位置至少部分地沿着由第二安装构件在第一吸收冲程期间行进的冲程距离；以及

锁定装置，其用于把第二安装构件相对于第一安装构件锁定在所述中间位置，以便当交通工具遭受第二过度重力时，第二安装构件将从其中间位置沿着第一安装构件在第二吸收冲程中冲击。

根据本发明的第二方面，还提供了一种用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护交通工具乘客免受过度重力影响的方法，此方法包括：

提供固定到交通工具的第一安装构件；

提供固定到乘客座椅的第二安装构件；

在第一安装构件和第二安装构件之间提供吸收机构；

通过允许第二安装构件从其初始位置沿着第一安装构件在第一吸收冲程中冲击来吸收第一过度重力的一部分，

在第一过度重力通过后，使第二安装构件返回到中间位置，此中间位置至少部分地沿着由第二安装构件在第一吸收冲程期间行进的冲程距离；

相对于第一安装构件，把第二安装构件锁定在所述中间位置；

通过允许第二安装构件从所述中间位置沿着第一安装构件在第二吸收冲程中冲击来吸收第二过度重力的一部分。

对于在座椅下方给定量的空间，这允许能量吸收设备吸收较大的总体载荷。

本发明进一步的特征和优势从下述描述和权利要求中将变得明显。

现在将只通过实施例的方式并参考附图描述本发明的实施方式，在附图中：

图1A是根据本发明第一方面的能量吸收设备的侧视图；为了清晰，此设备示为从处于预调节配置的座椅部件中分离；

图1B是图1设备的进一步阐示，为了更好地图示能量吸收设备的内部部件，其中的外罩是透明的；

图2A是图1B的能量吸收设备的侧视图，设备已经调节适合于轻质量的乘客，以使此设备处于重量调节构型；

图2B是图2A的能量吸收设备的侧视图，其中此设备处于主动衰减构型；

图3A是图1B的能量吸收设备的侧视图，设备已经调节适合于中等质量的乘客，以使此设备处于重量调节构型；

图3B是图3A的能量吸收设备的侧视图，其中此设备处于主动衰减构型；

图4A是图1B的能量吸收设备的侧视图，设备已经调节适合于重质量的乘客，以使此设备处于重量调节构型；

图4B是图4A的能量吸收设备的侧视图，其中此设备处于主动衰减构型；

图5是本发明的砧座和衰减带之间相互作用的阐示性图示，其中一对能量吸收设备并排示出；

图6A是根据本发明第二方面的能量吸收设备的剖面侧视图，其中阐示了遭受过度重力之前的重置机构；

图6B是沿着图6A箭头A截取的剖视图；

图7A是图6A设备的剖面侧视图，其中示出了遭受第一过度重力后在第一吸收冲程结束时的重置机构；

图7B是沿着图7A的箭头A截取的剖视图；

图8A是在遭受第一重力之后但在遭受第二过度重力之前处于中间构型的设备剖面侧视图；

图8B是沿着图8A的箭头A截取的剖视图；

图9A是设备的侧剖视图，其中示出了遭受第二过度重力后处于第二吸收冲程结束时的重置机构；以及

图9B是沿着图9A的箭头A截取的剖视图。

如在NATO文档AEP-55中所详细说明的，在工业中普通知晓术语“第50个百分位数”指第50个百分位数男性，且代表在20世纪70年代和20世纪80年代之间(美国)人口的平均男性(78kg)，且术语“第5个百分位数”以及“第95个百分位数”要相应的分析。为了简洁，第50个百分位数在以下描述中称为“中等质量乘客”、第5个百分位数称为“轻质量”乘客且第95个百分位数称为“重质量”乘客。

在以下的描述和权利要求中，衰减带运动的平面定义为在衰减期间带运动的全部方向所处的平面，其与在爆炸事件期间相对于交通工具的座椅运动方向所处的平面是大体相同的一般平面。衰减带运动的平面在图1A中指P-P。另外，术语“过度重力”应该是指如果其没有至少部分地被吸收则可能伤害座椅乘客的任何重力。

