CN106661851A - 碰撞衰减器装置 - Google Patents

Abstract

用于在被车辆碰撞时吸收能量的装置，其包括背撑结构、延伸至该背撑结构的轨道、由该轨道上的多个间隔开的可独立移动的支撑件支撑的多个可塌缩管、以及稳定器结构，该稳定器结构在所述轨道上的支撑件移动和所述管塌缩的过程中在三个平面内稳定所述支撑件。

Description

碰撞衰减器装置

技术领域

本发明涉及用于在被车辆碰撞时吸收能量的装置。更具体地，该装置用作一种屏障，它通过该装置的一端来消散运动中的车辆在碰撞时的能量。

背景技术

众所周知的是，为了吸收车辆碰撞能量并最小化该碰撞对车辆、车辆乘员以及要保护的刚性结构(例如支柱、桥台、路灯杆等)的影响，在这些刚性结构附近设有通常被称为“防撞垫”或“碰撞衰减器”的碰撞吸收系统。

存在多种形式和类型的能量吸收屏障。

1998年12月22日授权的美国专利No.5,851,005公开了一种能量吸收屏障组件，其包括多对地面接合支撑立柱，这些立柱通过多个搭接侧板(overlapping side panels)彼此互连。所述侧板和立柱通过内部接合滑动而连接在一起，使得该屏障组件的末端处的碰撞能够引起所述立柱之间、所述侧板之间、以及所述立柱与所述侧板之间的相对运动。多个能量吸收金属板位于所述立柱之间并固定到所述立柱，所述多个能量吸收金属板被以如下方式构造：即，它们在车辆碰撞时以可控的方式塌缩(collapse)，从而吸收碰撞力。

2004年11月2日授权的美国专利No.6,811,144公开了用于在被车辆碰撞时吸收能量的装置，该装置包括可相对移动的竖直的、间隔开的支撑件，该支撑件支撑在所述支撑件之间延伸的模块。所述模块是可塌缩容器，其限定了可加压的内部。所述模块包括两个模块部分，该模块的侧壁在每个模块部分处形成截锥体。

线缆在该装置的前锚固结构和后锚固结构之间延伸并穿过所述支撑件内的线缆通道，所述线缆被设定尺寸，以在车辆迎面碰撞而导致施加适当的力时允许所述线缆和导向构件之间的可相对滑动的旋转。

所述支撑件为从地面向上延伸的钢支撑框架的形式。

还已知的是在可相对移动的支撑件之间使用细长构件(例如金属管)，当在车辆碰撞时向前的力(endwise force)被施加至该装置时，所述支撑件塌缩。然而，典型地，在这种布置结构中，各个管以及与所述管的末端接合的可移动支撑件的定位仅在一个平面内是稳定的。因此，偏心负载变成一个问题，并且，相邻支撑件之间的管不会被所述可相对移动的支撑件均匀地挤压。这导致所述管的不均匀的塌缩，从而引起稳定和碰撞控制问题，甚至该系统的失效。

发明内容

在本文所公开的装置中，与管的末端接合的可相对移动的支撑件在三个平面内是稳定的，所有三个矢量均被稳定以最小化偏心负载。这使得：当被挤压在相邻的支撑件之间时，所述相邻的支撑件之间的管沿着这些管的纵向轴线基本一致地塌缩。

该装置用于在被车辆碰撞时吸收能量，并且包括背撑结构，该背撑结构固定至地面并从地面向上延伸。

细长轨道沿着地面朝向所述支撑结构延伸。

多个支撑件被安装成沿着所述轨道独立地移动并从所述轨道向上延伸。所述支撑件彼此间隔开并与所述背撑结构间隔开。

多个细长的、可塌缩的中空金属管由相邻的支撑件支撑并在所述相邻的支撑件之间延伸，所述管的相反两端邻接所述相邻的支撑件。所述管的纵向轴线彼此平行地延伸并与所述轨道平行。

根据本发明，稳定器结构以可操作方式与所述轨道及所述支撑件相关联，以在三个平面内稳定所述支撑件，从而在该装置和车辆之间的碰撞时而使所述支撑件沿着轨道朝向背撑结构移动时防止所述支撑件的倾斜，由此，当所述可塌缩管中的每一个被挤压在所述相邻的支撑件之间时，所述相邻的支撑件之间的所述可塌缩管中的每一个将沿着其纵向轴线基本一致地塌缩。

