CN108312990B - 一种多管组合式缓冲防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多管组合式缓冲防撞装置，包括多个包含小径端和大径端的锥形管件，多个锥形管件呈正反向周期性排布以形成多胞组件，多胞组件的周向侧壁设有用于对锥形管件进行限位的限位板，多胞组件的上方设有与限位板配合的盖板，锥形管件的腔体内设有用于缓冲的填充物。应用本发明公开的多管组合式缓冲防撞装置，锥形管件可以有效降低初始峰值压缩力，使得压缩曲线更加平稳，通过多个锥形管件的紧凑组合增加管间相互作用提高能量吸收，通过限位板和盖板对多胞组件的位置进行限定，使其成为一个整体以使其移动方便。该装置结构简单，能够自行拆分扩展，适应不同面积、形状和弧度的保护区域，提高装置的通用性。

Description

一种多管组合式缓冲防撞装置

技术领域

本发明涉及防撞吸能技术领域，更具体地说，涉及一种多管组合式缓冲防撞吸能装置。

背景技术

不论对高速行驶的交通工具，还是对桥墩、建筑壁面等被撞对象，撞击都是造成其破坏的常见原因，设计合适的防撞吸能装置或措施一直是重要的工程议题。衡量吸能构件的表现有以下几个指标：(1)比吸收能，(2)较低的初始峰值压缩力，(3)稳定可重复的变形形态，一般是渐进式屈曲。薄壁金属管件由于具有比吸收能高、变形形态稳定、成本低等优点，被广泛应用于防撞吸能结构。近年来，随着车辆尾气排放标准的提高，以及逐渐普及的电动汽车中电池对重量和空间的占用，有必要研发具有更高比吸收能，同时更紧凑、更省空间的吸能结构。

实验、仿真和理论计算表明，多管构型的吸收能量大于组成它的各个单管的吸能总和，这是由于管和管之间的相互作用增加了能量耗散，达到了“1+1>2”的效果。已有的设计方案主要是在单个管件中插入隔板来得到多胞结构，或者通过焊接等方法将多个直管固结在一起得到多管构型。由于这种方法得到的构型是一个固定整体，其中的各个单管不能拆分重组，可扩展性较差，适应性低，且不可重复利用。另外，研究发现锥形管相对直管能显著降低初始峰值压缩力，并且变形更加稳定可重复，尤其对于倾斜撞击稳定性大大提高。但是现有技术中锥形管都作为单管装置使用，无法运用到多管装置中。

综上所述，如何有效改进现有防撞装置比吸收能不高、变形不稳定、以及结构不能拆分，可扩展性差等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多管组合式缓冲防撞装置，以解决现有防撞装置比吸收能不高、变形不稳定、以及可扩展性差等问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多管组合式缓冲防撞装置，包括多个包含小径端和大径端的锥形管件，多个锥形管件呈正反向周期性排布以形成多胞组件，所述多胞组件的周向侧壁设有用于对所述锥形管件进行限位的限位板，所述多胞组件的上方设有与所述限位板配合的盖板，所述锥形管件的腔体内设有用于缓冲的填充物。

优选地，所述多胞组件的下方设有底板，所述底板设有用于固定所述锥形管件的安装槽。

优选地，反向设置的所述锥形管件的小径端的中心与正向设置的所述锥形管件的中心连线所形成的正方形的中心重合。

优选地，反向设置的所述锥形管件的小径端的中心与正向设置的所述锥形管件的中心连线所形成的三角形的中心重合。

优选地，所述锥形管件具体为锥形圆管或锥形方管。

优选地，所述多胞组件包括多种锥角不同的锥形管件。

优选地，所述底板为弧形底板，所述弧形底板的凸面设置有所述锥形管件。

优选地，所述多个锥形管件沿水平方向呈正反向周期性排布以形成多胞组件，多层所述多胞组件沿竖直方向均匀设置以形成多胞体。

优选地，所述盖板、所述底板分别与所述限位板可拆卸的固定连接。

本发明提供的多管组合式缓冲防撞装置，包括多个包含小径端和大径端的锥形管件，多个锥形管件呈正反向周期性排布以形成多胞组件，多胞组件的周向侧壁设有用于对锥形管件进行限位的限位板，多胞组件的上方设有与限位板配合的盖板，锥形管件的腔体内设有用于缓冲的填充物。