参考图1A到图5，在诸如相对刚性安装在交通工具底盘(未示出)上的第一安装构件和诸如座椅腿(未示出)的第二安装构件之间设置了根据本发明第一方面的能量吸收设备10。为了在衰减期间进一步引导座椅相对于交通工具的运动，还可以在座椅和交通工具之间设置引导轴承和引导轨道布置。

如在图1B中所最清楚地示出的，重量可调节的能量吸收盒20与在其一端(图1到图4的左手侧)锚定到座椅的衰减带22配合。盒20具有外控制罩34和内砧座壳24。盒20的外控制罩34具有凹进区域35，以用于接纳固定器，例如固定夹36。盒20保持在交通工具座椅的腿结构内。吸收调节机构由被控制罩34环绕且在盒20的两侧都具有衰减控制开口40的内砧座壳24提供。内砧座壳24和衰减带22在外罩34内是纵向可移动的。上压缩板28固定到内砧座壳24的底部，且下压缩板30固定在外控制罩34内。压缩板28和压缩板30设置在弹性装置的任一端，弹性装置可以是螺旋弹簧32(或者其他装置，例如具有适当压缩和扩张特征的弹性弹性体块，或者例如含有力阻尼流体(force dampening fluid)的套筒式支柱)。固定夹36存在于凹进区域35内，并且能够与内砧座壳24一起在此滑动。

衰减带22在制造期间选择为恒定的材料和尺寸，该尺寸需要施加于其上的适当大小的力，以如随后所讨论的使其围绕砧座弯曲。如在国际专利公开第WO 2009/030937 A2号中所详细描述的，衰减带22也可以具有减小宽度的区域，该专利公开的相关内容据此以引用方式并入。衰减带22中的此减小宽度的区域是需要的，因为设置座椅运动所需要的初始力大于维持其运动所需要的力。因此，这在座椅冲程中的某点处提供了抵制座椅运动的相对低水平的阻力，在该点移动座椅所需要的力为其最大值(即，在座椅冲程的开始处)。

内砧座壳24具有横向槽44，横向槽44允许中心砧座50垂直于衰减带的平面P-P运动，直到其紧靠沿着衰减控制开口40的一个边缘的一系列槽口42中的一个。应领会，能够沿着衰减控制开口40提供任何数目的槽口，以提供在重量和适应性方面的无限变化。实际上，槽口可以由倾斜、平坦的表面替换，在衰减期间中心砧座50的冲撞下，该平面适合于将中心砧座保持在此处。一系列槽口42设置为以使其与衰减带运动的平面P-P的垂直距离从衰减控制开口的一端(图的右手侧)到另一端递增地增加。递增增加的目的随后将更详细地论述。内砧座外壳24在一个壁上还设有与衰减控制开口40的槽口42的数目和位置相应的一系列棘爪(detent)(未示出)。棘爪与位于向内偏置的锁定块38下侧上的突出部分(projection)(未示出)一起作用，以有选择地锁定内砧座壳24以抵抗在外罩34内的纵向运动。

内砧座壳24(在图1B、图2B、图3B和图4B中最佳地图示)使第一砧座46和第三砧座48都固定在相对于衰减带的平面P-P固定的垂直位置。因此，第一砧座46和第三砧座48彼此对齐，且不能朝着或远离衰减带22垂直运动。第二、中心砧座50也通过内壳24的横向槽44固定以抵抗朝着或远离第一砧座46和第三砧座48的纵向运动；然而，如果中心砧座50在正常使用期间没有通过固定夹36固定其朝着衰减带的平面P-P的运动，则中心砧座50将能够沿着横向槽44朝着或远离衰减带22垂直运动。换句话说，中心砧座50在正常使用期间由于固定夹36而不能沿着横向槽44运动；然而，固定夹36的叉子被设计为在预定载荷下变形以释放中心砧座50，以使其在衰减期间能够沿着横向槽44运动。对此，横向槽44相对于第一砧座46以及第三砧座48的位置和长度为以使当第二、中心砧座50位于槽44的一端时(当中心砧座50离平面P-P最远时)，其枢转轴线与第一砧座46以及第二砧座48的枢转轴线在同一直线上(图4B)，且当第二、中心砧座50位于槽44的另一端时(当中心砧座50离平面P-P最近时)，其枢转轴线与第一砧座46以及第二砧座48的枢转轴线在最大程度上不对齐(图2B)。当然，如果需要，槽的长度可以增加，以使中心砧座50能够更进一步运动成与第一砧座46和第三砧座48对齐和不对齐，以引起带22的更多弯曲。

