CN102826062A - 一种吸能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸能装置，包括一根胀杆和一根吸能管，所述胀杆置于所述吸能管内，所述凸部的硬度大于所述吸能管的硬度，所述胀杆的外侧壁上设有凸部，所述胀杆具有凸部处的外径大于所述吸能管的内径，所述胀杆通过所述凸部卡在所述吸能管的内侧壁上。采用上述结构的吸能装置，发生碰撞时，胀杆通过凸部对吸能管施加作用力，通过吸能管的塑性变形产生抵抗冲击的阻力，实现了平稳吸能；本发明结构简单，性能稳定，吸收能量效率高，不易失效。可以进一步在吸能管内侧壁表面涂有润滑剂，以保证胀杆和吸能管的动作效果。

Description

一种吸能装置
技术领域
本发明涉及安全领域，特别是一种缓冲吸能装置。
背景技术
现有的吸能缓冲装置大都是靠泡沫材料、蜂窝材料、薄板结构、波纹管结构、预制溃缩源方管结构的溃缩变形或气体、液体被压缩等实现吸能，其缺点是缓冲冲击不平稳，波动大，而且难以保证按设计状态溃缩，因而不能提供稳定可靠的防护性能。例如在汽车上，吸收汽车碰撞冲击能量主要靠吸能缓冲式保险杠、防撞梁、吸能盒及吸能缓冲式纵梁和车身等吸收，其中吸能盒连接在防撞梁和纵梁之间，当汽车前或后发生严重碰撞时，防撞梁受到强烈冲击，并将冲击力和能量传递到吸能盒，吸能盒在溃缩过程中产生抗冲击阻力，同时吸收冲击能量，以减轻对前、后纵梁及车身的冲击。而现有吸能盒按设计结构分类主要有预制溃缩源的方管结构、波纹管结构和筒状液气压缩吸能缓冲结构等，这些结构在实际碰撞中容易失效，很难按理想状态溃缩，严重影响吸能效果，且产生的抗冲击阻力波动较大，很难实现平稳吸能，严重影响其吸能效率和减缓冲击的效果，从而容易造成纵梁和车身变形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗冲击阻力平稳且具备良好导向性的吸能装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种吸能装置，包括一根胀杆和一根吸能管，所述胀杆置于所述吸能管内，所述胀杆的外侧壁上设有凸部，所述凸部的硬度大于所述吸能管的硬度，所述胀杆具有凸部处的外径大于所述吸能管的内径，所述胀杆通过所述凸部卡在所述吸能管的内侧壁上。
本发明的有益效果是：采用上述结构的吸能装置，发生碰撞时，胀杆通过凸部对吸能管施加作用力，吸能管发生塑性变形进而产生抵抗冲击的阻力，吸能管基本上呈等直径扩胀，实现了平稳吸能；另外由于胀杆置于吸能管内，这种结构使得胀杆受到轴向猛烈撞击时，基本保持在吸能管内轴向运动，因而也具备良好的导向性。本发明结构简单，性能稳定，吸收能量效果好，不易失效。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述吸能管的一端为喇叭形开口，所述凸部卡在该开口的内侧壁上。采用上述进一步方案的有益效果是，该喇叭形开口能保证从吸能管口扩胀时力的传递更加平稳，该喇叭形开口易于生产，结构简单，易于实现。
进一步，所述吸能管内侧壁上与所述凸部相接触的部分设有凹槽，所述凹槽与所述凸部的形状相配合。采用上述进一步方案的有益效果是，接触面积稳定，缓冲力的传递更平稳。
进一步，所述凸部为自胀杆外侧壁沿径向向外延伸的环状突起。采用上述进一步方案的有益效果是，使得对吸能管的扩胀力沿吸能管圆周更均匀、更平稳。
进一步，所述凸部为胀杆外侧壁上沿轴向方向设置的至少两个突起，所述各突起的高度沿远离吸能管的方向依次增大，高度最小的突起卡在所述吸能管的内侧壁上。采用上述进一步方案的有益效果是，形成多级溃缩结构，适用范围更广。
进一步，所述吸能管的内径与所述胀杆的直径相等。采用上述进一步方案的有益效果是，吸能管与胀杆配合更加紧密，因而导向性更好，即吸能装置能较好的按轴向溃缩。
进一步，所述吸能管内侧壁表面涂有润滑剂。采用上述进一步方案的有益效果是，吸能时，胀杆不与吸能管发生粘连，吸能阻力主要来自于吸能管的变形应力，胀杆在吸能管内受力状态稳定，因此进一步保证了抗冲击阻力更加平稳。
进一步，所述胀杆的长度大于所述吸能管的长度，所述胀杆的一部分露于所述吸能管外。采用上述进一步方案的有益效果是，胀杆置于吸能管外的部分使得碰撞力沿胀杆轴向传导，胀杆置于吸能管中的部分能够具有较好的导向作用，使得作用力沿轴向传播。
总之，采用本发明的吸能装置吸能平稳，通过吸能管发生的塑性变形提供较好的缓冲力，吸能效果好，且该吸能装置具有较好的导向性，成本较低，易于生产。
附图说明
图1为本发明主视剖面图；
图2为本发明实施例2主视剖面图；
图3为本发明实施例3俯视示意图；
图4为本发明实施例4主视剖面图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、胀杆，2、吸能管，3、凸部，4、自锁螺母。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：如图1所示，取一根壁厚均匀、具有良好塑性的吸能管2，所述吸能管2的横截面形状可以是圆形，也可以是多边形，吸能管2的内侧壁表面涂有润滑剂，所述润滑剂可选用干膜润滑剂等，以保证吸能管2扩胀时不与胀杆1发生粘连和摩擦力稳定，从而保证扩胀阻力稳定。