通过参考下文的说明和附图，本发明其它的特征、优点和目的将变得明显。

附图说明

图1-6是示出了根据本发明的教导而构造的装置的透视图，其处于在被车辆(未示出)迎面碰撞该装置的鼻形片(nose piece)之后所呈现的多个连续的状态或阶段；

图7是分解透视图，示出了该装置完全组装之前的、该装置的结构部件；

图8是一定程度地示意的侧视图，示出了该装置的某些选择的结构部件，该装置的鼻形片和搭接侧板未被示出；

图9是沿着图8中的箭头9-9方向截取的放大正视图；

图10是图8中的双箭头点划线10-10所包围的、该装置的鼻形片框架的放大透视图，该鼻形片框架位于该装置的轨道(track rail)的远端处；

图11是沿着图8中的箭头11-11方向截取的放大正视图；

图12是图8中的双箭头点划线12-12所包围的结构的放大透视图；

图13是沿着图8中的箭头13-13方向截取的放大正视图；

图14是图8中的双箭头点划线14-14所包围的结构的放大透视图；

图15是沿着图8中的箭头15-15方向截取的放大正视图；

图16是图8中的双箭头点划线16-16所包围的结构的放大透视图；

图17是图8中的双箭头点划线17-17所包围的结构的放大透视图；

图18是图8中的双箭头点划线18-18所包围的背撑结构(backup structure)的放大透视图；

图19是塌缩管的放大透视图；

图20是最末端支撑件和短管的分解透视图；

图21是附接了多个管的最末端支撑件的底部透视图；

图22是管支撑件的第二实施例的立面图；

图23是第二实施例的透视图；

图24是管支撑件的第三实施例的立面图；并且

图25是第三实施例的透视图。

具体实施方式

图1-21示出了根据本发明的教导而构造的装置10。该装置10用于在被车辆碰撞时吸收能量。更具体地，该装置用作一种屏障，它通过该装置的一端来消散运动中的车辆在碰撞时的能量。

装置10包括刚性的背撑结构12，该背撑结构12被锚固至地面。在所示出的布置中，该背撑结构包括从基部16向上延伸的背撑结构框架14，该基部16通过任何适当的便利手段(例如锚固螺栓)牢固地固定至地面。

在所公开的实施例中，背撑结构框架14具有固定至该背撑结构框架14的侧板18。背撑结构12可以位于其所要保护的结构(未示出)的前方，这种结构例如是支柱、桥台、路灯杆、交通护栏或分隔物。包括两个平行导轨22的细长轨道沿着地面朝向所述背撑结构延伸。导轨22为工字梁，它通过所期望的任何适当的便利手段固定至地面，例如沿着所述导轨位于多个间隔开的位置上的导轨支撑垫板(rail support hold down plae)24。该轨道具有轨道远端26。工字梁导轨22的外凸缘分别用作上部细长导向件28和下部细长导向件30，该上部细长导向件28和下部细长导向件30限定了纵向通道32。所述导轨的顶表面34所起的作用将在下文中描述。

多个支撑件36被安装成沿着所述轨道独立地运动并从所述轨道向上延伸，这些支撑件彼此间隔开并与背撑结构12间隔开。

支撑件36包括刚性框架并且另外包括在所述框架上的支撑托架38。支撑托架38用于容纳并支撑在相邻的支撑件之间延伸的、细长可塌缩的中空金属管44的管端，该金属管的两个相反管端邻接所述相邻的支撑件。这些管44的纵向轴线彼此平行地延伸并与包括导轨22的所述轨道平行。

在所示出的布置中，管44具有四个侧面并具有正方形横截面构造。所述管适合由铝形成。在所示出的实施例中，在该装置的离背撑结构12最远的部分处，四个管位于相邻的支撑框架之间，而在该装置的离背撑结构最近的部分中，六个管44位于相邻的支撑件之间。可移除销40穿过相关的上托架和下托架38，以将这些管维持在托架上的恰当位置。

保持轮50的轮安装座46附接至支撑件36的刚性框架并从该刚性框架向下延伸。多个轮位于导轨22的向外延伸的下部凸缘30上并由凸缘30支撑，并且延伸到位于导轨的向外延伸的上部凸缘28和向外延伸的下部凸缘30之间的纵向通道内。在所示出的布置中，在每个轮安装座46上有两个轮50，这两个轮彼此间隔开。

轮安装座46还包括向内延伸的安装部56，由低摩擦材料(例如聚甲醛(POM)或聚四氟乙烯(PTFE))形成的板58连接到该安装部56，该板58能够与工字梁导轨22的上表面34接合。

在刚刚的段落中描述的上述结构元件用作稳定器结构，该稳定器结构以可操作方式与所述轨道及所述支撑件相关联，以在三个平面内稳定所述支撑件，从而在由于车辆碰撞该装置的远端而使所述支撑件沿着该轨道朝着背撑结构12移动时防止所述支撑件的倾斜，由此，当可塌缩管44被挤压在相邻支撑件之间时，所述相邻的支撑件36之间的可塌缩管44将沿着管44的纵向轴线基本一致地塌缩。

图1示出了碰撞之前的该装置的状态。图2示出了由于机动车或其它车辆与该装置在该装置的鼻形组件上发生碰撞时的、塌缩的初始阶段，该鼻形组件包括鼻形片62，该鼻形片62附接至鼻形片框架64，该鼻形片框架64通过轮和轮安装座以如上所述的方式相对于支撑件36连接至导轨22。取决于碰撞力，随后的碰撞阶段将如图3-6所示地发生，其中，发生了多组管44的相继塌缩。