如图5所示，为了改进系统的响应特性和包装需要，可以在座椅靠背上并排设置一对能量吸收机构。

参考图1B，在设备的初始安装期间，衰减带22交织在第一砧座46下方、在第二、中心砧座50上方且在第三砧座48下方，以这种方式使衰减带22围绕第二、中心砧座50弯曲到其最大程度(对于最重的乘客带22需要弯曲的最大量)。在示出的实施方式中，为了提供在爆炸情形时衰减带22可以越过的滚筒，砧座46、砧座48和砧座50是可旋转地安装在其各自轴线上的圆柱形构件。

上压缩板28紧靠内砧座壳24的底部，以使放置在座椅上的任何重量将通过内砧座壳24转移到上压缩板28，并从而抵着固定到外控制罩34的下压缩板30压缩螺旋弹簧32。

在使用中，当设备安装在其中的交通工具在正常条件下操作时(即当不需要力衰减时)，没有发生衰减带22的有效弯曲。因此乘客座椅相对于交通工具保持在相对固定的位置。座椅和交通工具之间的连接由于气体支柱(未示出)而不是完全地刚性以允许高度调节和重置(随后讨论)，其中外控制罩34放置在气体支柱上。

在正常使用期间，乘客和座椅的组合重量由在砧座46、砧座48和砧座50之间交织的衰减带22悬挂。如马上要描述的，在这种配置中，在爆炸事件中座椅提供的衰减力将已经简单且自动地预调节，以适合乘客重量。

当给定重量的乘客坐在座椅上时，载荷由内砧座壳24传递到会抵着下压缩板30压缩弹簧32的上压缩板28，从而允许内砧座壳24在外控制罩34内沿着由图1B中箭头A所示的方向向下运动。弹簧32压缩的量、以及由此内砧座壳24相对于外控制罩34的最终位置，取决于座椅和乘客的组合重量。当内砧座壳24在方向A运动时，由于第二、中心砧座50通过横向槽44固定相对于内砧座壳24的纵向运动且通过固定夹36固定相对于衰减带22的垂直运动，第二、中心砧座50会使自己排列为与衰减控制开口40的递增槽口42中的一个垂直相对。在此位置，设备因此设置在预过度重力重量调节位置。设备能够通过允许块38与内砧座壳24的棘爪接合而被锁定在此位置。如图2A所示，这时第二、中心砧座50以及衰减带22的穿越中心砧座50的部分由于固定夹36而可能最大程度地仍旧保持从衰减带运动的平面P-P垂直地移动。然而，在正常使用期间，第二、中心砧座50会只保持在此重量调节位置。当施加过度重力时，由于第二、中心砧座50会总是与为了此乘客的重量而从衰减带运动的平面P-P适当间隔开的槽口42相对，并且由于中心砧座50只通过固定夹36保持在此处，根据过度重力下的衰减情况，摩擦衰减力的最优程度将如随后所描述地应用。

如果与之前乘客重量不同的乘客坐在座椅上，重量调节位置能够通过使块38脱离与内砧座壳24的棘爪的接合而自动重新调节。这允许压缩弹簧32重新压缩或扩张对应于乘客重量的量。然后块38允许与合适的棘爪重新接合，从而将座椅锁定在新的重量调节位置。块38的接合能够由连接于此的杠杆/缆线布置控制，且杠杆/缆线布置能够定位于座椅上合适的位置。

在交通工具下方爆炸的情形下，交通工具和座椅支撑件会随着由图2B、图3B以及图4B中箭头F1所示的爆炸引起的重力向上加速。爆炸引起的重力经衰减带22传递到盒20。对此，座椅的静态惯性造成与在图2B、图3B和图4B中所示方向F2上的拉动带22相等的系统有效动力。鉴于衰减带22沿着平面P-P扯平的趋势，当作用在衰减带22上的力大于固定夹36的保持载荷时，固定夹36会释放中心砧座50，且衰减带22会沿着横向槽44朝着带运动的平面P-P推挤中心砧座50，直到其紧靠衰减控制开口40中的“主动槽口”42。如果作用在衰减带22上的力然后大于由衰减带和砧座布置提供的摩擦衰减力(其现在相对于乘客重量设置)，则衰减带22会被拉动通过砧座46、砧座48和砧座50。

