CN108248534A - 车体吸能装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述车体吸能装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采用新的吸能结构与可流动的柔性胶体状材料。通过改变吸能材料的物理性能和吸能材料的物理状态来吸收能量，实现本申请所述的通过胶体的流动阻力来吸收因冲撞所产生的冲击能量。车体吸能装置具有一组连接且可相对滑动的运动部和密封腔，在密封腔中填充有固态吸能胶体；所述密封腔，通过数个供固态吸能胶体定向流动的泄流孔连通于胶体回收腔；固态吸能胶体受到挤压时，可从密封腔通过泄流孔流动至回收腔。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆用吸能装置，具体地设计有使用新的吸能材料和吸能方式，属于机械制造领域。
背景技术
在目前投入使用的各类车辆上，为降低车辆的意外碰撞、保护乘员安全和避免车辆受到较大的损坏，通常是在车辆端部的车钩上加装弹性能量吸收装置。如在车辆防爬装置的端部防爬齿后端连接有缓冲块和吸能块，以利用缓冲块内部空腔来向吸能块传递因车辆意外碰撞所产生的能量，达到利用缓冲块壳体在车体冲撞时的挤压变形来吸能的作用。
如高速动车组列车在碰撞安全性设计上更加严苛，做为碰撞吸能的重要部件,吸能器在吸能材料和吸能方式设计上已经是多种多样。现有设计的吸能器，吸能材料和吸能方式设计有以下几种：金属部件的折叠、金属部件的刨削、金属部件的膨胀、铝蜂窝的压缩、碳纤维/玻璃钢部件的粉碎等，都是通过改变部件的物理性能和物理状态来吸收能量，在增大吸能容量的基础上，现有的吸能结构各有优劣。
金属部件的折叠和铝蜂窝的压缩吸能结构，存在金属压缩比，需要留出较大空间为剩余材料所占用，空间要求较高，吸能容量受限；
金属部件的刨削、金属部件的膨胀对刨削的刀具和膨胀管的加工要求较高，吸能后的部件不可能再次利用，整体成本高。
碳纤维和玻璃钢部件的粉碎吸能材料在部件糊制工艺上要求较高，粉碎后部件对人与环境的污染较大。
因此现有上述吸能器结构，由于安装空间有限，弹性能量吸收装置的尺寸受限，其能量吸收的数值是比较低的，对于冲击速度为8km/h以上意外事故，是难以满足车辆意外撞击时的能量吸收要求的。车体本身仍会受到较大的冲击力，甚至会发生因相互顶撞而导致车厢向上堆起的严重后果，对乘客人身安全造成较大威胁。
有鉴于此，特提出本专利申请。
发明内容
本发明所述车体吸能装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采用新的吸能结构与可流动的柔性胶体状材料。由通过改变吸能材料的物理性能和吸能材料的物理状态(折叠、压缩、膨胀、粉碎)来吸收能量，实现本申请所述的通过胶体的流动阻力来吸收因冲撞所产生的冲击能量。
为实现上述发明目的，所述车体吸能装置具有一组连接且可相对滑动的运动部和密封腔，与现有技术的区别之处在于：
在密封腔中填充有固态吸能胶体；
所述密封腔，通过数个供固态吸能胶体定向流动的泄流孔连通于胶体回收腔；固态吸能胶体受到挤压时，可从密封腔通过泄流孔流动至回收腔。
如上述基本方案，新型吸能装置实现了一种新的固态胶体流动受阻吸能的吸能结构与方式。即通过固态胶体状吸能材料的流动受阻来吸收能量，改变了原有设计通过材料物理性能改变或者物理状态改变吸收能量的方式，吸能材料由原来的刚性材料改变为柔性材料。可以实现全空间压缩，无需考虑剩余材料占用的空间，吸能容量大，吸能后回收的胶体材料可以重复利用，节能减排，同时具有吸能过程稳定的特点。
进一步的改进方案是，车体吸能装置通过安装座固定连接于车体，即车体吸能装置的其他部件通过安装座形成一个整体组件。所述的泄流孔设置于安装座，即密封腔与胶体回收腔分置于安装座两侧。
为配合进入胶体回收腔的固态胶体状吸能材料，通过挤压空气进一步地消耗冲击能量，可在胶体回收腔上设置有数个排气孔，受到挤压的空气由形成狭小通道的排气孔排出。
更为优选的方案是，所述的运动部，其前端设置有防爬齿，可以防止因相互顶撞而导致车厢向上堆起的严重后果。
结合上述车体吸能装置的改进，基于相同的设计构思，本发明还实现了下述全新的车体吸能方法，即通过运动部挤压密封腔中的固态吸能胶体定向地受压穿过泄流孔，以吸收并消耗车辆之间因碰撞而产生的冲击能量。