应用本发明提供的多管组合式缓冲防撞装置，锥形管件可以有效降低初始峰值压缩力，使得压缩曲线更加平稳，通过多个锥形管件组合的形式增加管间相互作用提高能量吸收，通过限位板和盖板对多胞组件的位置进行限定，使其成为一个整体以使其移动方便。该装置结构简单，能够自行拆分扩展，具有较强通用性和可重复利用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的多胞组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的盖板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的底板的结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；

图6为本发明第三实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；

图7为本发明第四实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；

图8为本发明第五实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图。

附图中标记如下：

锥形管件1、限位板2、盖板3、底板4。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种多管组合式缓冲防撞装置，以解决现有防撞装置比吸收能不高、变形不稳定、以及可扩展性差等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的多管组合式缓冲防撞装置，包括多个包含小径端和大径端的锥形管件1，多个锥形管件1呈正反向周期性排布以形成多胞组件，以图1、2和3所示，图1为本发明实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的多胞组件的结构示意图；图3为本发明实施例提供的盖板3的结构示意图；可以理解的是，锥形管件1的小径端向上设置为正向，大径端向上设置为反向，将锥形管件1呈正反向布置，如一个反向锥形管件1的周向设置多个正向锥形管件1，具体的，正向锥形管件1的设置位置及个数可根据需要进行改变，且锥形管件1的锥角及直径可根据实际情况进行设置，多个锥形管件1之间可进行粘接固定，或者通过限位板2进行相应的固定，均在本发明的保护范围内。

多胞组件的周向侧壁设有用于对锥形管件1进行限位的限位板2，以对多胞组件的边界进行约束，通过限位板2沿多胞组件的周向侧壁进行包络以形成包络面，限位板2的内表面与边界处的锥形管件1相接触，限位板2也呈一定倾斜角，优选为整体构型的受撞击端比固定端面积小。且为了对多胞组件进行更好的限位，在多胞组件的上方设有与限位板2配合的盖板3，其中二者可通过卡接的方式进行固定，当然，在其他实施例中，也可以自行选择固定方式，锥形管件1的腔体内设有用于缓冲的填充物，优选地，填充物可具体为泡沫铝，以增加能量吸收和变形稳定性，可自行设置。

在使用时，一般将底部与待防护区域进行固定，该装置小径端形成上部自由的受撞击端面，大径端的底部为固定端面，在受撞击时，渐进式折叠变形由撞击端开始，向固定端扩展，利用多个锥形管件1交替排列、相互嵌合来组合成面积、形状、弧度可变的缓冲吸能层。

应用本发明提供的多管组合式缓冲防撞装置，锥形管件1可以有效降低初始峰值压缩力，使得压缩曲线更加平稳，通过多个锥形管件1组合的形式增加管间相互作用提高能量吸收，通过限位板2和盖板3对多胞组件的位置进行限定，使其成为一个整体以使其移动方便。该装置结构简单，能够自行拆分扩展，具有较强的通用性。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的盖板3的仰视结构示意图，具体的，为了对锥形管件1进行更好的固定，在多胞组件的下方设有底板4，底板4设有用于固定锥形管件1的安装槽。底板4一般与限位板2固定连接，如可通过卡接或者粘接等形式进行固定，当然，也可以在盖板3上相应位置的设置安装槽，可自行设置，底板4上设置有与排布后的锥形管件1相对应的安装槽，以对锥形管件1的位置进行限定。

在上述各实施例的基础上，如图1所示，图1为本发明一实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；反向设置的锥形管件1的小径端的中心与正向设置的锥形管件1的中心连线所形成的正方形的中心重合。即反向设置的锥形管件1的周向设置有四个正向设置的锥形管件1，在一种实施例中，锥形管件1的大径端直径为10mm，锥形管件1的小径端的直径为大径端的倍，反向锥形管件1与周围正向的锥形管件1接触，为紧凑型构型。

或者，如图5所示，图5为本发明另一实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；在上述各实施例中，也可以将反向设置的所述锥形管件1的小径端的中心与正向设置的所述锥形管件1的中心连线所形成的三角形的中心重合。锥形管件1的小径端的直径为大径端的直径的倍，在反向的锥形管件1的周向设置三个正向设置的锥形管件1。

在一种实施例中，如图6所示，图6为本发明第三实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；锥形管件1可具体为锥形方管或锥形圆管，二者的结构简单便于设置，反向设置的锥形管件1与周向正向设置的锥形管件1的各侧棱边相接触，正向锥形管件1的大径端和大径端之间无接触有间隔，正向锥形管件1的大端和反向锥形管件1的小径端间只有顶点接触，无边界接触。