贯穿衰减带22的衰减运动，中心砧座50通过由主动槽口42允许的距离而保持在远离平面P-P的主动衰减位置。因为衰减控制开口40的槽口高度沿着衰减控制开口40的长度减小，所以当第二、中心砧座50处于(预过度重力)重量调节位置时，沿着衰减控制开口40越远定位，则第二、中心砧座50在主动衰减位置时从平面P-P的垂直位移就会越小。对此，图4B图示了中心砧座50的主动衰减位置，其中座椅配置为适合重质量的乘客，第二、中心砧座50从平面P-P的垂直位移为其最小值，且生成的摩擦衰减力为其最大值。在此配置中，砧座46、砧座48和砧座50的枢转轴线彼此对齐，从而为了穿过砧座46、砧座48和砧座50，衰减带必须两次弯过大约90度。图2B图示了第二、中心砧座50的主动衰减位置，其中座椅配置为适合很轻的乘客，且中心砧座50从平面P-P的垂直位移为其最大值，因此生成的摩擦衰减力为其最小值。中心砧座50比其他两个砧座46、48距离衰减带的平面P-P近，从而为了穿过砧座46、砧座48和砧座50，衰减带只需要两次弯过少于90度。图3B图示了第二、中心砧座50的主动衰减位置，其中座椅配置为适合中等质量的乘客，且中心砧座50从平面P-P的垂直位移以及由此摩擦衰减力的中等水平被应用。

会领会，虽然在描述的实施方式中，为了改变衰减带22为穿过砧座而必须弯过的角度，砧座相对于平面P-P垂直运动，但是这不是达到此目的的唯一方法。例如，砧座46和砧座48可以可选择地平行或垂直于平面P-P运动。对此，虽然在示出的实施方式中，只有第二、中心砧座50在衰减期间与衰减带行进的平面P-P保持垂直，但是通过使第一砧座46和第三砧座48在衰减期间保持垂直于衰减带行进的平面P-P，可以产生相似的效果。

依据乘客重量改变摩擦衰减力的结果在于，对于给定重力，大体相同长度的衰减带22会被拉动通过砧座46、砧座48、砧座50，而不管座椅和乘客的组合重量。这意味着最佳的衰减量设置为所有的乘客重量，而没有对较轻的乘客施加太多衰减或者对较重的乘客施加太少衰减的风险。这在系统设计运行的快节奏的、不良环境中特别有用，因为对于乘客来说在进入交通工具后通常只有很少的时间调节座椅。而且，如果系统不是自动的，即使乘客尝试去调节座椅，其也不可能知道以什么重量校准座椅，因为这需要即时知道其包括背包、护具、武器等的组合重量。

固定夹36在正常使用和自动衰减调节期间固定中心砧座50，甚至是对于重质量的乘客(并且也设计为使座椅中的重质量乘客在直到7G撞击负载的情况下存活)；然而，夹36的保持强度被设计为以使其叉子在爆炸事件开始时变形并把中心砧座50从重量调节位置释放，以使其不阻碍第二、中心砧座50朝着主动衰减位置运动。

在最初的爆炸之后，施加到座椅上的能量朝着爆炸事件的末端和/或随着交通工具被驱使远离爆炸源，将最终开始减少。最后，能量会减少到不足以在砧座46、砧座48和砧座50之间继续弯曲衰减带22的量，此时座椅的衰减运动将停止。然而，衰减带22的长度应被谨慎选择以适合于所有重量，未使用衰减带22的有效长度(即没有穿过砧座布置的带)在最初的爆炸事件之后保留。这与增加的乘客重量承受衰减带长度耗尽的风险的已知系统形成对比，并因此使风险降到最低。由于交通工具在重力作用下落下，在爆炸平息后，其最终将以相当大的冲击力碰撞地面。当交通工具冲撞地面时，其受到自身可能伤害乘客的第二“向下冲击”的重力；然而，在最初的爆炸事件后保持未使用的带22的一段提供了进一步的能量吸收能力，这通过其衰减，以与如前所述相同的方式提供保护使免受这些向下冲击重力的影响。