本申请所提出的吸能材料为固态胶体状吸能材料，通过胶体状材料穿过狭窄区域的流动阻力来吸收碰撞冲击能量。吸能材料为可流动的固态胶体状材料，常态为稳定的固态，受力可流动。
运动部在特定的受力条件下，运动部才能启动挤压运动。固态吸能胶体在密封腔内受到挤压只能穿过设定的泄流孔，受阻吸能后进入胶体回收腔，吸能行程长，吸能容量大。
固态吸能胶体进入回收腔后可被重复使用，有利于节能减排。即固态吸能胶体在流动过程中自身对于能量的吸收。当瞬间冲撞而形成的较大能量，通过挤压固态吸能胶体穿过泄流孔时，由于泄流孔孔径可做得较小，因此固态吸能胶体的流速较小、受阻阻力就较大。
以上是主要的吸能方式，即通过流动阻力来吸收碰撞冲击形成的能量。
通过本申请提出的吸能装置，还可实现第二种辅助吸能方式，
回收腔中原有的空气，当被挤压也可形成对冲击能量的消耗。回收腔中的空气被流入的固态吸能胶体挤压，至少其部分被从排气孔排出，甚至是全部被排出。可将排气孔孔径设置地相对较小，因此空气受阻排出时能够吸收更多的能量，空气与固态吸能胶体所消耗的冲击能量就越多。同时，通过上述排气孔连续地排出回收腔中被挤压的空气，有利于缓冲对于其他机械刚性部件的冲击。
综上内容，所述车体吸能装置及其方法具有以下优点与有益效果：
1、所采用的吸能结构与方式，能够足够的吸能容量、吸能效果最大化，可以有效地保护车体不受损和防止出现车厢向上堆起的严重事故，保证车辆和乘客的安全。
2、吸能材料由原来的刚性材料改变为柔性材料，可以实现全空间压缩，无需考虑剩余材料占用的空间，吸能后回收的胶体材料可以重复利用，有利于节能减排。
3、整体结构稳定，同时吸能过程稳定，能够起到最大限度地保护车体与乘客安全。
附图说明
现结合以下附图对本发明做进一步地说明。
图1是所述车体吸能装置的结构示意图；
图2是所述吸能全过程示意图；
如图1和图2所示，固态吸能胶体1，运动部2，密封腔3，胶体回收腔4，安装座5，泄流孔6，排气孔7。
具体实施方式
实施例1，如图1所示，所述的车体吸能装置通过安装座5，整体地固定连接于车体。
车体吸能装置，具有一组连接且可相对滑动的运动部2和密封腔3，在密封腔3中填充有固态吸能胶体1；
密封腔3与胶体回收腔4分置于安装座5两侧，安装座5上设置有数个供固态吸能胶体1定向流动的泄流孔6；
在胶体回收腔4上设置有数个排气孔7；
运动部2的前端设置有防爬齿。
如图2所示，应用上述车体吸能装置的车体吸能方法，是通过运动部2挤压密封腔3中的固态吸能胶体1定向地受压穿过泄流孔6，以吸收并消耗车辆之间因碰撞而产生的冲击能量。
回收腔4中的空气被流入的固态吸能胶体1挤压，至少其部分被从排气孔7排出。
所述的固态吸能胶体1，可采用类似于橡皮泥的材料，此类物质受压后可形成多种形状且可以流动，在一定温度条件下其密度、表面硬度变化较小。能够满足透过泄流孔6受到阻力来吸收能量的使用要求。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种车体吸能装置，具有一组连接且可相对滑动的运动部(2)和密封腔(3)，其特征在于:在密封腔(3)中填充有固态吸能胶体(1)；
所述密封腔(3)，通过数个供固态吸能胶体(1)定向流动的泄流孔(6)连通于胶体回收腔(4)。
2.根据权利要求1所述的车体吸能装置，其特征在于:车体吸能装置通过安装座(5)固定连接于车体，所述的泄流孔(6)设置于安装座(5)。
3.根据权利要求1或2所述的车体吸能装置，其特征在于:在胶体回收腔(4)上设置有数个排气孔(7)。
4.根据权利要求3所述的车体吸能装置，其特征在于:所述的运动部(2)，其前端设置有防爬齿。
5.一种应用如权利要求1至4所述车体吸能装置的车体吸能方法，其特征在于:通过运动部(2)挤压密封腔(3)中的固态吸能胶体(1)定向地受压穿过泄流孔(6)，以吸收并消耗车辆之间因碰撞而产生的冲击能量。
6.根据权利要求5所述的车体吸能方法，其特征在于:回收腔(4)中的空气被流入的固态吸能胶体(1)挤压，至少其部分被从排气孔(7)排出。
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