图19示出了处于塌缩状态下的管44的状态。可以注意到，当被挤压在与之相关的相邻支撑件之间时，图19所示的管沿着其纵向轴线基本一致地塌缩。

更特别地，关于本发明的稳定器结构及其部件的操作，所述导轨和由轮安装座支撑的所述轮以及所述摩擦板结构防止所述支撑件向后或向前、向两侧或围绕竖直枢转轴线倾斜。也就是说，所述支撑件相对于X、Y和Z轴保持稳定。

在所示出的布置中，多个搭接侧板60连接至这些支撑件，并响应于这些支撑件沿着所述轨道朝向背撑结构12的移动而收缩。在碰撞衰减器中使用与支撑件连接的搭接侧板是已知的，但该搭接侧板与本发明的上述稳定结构的结合使用并不是已知的。

所述鼻形组件位于该装置的离所述背撑结构最远的末端处，并且，如上所述，该鼻形组件还安装在所述轨道上，并能够在被车辆碰撞时沿着所述轨道移动。图1示出了该鼻形组件处于其初始位置。在碰撞时，该鼻形组件将如箭头所示地朝向所述背撑结构移动，并且鼻形片框架64将碰撞最末端的支撑件68，该最末端的支撑件68支撑长度短的管44。支撑件68支撑朝向该鼻形组件突出的短管的端部。支撑件68还支撑在所述背撑结构的方向上延伸的常规尺寸管的一端。这些短管的远端通过子框架72连接在一起。在经由该鼻形组件而与所述最末端的支撑件碰撞时，最末端的支撑件68的这些短管将首先塌缩。

所述最末端的支撑件和所述背撑结构12包括振动吸收件70。这些振动吸收件还可用在支撑件36上。

图22-25示出了本发明的替代实施例，其中，与第一实施例(其中所述管的两个侧面竖直地布置并且另两个侧面水平地布置)相比，管44在其所有四个侧面相对于水平方向和竖直方向大致呈45度地布置的情况下被支撑。

Claims (16)

1.一种用于在被车辆碰撞时吸收能量的装置，所述装置包括以下部件的组合：

背撑结构，所述背撑结构固定至地面并从地面向上延伸；

细长的轨道，所述轨道沿着地面朝向所述背撑结构延伸；

多个支撑件，所述多个支撑件被安装成沿着所述轨道独立地移动并从所述轨道向上延伸，所述支撑件彼此间隔开并且与所述背撑结构间隔开；

多个细长的、可塌缩的中空金属管，所述金属管由相邻的支撑件支撑并在所述相邻的支撑件之间延伸，所述管的相反两端邻接所述相邻的支撑件，所述管的纵向轴线彼此平行地延伸并且与所述轨道平行；以及

稳定器结构，所述稳定器结构以可操作方式与所述轨道及所述支撑件相关联，以在三个平面内稳定所述支撑件，从而在由于所述装置和车辆之间的碰撞而使所述支撑件沿着所述轨道朝向所述背撑结构移动时防止所述支撑件的倾斜，由此，当所述可塌缩管中的每一个被挤压在所述相邻的支撑件之间时，所述相邻的支撑件之间的所述可塌缩管中的每一个将沿着所述可塌缩管的纵向轴线基本一致地塌缩。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述轨道包括彼此间隔开的两个平行的导轨，所述稳定器结构包括限定了所述导轨的结构的通道，以形成纵向通道。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述限定了结构的通道包括彼此间隔开的上部细长导向件和下部细长导向件。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述支撑件包括刚性框架，所述稳定器结构包括可旋转元件，所述可旋转元件附接至所述框架并支撑所述框架，并且在所述上部细长导向件和下部细长导向件之间位于所述纵向通道内。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述可旋转元件是位于所述下部细长导向件上并由所述下部细长导向件支撑的轮。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述稳定器结构还包括低摩擦板，所述低摩擦板附接至所述框架并能够与所述上部细长导向件接合。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述支撑件还包括在所述框架上的支撑托架，所述支撑托架容纳并支撑所述管的末端。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述管具有四个侧面并具有正方形横截面构造。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述管在所述管的两个侧面竖直地布置并且所述管的另两个侧面水平地布置的情况下被支撑。

10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述管在所述管的所有四个侧面相对于水平方向和竖直方向大致呈45度地布置的情况下被支撑。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括鼻形组件，所述鼻形组件与离所述背撑结构最远的所述支撑件间隔开，并且响应于车辆对所述鼻形组件的碰撞而朝向所述背撑结构移动。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述轨道附接至所述背撑结构。

13.根据权利要求1所述的装置，还包括多个搭接侧板，所述搭接侧板连接至所述支撑件，并响应于所述支撑件沿着所述轨道朝向所述背撑结构的移动而收缩。

14.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述背撑结构处的振动吸收件结构。

15.根据权利要求11所述的装置，其中，离所述背撑结构最远的所述支撑件包括支撑所述管的管支撑结构，在车辆碰撞所述鼻形组件之前，所述管的远管端与所述鼻形组件间隔开。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导轨为工字梁。