本发明的盒布置提供了能够快速且容易移除并替换需要的各种系统的简单部件。其也能够因此周期性地替换，例如在相对容易的规则服务间隔。

参考图6A到图9B，现在将描述根据本发明的第二方面的能量吸收设备。为了使重复最少，随后描述的设备的相似特征已经用共同的两位参考数字编号，且已经通过放在两位共同数字前面的第三个数字区分。除非另外说明，这些特征如前所述相似地构成、相似地操作和/或具有相似的功能。

参考图6A和图6B，能量吸收设备设有通常由100指示的重置机构。重置机构100包括弹性装置，例如通过在其一端的螺栓65固定在滑动装置64的纵向槽内的并附接到座椅腿底部的气体(或者其它力阻尼流体)支柱62。滑动件64环绕横切开的座椅腿66。

如上所述具有固定螺栓68和衰减带122的能量吸收盒110通过穿过座椅腿66的壁设置的棘轮轮廓部(ratchet profile)70而固定在座椅腿66内。如由图6B、图7B、图8B、图9B最佳图示的，能量吸收盒110的外罩134具有设置以与棘轮轮廓部70中相应的棘轮槽口71有选择地接合的一对向外偏置的锁定叉突出部分72，从而提供了锁定装置以把能量吸收盒110有选择地锁定到座椅腿66。

在爆炸事件之前的正常使用中，重置机构100和能量吸收盒110如图6A所示配置。在这种配置中，气体支柱62没有压缩，并因此处于延伸构型，吸收盒110处于其初始位置且没有衰减，因此没有发生衰减带122的弯曲。座椅60的底部和交通工具地板F之间的距离(这将成为最大可得到的第一吸收冲程距离)在图6A中标记为X₁。

应注意，在爆炸情形下，最终由吸收盒110提供的力衰减能够以与如前所述相同的方法调节，以适应座椅乘客的重量。

参考图7A和图7B，在交通工具下面爆炸的情形下，交通工具和座椅支撑件会因为第一爆炸引起的重力向上加速。爆炸引起的重力借助于衰减带122传递到盒110中，盒110将如前所述衰减乘客上的力，以使座椅60和滑动件64将必须沿着其第一吸收冲程X₁向下运动。对此，当座椅60向下运动时，滑动件64的纵向槽的最上端紧靠螺栓65，从而引起气体支柱62在座椅的连续冲程下开始压缩。如图7A可见，在第一吸收冲程完成后，用过的带部分122A和未使用的部分122B现剩余。应领会，气体支柱62的所述压缩从运动的座椅和乘客传递了一些能量到气体支柱62中。

参考图8A和图8B，在第一爆炸引起的重力移除后，当施加在交通工具上的爆炸加速力已经平息时(因为交通工具将达到其远离爆炸向上位移的顶点)，压缩的气体支柱62将通过背朝其初始长度的扩张释放之前储存的能量。当气体支柱62扩张时，螺栓65紧靠滑动件64中纵向槽的上端，这迫使滑动件64以及由此连接到滑动件64的座椅60向上离开地面F如图8A中标记为X₂的距离。因为衰减带122通过螺栓68附接到滑动件64的另一端，衰减带122以及由此带交织穿过的吸收盒110将沿着座椅腿66的内部同时向上推动到如图8A和图8B中图示的中间位置。当盒110沿着座椅腿66的内部向上推动时，为了抵着棘轮开口轮廓部70的每一个槽口71棘轮向上，锁定叉突出部分72被释放并向外弹起。当气体支柱62延伸时，吸收盒机构110将在腿66中达到相应的位置(中间位置)，且如图8B所示，锁定叉突出部分72将在棘轮开口轮廓部70的任一侧上与下一个有效槽口71接合。这防止了吸收机构110朝着地板F的任何进一步的运动。

参考图9A和图9B，当第二过度重力(当交通工具冲撞地面时施加到交通工具上的向下冲击的重力)施加时，衰减带122A的另外部分以与如前所述相同的方法通过吸收盒110衰减。对此，因为锁定叉突出部分72坚固地接合在棘轮轮廓部的槽口71内，吸收盒不能沿着座椅腿66向下运动，因此在第二吸收冲程内，座椅60沿着距离X2朝着地板F冲击。