将所述吸能管2的一端冲出带有凹槽的喇叭形开口，并翻边或焊接法兰，从喇叭形开口端装入一根较长的胀杆1，胀杆1的一部分插入吸能管2内，另一部分露于吸能管2外，胀杆1的外侧壁上设有凸部3，凸部3可以优选为径向向外延伸的环状的突起，所述凸部3的硬度大于吸能管2的硬度，胀杆1具有凸部3处的外径大于吸能管2的内径，吸能管2的凹槽卡住凸部3，凸部3将胀杆1分为三段，即从发生碰撞端到凸部3之间的承力段、凸部3处的过盈段、和从凸部3到胀杆另一端为导向段。其中，在导向段，胀杆1的外径与吸能管2的内径为间隙配合，优选使胀杆1的外径与吸能管2的内径相适配，或胀杆1的外径略小于吸能管2的内径，这样的结构可保证吸能过程中，胀杆1能够沿吸能管2的轴线方向扩胀吸能管，使吸能更加平稳和充分；在过盈段，胀杆1的凸部3为光滑曲面，例如锥面、球面或弧面等，凸部3卡在吸能管的凹槽内，凹槽与凸部3的形状相配合，因此胀杆1和吸能管2通过相配合的凹槽和凸部3卡接后可获得适当的接触面积，吸能前保持胀杆和吸能管之间稳定连接，吸能时的扩胀力也更加均匀和平稳，吸能管2凹槽与凸部3相接触的部分为与上述光滑曲面相适配的形状，可以根据所需阻力的大小、吸能管2的塑性、吸能管材质的力学性能来确定凸部3过盈量的大小，胀杆1上凸部3可以是沿径向或轴向的一个或多个突起，为使扩胀更平稳，可优选为沿胀杆1外侧壁沿径向向外延伸的环状突起；在承力段，胀杆1用于传递从碰撞方向来的力和能量。当然，胀杆1可以是一体的，也可以由前述三个部分螺纹连接或焊接而成，最后在吸能管2没有喇叭口的一端用自锁螺母4将胀杆1相对吸能管2轴向拉紧固定，制成一个本发明所述的吸能装置。
当吸能装置受到强力冲击时，撞击力就会从承力段推动胀杆1，通过凸部3的作用迫使吸能管2内径扩胀，在此过程中把大量的动能转变为吸能管2的应变能，由于摩擦系数是常量，吸能管2等直径扩胀，吸能管2变形阻力接近于恒值，从而产生稳定抗冲击阻力，由于胀杆1在导向段的外径与吸能管2的内径可相等或略小于吸能管2的内径，使得凸部3能够沿吸能管2的轴向前进扩胀吸能管2，从而实现了吸能的平稳、可靠。
实施例2：与实施例1相比，不同之处在于，吸能管2由一根粗无缝钢管的一端和一根细无缝钢管的一端焊接得到，带有凸部3的胀杆1从粗无缝钢管内的一端插入，胀杆1凸部3处的外径小于粗无缝钢管的内径且大于细无缝钢管的内径，因此胀杆1插入粗无缝钢管内后通过凸部3卡在细无缝钢管的一端，得到本装置的第二种实施方式。
实施例3：与实施例1相比，不同之处在于，如图2所示，吸能管2为两根相同的截面为矩形的钢管，一根钢管的一端与另一根钢管的一端焊接在一起，且两根钢管呈垂直布置，即从俯视角度看形成“十字”形。胀杆1从一根钢管的一端在十字形的交点区域处插入，胀杆1上带有径向向外延伸的凸部3，并通过凸部3卡住另一根钢管，得到本发明的第三种实施方式。
实施例4：如图4所示，所述凸部3为胀杆1外侧壁上沿轴向方向设置的至少两个突起，各突起之间的轴向距离可根据实际情况变化，各突起的高度沿远离吸能管的方向依次增大，其中高度最小的突起卡在吸能管的内侧壁上，即距离吸能管2最近的第一个突起卡住吸能管口，其余距离卡接处越远的突起的高度越大，或者说该处胀杆的外径越大，这样当第一个突起溃缩吸能后，如果经过一段距离还未停止，那么第二个形状更大的突起进入吸能管口，将以更大的直径扩胀吸能管，这样可形成多级溃缩，进一步提升了吸能效果，也扩大了本发明的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种吸能装置，其特征在于：包括一根胀杆和一根吸能管，所述胀杆置于所述吸能管内，所述胀杆的外侧壁上设有凸部，所述凸部的硬度大于所述吸能管的硬度，所述胀杆具有凸部处的外径大于所述吸能管的内径，所述胀杆通过所述凸部卡在所述吸能管的内侧壁上。
2.根据权利要求1所述一种吸能装置，其特征在于：所述吸能管的一端为喇叭形开口，所述凸部卡在该开口的内侧壁上。
3.根据权利要求1所述一种吸能装置，其特征在于：所述吸能管内侧壁上与所述凸部相接触的部分设有凹槽，所述凹槽与所述凸部的形状相配合。
4.根据权利要求1所述一种吸能装置，其特征在于：所述凸部为自胀杆外侧壁沿径向向外延伸的环状突起。
5.根据权利要求1所述一种吸能装置，其特征在于：所述凸部为胀杆外侧壁上沿轴向方向设置的至少两个突起，所述各突起的高度沿远离吸能管的方向依次增大，高度最小的突起卡在所述吸能管的内侧壁上。
6.根据权利要求1所述一种吸能装置，其特征在于：所述吸能管的内径与所述胀杆的外径相等。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种吸能装置，其特征在于：所述吸能管内侧壁表面涂有润滑剂。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种吸能装置，其特征在于：所述胀杆的长度大于所述吸能管的长度，所述胀杆的一部分露于所述吸能管外。
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