在一种实施例中，如图7所示，图7为本发明第四实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；多胞组件包括多种不同锥角的锥形管件1。可根据待保护区域的形状和面积设置锥形管件1的数量，其中，限位板2与多胞组件可形成半圆腔体，可通过设置不同个数和位置的锥形管件1来满足需求。

在一种实施例中，如图8所示，图8为本发明第五实施例提供的一种多管组合式缓冲防撞装置的结构示意图；底板4为弧形底板，用于与带弧度的被保护区域表面相贴合。可根据待保护区域的弧度设置锥形管件1的排列和取向。

具体的，底板4为弧形底板，如图8所示，图8为本发明实施例提供的底板4的结构示意图。弧形底板4的凸面放置有锥形管件1。其中，固定端与受撞击端的排列疏紧程度不同，对于保护区域表面为外凸弧度，固定端是紧凑排列，受撞击端非紧凑排列，管和管之间有一定间隔。该整体多管构型的端部覆盖的底板4和盖板3也带弧度，假设被保护柱面的曲率半径为L，锥形管件1高度为H，则固定端和受撞击端覆盖底板4的弧度曲率半径分别为L和L+H。限位板2与锥形管件1相接触一面加工出相应凹印起定位管的作用，以便更好地定位每个锥形管，对于有弧度情况，固定端和受撞击端的凹印也有所不同，固定端凹印为紧凑排列的阵列，大圆和大圆圆心间距为大圆直径D，受撞击端的凹印为非紧凑排列阵列，大圆和大圆圆心间距沿弧度方向为沿垂直于弧度方向仍为D。

其中，也可以将正向和反向朝向的锥形管件1采用不同的锥角，以使固定端和受撞击端都是紧凑排列。假设被保护柱面的曲率半径为L，管高度为H，则固定端和受撞击端覆盖底板4和盖板3的弧度曲率半径分别为L和L+H。受撞击端的大圆直径为固定端大圆直径的倍，受撞击端的小圆直径也为固定端小圆直径的/>倍，从而反向朝向的锥形管件1的锥角要大于正向朝向的锥形管件1的锥角。这种方案优点是排列紧凑，管间相互作用较强，有利于增加能量吸收，缺点是需准备两种型号的锥形管，分别对应正向朝向和反向朝向，可根据需要自行进行设置。

进一步地，锥形管件1的锥角范围为10-14度，在其他实施例中，可自行设置锥角的范围。

更进一步地，多个锥形管件1沿水平方向呈正反向周期性排布以形成多胞组件，多层多胞组件沿竖直方向均匀设置以形成多层多胞体。由此设置，以根据待保护区域的保护级别和允许缓冲空间大小设置防撞缓冲装置高度，多层多胞组件可通过可拆卸的限位板和带固定槽的连接板来进行固定。

更进一步地，盖板3、底板4分别与限位板2可拆卸的固定连接，在受撞击后，可通过拆卸将各器件进行拆卸，其中可将未变形的锥形管件1进行回收，进行重复利用，以使得资源重复使用降低成本。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种多管组合式缓冲防撞装置，其特征在于，包括多个包含小径端和大径端的锥形管件，多个锥形管件呈正反向周期性排布以形成多胞组件，所述多胞组件的周向侧壁设有用于对所述锥形管件进行限位的限位板，所述多胞组件的上方设有与所述限位板配合的盖板，所述锥形管件的腔体内设有用于缓冲的填充物；并配置为：

多个锥形管件交替排列、相互嵌合组合成面积、形状、弧度可变的缓冲吸能层；

所述多胞组件的下方设有底板，所述底板设有用于固定所述锥形管件的安装槽；

反向设置的所述锥形管件的小径端的中心与正向设置的所述锥形管件的中心连线所形成的正方形的中心重合，或所形成的三角形的中心重合；

所述盖板、所述底板分别与所述限位板可拆卸的固定连接。

2.根据权利要求1所述的多管组合式缓冲防撞装置，其特征在于，所述锥形管件具体为锥形圆管或锥形方管。

3.根据权利要求1所述的多管组合式缓冲防撞装置，其特征在于，所述多胞组件包括多种锥角不同的锥形管件。

4.根据权利要求3所述的多管组合式缓冲防撞装置，其特征在于，所述底板为弧形底板，所述弧形底板的凸面设置有所述锥形管件。

5.根据权利要求1所述的多管组合式缓冲防撞装置，其特征在于，所述多个锥形管件沿水平方向呈正反向周期性排布以形成多胞组件，多层所述多胞组件沿竖直方向均匀设置以形成多胞体。