吸收盒110在座椅腿的较高位置处在第一(爆炸引起的)重力平息的时间点和第二(向下冲击的)重力被施加到交通工具上的时间点之间的这种重新定位，意味着本发明对衰减力提供了极大的改进能力，同时最小化了座椅下方需要的空间量。

对前述可以做出修改和改进，而不偏离本发明的范围，例如：-

术语“乘客”已经用来描述在座椅16中的负载。这不意图限制本发明为保护人员不受过度重力影响，且例如可以包括保护易受伤害的电子装备免受可能损害此装备的力的影响。

通过对设备的负载支撑表面使用低摩擦力的聚合物，设备的重量和成本可以减小。

虽然描述的设备已经参考吸收由爆炸造成的能量描述，但有技能的读者会领会，该设备实际上可以用来吸收来自任何系统的能量，其中衰减一个物体相对于另一个的能量是可预期的。例如，能量吸收设备也可以用来吸收由例如直升机坠落产生的能量。

Claims (32)

1.一种能量吸收设备，所述能量吸收设备用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护不同体重的乘客免受过度重力的影响，所述能量吸收设备包括：

第一安装构件，所述第一安装构件附接于所述交通工具；

第二安装构件，所述第二安装构件附接于乘客的座椅；

吸收机构，所述吸收机构附接于所述第一安装构件和所述第二安装构件之间，所述吸收机构至少包括设置在所述安装构件中的一个上的衰减带以及设置在所述安装构件中的另一个上的砧座，并且其中所述衰减带在所述砧座之间交织，以便当所述交通工具遭受过度重力时，所述衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座，从而产生控制所述座椅相对于所述交通工具运动的摩擦衰减力，且其中设置有吸收调节机构，所述吸收调节机构能够依据乘客的重量，通过调节由于所述衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座的作用而产生的所述摩擦衰减力来调节衰减的大小，使得对于给定的重力，不考虑乘客的重量，大体相似长度的衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述砧座和所述衰减带设置为使得当所述设备经受乘客重量的影响时，所述砧座中的至少一个自动驱动到预过度重力重量调节位置，所述预过度重力重量调节位置在激活后将使所述砧座保持在主动衰减位置，该主动衰减位置产生所述衰减带当穿过所述砧座时必须弯过的角度，该角度使得由所述衰减带被拉动通过所述砧座造成的所述摩擦衰减力具有相对于乘客重量的最佳大小。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述衰减带为了穿过所述砧座而必须弯过的所述角度通过垂直于衰减带运动的平面驱动所述砧座或每一个砧座来调节。

4.根据权利要求3所述的设备，其中设置有三个砧座，并且其中第二、中心砧座垂直于所述衰减带运动的平面驱动。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述衰减带为了穿过所述砧座而必须弯过的所述角度通过平行于衰减带运动的平面驱动所述砧座或每一个砧座来调节。

6.根据权利要求5所述的设备，其中设置有三个砧座，并且其中第一端部砧座和第三端部砧座平行于所述衰减带运动的平面驱动。

7.根据权利要求2所述的设备，其中所述吸收调节机构包括具有驱动控制开口的外控制罩和砧座壳，所述驱动控制开口具有倾斜表面，所述倾斜表面配置为经由与沿所述砧座在处于预过度重力重量调节位置时所在的所述斜面的点对应的距离而将所驱动的砧座或每一个驱动的砧座固定在与衰减带运动的平面垂直的主动衰减位置中。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述倾斜表面还设有一系列槽口，所述槽口用于当所述砧座或每一个砧座位于所述主动衰减位置时，把所述砧座或每一个砧座固定在离所述衰减带运动的平面的一系列递增距离中的一个距离处。

9.根据权利要求4到权利要求8中的任一项所述的设备，其中所述自动吸收机构包括弹性装置，所述弹性装置支撑所述设备，使得当乘客的重量施加至其时，所述弹性装置弹性地压缩，造成所述第二砧座运动到与所述槽口中的一个大体垂直且相对的所述预过度重力重量调节位置中，以使在爆炸事件下由于衰减，所述第二砧座由所述衰减带抵着所述槽口推进，并因此经由与所述槽口对应的距离而保持在垂直于所述衰减带运动的平面的所述主动衰减位置中。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述弹性装置包括螺旋弹簧构件和/或包含力阻尼流体的套筒式支柱。

11.根据之前权利要求中的任一项所述的设备，其中所述砧座或每一个砧座包括可旋转地安装的圆柱形滚筒。

12.根据权利要求4到权利要求11中的任一项所述的设备，其中所述吸收机构包括引导夹，当乘客的重量施加到所述座椅时，所述引导夹使所述第二砧座固定在所述预过度重力重量调节位置中，并且在衰减期间，所述引导夹将所述第二砧座从所述位置释放。

13.根据之前权利要求中的任一项所述的设备，其中设置有锁定机构，当乘客的重量从所述设备移除时，所述锁定机构把所述吸收机构有选择地保持在所述预过度重力重量调节位置中。

14.根据之前权利要求中的任一项所述的设备，其中还设置有向下冲击的能量吸收装置，以便在所述交通工具冲撞地面时衰减施加在所述交通工具上的任何进一步的重力。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述向下冲击的能量吸收装置包括所述螺旋弹簧构件、所述套筒式支柱以及所述衰减带的未使用的一段中的至少一个。

16.一种用于保护交通工具乘客免受爆炸引起的重力的方法，所述方法包括：

提供附接于所述交通工具的第一安装构件；

提供附接于乘客座椅的第二安装构件；

在所述第一安装构件和所述第二安装构件之间提供吸收机构，其中所述吸收机构包括设置在所述安装构件中的一个上的衰减带以及设置在所述安装构件中的另一个上的砧座，使得当所述交通工具以及因此所述第一安装构件遭受爆炸引起的重力时，所述衰减带弯曲并被在所述砧座上拉动，以便吸收将以其他方式施加到乘客上的部分重力；以及

通过由吸收调节机构调节摩擦衰减力来控制所述座椅相对于所述交通工具的运动，所述吸收调节机构通过随着乘客重量的增加而增加由于所述衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座的作用而产生的所述摩擦衰减力来增加衰减的大小，使得对于给定重力，不考虑乘客的重量，大体相似长度的衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

通过把由于所述衰减带被拉动通过所述砧座而施加的所述摩擦衰减力增加到适合该乘客重量的大小的量，把砧座自动保持在大体垂直于衰减带运动的平面的预过度重力重量调节位置中。

18.根据权利要求16或权利要求17所述的方法，包括以下另外的步骤：

通过提供包括螺旋弹簧构件、套筒式支柱以及所述衰减带的未使用的一段中的至少一个的回弹能量吸收系统来在所述交通工具在爆炸事件后冲撞地面时保护交通工具乘客免受回弹重力的影响。

19.一种能量吸收设备，用于在发生于交通工具下方的爆炸期间，通过吸收施加到交通工具上的能量来保护乘客免受过度重力的影响，所述能量吸收设备包括：

第一安装构件，所述第一安装构件固定于所述交通工具；

第二安装构件，所述第二安装构件固定于乘客的座椅；

吸收机构，所述吸收机构设置在所述第一安装构件和所述第二安装构件之间，以便当所述交通工具遭受第一过度重力时，所述第二安装构件将从其初始位置沿着所述第一安装构件在第一吸收冲程中冲击，

重置机构，所述重置机构用于在所述第一过度重力通过后，使所述第二安装构件返回到中间位置，所述中间位置至少部分地沿着由所述第二安装构件在所述第一吸收冲程期间行进的冲程距离；以及

锁定装置，所述锁定装置用于把所述第二安装构件相对于所述第一安装构件锁定在所述中间位置，以便当所述交通工具遭受第二过度重力时，所述第二安装构件将从所述第二安装构件的所述中间位置沿着所述第一安装构件在第二吸收冲程中冲击。

20.根据权利要求19所述的能量吸收设备，其中所述吸收机构包括衰减带、外罩以及保持在所述第一安装构件中并附接于所述第二安装构件的砧座，其中所述衰减带在所述砧座之间交织，使得当所述交通工具遭受所述第一过度重力或所述第二过度重力时，所述衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座，从而产生摩擦衰减力，所述摩擦衰减力控制所述第二安装构件相对于所述第一安装构件的运动以及因此控制所述座椅相对于所述交通工具的运动。

21.根据权利要求20所述的能量吸收设备，其中所述锁定装置包括设置在所述第一安装构件的一部分上的棘轮轮廓部以及设置在所述吸收机构的所述外罩上的至少相应的锁定突出部分。

22.根据权利要求21所述的能量吸收设备，其中所述棘轮轮廓部包括穿过乘客座椅的腿的开口，所述开口在其任一侧上具有一系列槽口。

23.根据权利要求22所述的能量吸收设备，其中在所述吸收机构的所述外罩上设置有对应于所述一系列槽口的一对锁定突出部分，以使在所述吸收机构和所述第一安装构件之间提供棘轮效应连通。

24.根据权利要求23所述的能量吸收设备，其中所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分有选择地偏置成与所述棘轮的开口轮廓部的所述槽口相接合。

25.根据权利要求24所述的能量吸收设备，其中设置有锁定突出部分保持机构，以使所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分保持在非棘轮轮廓部的接合位置中，直到所述第一过度重力已经通过，此时所述锁定突出部分保持机构释放所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分，允许其与所述棘轮的轮廓部开口接合。

26.根据权利要求22到权利要求25中的任一项所述的能量吸收设备，其中所述重置机构包括弹性装置，所述弹性装置在一端固定到所述交通工具并在另一端固定到所述第二安装构件，使得在所述第一过度重力和所述第二过度重力期间，所述弹性装置被压缩，并且在所述第一过度重力和所述第二过度重力之间，所述弹性装置扩张以使所述第二安装构件以及因此使附接至其的所述吸收机构回到所述中间位置。

27.根据权利要求26所述的能量吸收设备，其中所述弹性装置包括气体支柱。

28.根据权利要求19到权利要求27中的任一项所述的能量吸收设备，其中所述第二安装构件包括滑动装置，所述滑动装置具有纵向槽，所述纵向槽用于在所述弹性装置的一端处将螺栓接纳在其中，且所述滑动装置环绕所述第一安装构件的至少部分。

29.一种保护交通工具乘客免受过度重力影响的方法，通过在发生于交通工具下方的爆炸期间吸收施加到交通工具上的能量来保护交通工具乘客免受过度重力影响，所述方法包括：

提供固定到所述交通工具的第一安装构件；

提供固定到乘客座椅的第二安装构件；

在所述第一安装构件和所述第二安装构件之间提供吸收机构；

通过允许所述第二安装构件从所述第二安装构件的初始位置沿着所述第一安装构件在第一吸收冲程中冲击，来吸收第一过度重力的一部分，

在所述第一过度重力经过后，使所述第二安装构件回到中间位置，所述中间位置至少部分地沿着由所述第二安装构件在所述第一吸收冲程期间行进的冲程距离；

相对于所述第一安装构件把所述第二安装构件锁定在所述中间位置；

通过允许所述第二安装构件从所述中间位置沿着所述第一安装构件在第二吸收冲程中冲击，来吸收第二过度重力的一部分。

30.根据权利要求29所述的方法，其中在所述第一安装构件和所述第二安装构件之间提供吸收机构的步骤包括：

提供衰减带、外罩以及保持在所述第一安装构件中并附接于所述第二安装构件的砧座，并在所述砧座之间交织所述衰减带，使得当所述交通工具遭受所述第一过度重力或所述第二过度重力时，所述衰减带弯曲并被拉动通过所述砧座，从而产生摩擦衰减力，所述摩擦衰减力控制所述座椅的第二安装构件相对于所述第一安装构件的运动以及因此控制所述座椅相对于所述交通工具的运动。

31.根据权利要求29或权利要求30所述的方法，其中把所述第二安装构件锁定在所述中间位置的步骤包括：

使至少锁定突出部分与设置在所述第一安装构件的一部分上的棘轮轮廓部相接合。

32.根据权利要求31所述的方法，还包括以下步骤：

使所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分保持在非棘轮轮廓部的接合位置中，直到所述第一过度重力已经通过，然后释放所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分，以允许所述锁定突出部分或每一个锁定突出部分与所述棘轮轮廓部相接合。

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