CN113445452A - 一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，包括支撑导向模块、缓冲吸能模块和剪切挤胀吸能模块；支撑导向模块由可移动框架、波形护板、固定端和钢丝绳组成；缓冲吸能模块由竖直设置于可移动框架前的弧形鼻端组成；剪切挤胀吸能模块由剪切圆框、吸能部件和橡胶圈组成，剪切圆框设置于相邻可移动框架之间，吸能部件通过橡胶圈固定在剪切圆框的通孔内；当车辆与防撞垫发生碰撞时，剪切圆框中的第一圆框向第二圆框压缩，吸能部件发生剪切变形，同时第二圆框发生挤胀变形，实现剪切和挤胀双重吸能。本发明使得防撞垫在碰撞过程保持平稳、无回弹力且吸能效果好，吸能部件耗材小并且安装方便，具有成本低、重复使用率高、实用性强的优点。

Description

一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫

技术领域

本发明涉及道路交通安全设施领域，具体地，涉及一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫。

背景技术

近年来，我国对高速公路的安全防护装置越来越重视，特别是在汽车进入收费站和服务区前的匝道处、公路交通的分流处，由于车速过快，驾驶人员不能及时行驶在正确的道路上而撞向匝道或分流处的三角端，对车辆和乘员造成严重损害。因此，高速公路上的匝道和分流处使用可导向防撞垫进行防护，保障碰撞时乘员的安全及侧碰时车辆能够顺利导向。

目前，国内的可导向防撞垫主要是利用吸能部件的压溃变形来吸收碰撞能量，减缓车辆的冲击，从而降低碰撞时车辆和乘员的损害。这种吸能结构体积大，成本较高，且吸能容量较小，并且撞击后吸能部件整体压溃，需要全部更换，甚至在轻微碰撞时，吸能部件易发生变形，也需及时更换，不利于防撞垫的推广使用。

中国专利CN201921868711公开了一种新型组合式可导向防撞垫，包括导向机构、框架、吸能组件、吸能端头、支撑组件和波形板组；多个框架沿导向机构长度方向平行间隔安装在导向机构上；吸能组件安装在相邻两框架之间；吸能组件包括第一防阻块、第一吸能管、第二防阻块和两第一弧形板；吸能端头和支撑组件分别位于导向机构的相对两端，并与框架连接；波形板组沿导向机构长度方向布设，并与多个框架连接。该发明中吸能管、防阻块和弧形板的结合使得防撞垫具有较好的防护缓冲效果，在一定程度上减缓了车辆的冲击，但是该吸能组件结构较为复杂，碰撞时存在结构不稳定、吸能不均衡的缺点，难以对高速行驶的车辆进行有效地防护。

中国专利CN201910732410公开了一种缓冲吸能可导向防撞垫，所述防撞垫底部为导轨组件，导轨组件上方设置有多个矩形的支撑框架，支撑框架直立并纵向依次平行排布，底部配合导轨组件实现纵向滑动；相邻支撑框架之间设置有弹塑性耗能元件，弹塑性耗能元件的前后两端连接到支撑框架上；最前端的支撑框架前方设置有纳米流体耗能鼻首，纳米流体耗能鼻首前端呈弧形。该发明的结构通过压缩耗能、导向、拦截方式耗散较大能量，降低撞击力，具有较好的防撞吸能效果，但采用弹塑性元件作为缓冲结构，存在弹性释放造成二次碰撞的问题，极易对车辆和乘员造成损害。

发明内容

本发明的目的在于提供新型一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，以解决现有防撞垫防撞吸能效果不佳、成本高及二次利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，包括支撑导向模块、缓冲吸能模块、剪切挤胀吸能模块；当车辆与防撞垫发生碰撞时，支撑导向模块用于支撑防撞垫并使可移动框架在受到汽车碰撞后沿碰撞方向向固定端移动，缓冲吸能模块发生压溃形变，起防护缓冲的作用，剪切挤胀吸能模块中的剪切圆框逐级压缩，吸能部件发生剪切吸能同时第二圆框发生挤胀吸能，从而实现防撞垫在碰撞时逐级以剪切和挤胀吸能的方式不断吸收车辆的碰撞动能，并且保证碰撞时车辆平稳且防撞垫无回弹力。

所述支撑导向模块由可移动框架、波形护板、固定端和钢丝绳组成；所述可移动框架竖直设置；多个波形护板沿碰撞方向首尾搭接，并安装在可移动框架两侧；在波形护板凹谷处沿水平方向开设导向槽，且在导向槽内通过可移动螺栓连接可移动框架和波形护板；固定端固定在可移动框架末端；钢丝绳一端安装在可移动框架前端、另一端与固定端固定连接，并使可移动框架相互串联，从而使可移动框架在受到汽车碰撞后沿碰撞方向向固定端移动；所述缓冲吸能模块由沿碰撞方向竖直设置于可移动框架前端的弧形鼻端组成；所述弧形鼻端包括弧形板、侧板、空心圆柱、底板和反向导向标识，弧形板和空心圆柱连接在底板上，弧形板和空心圆柱之间由两块侧板连接，底板沿碰撞方向安装在首个可移动框架前端，弧形板上贴有醒目的反光导向标识；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述缓冲吸能模块发生压溃形变，能够实现良好的防护缓冲效果。

所述剪切挤胀吸能模块由剪切圆框、吸能部件和橡胶圈组成；剪切圆框沿碰撞方向设置于相邻可移动框架之间，吸能部件为上下封底的空心圆管，安装在剪切圆框的通孔内，并沿吸能部件的母线方向在通孔两侧通过橡胶圈固定；剪切圆框包括第一圆框、第二圆框、第一铁片、第二铁片和通孔；第一圆框末端和第二圆框前端沿碰撞方向内外搭叠，其重叠部分设有三组通孔，每组有四个且均匀设置在圆周面上；第一铁片和第二铁片平行于可移动框架两侧并且分别焊接在第一圆框前端和第二圆框末端；由于第一圆框和第二圆框非重叠部分的长度设置满足剪切变形所需的空间大小，使得吸能部件能够发生剪断变形；第一圆框和第二圆框等长且有直径差，当车辆与防撞垫发生碰撞时，剪切圆框首级的第一圆框向第二圆框压缩至完全重叠，使得第一圆框发生压挤变形，第二圆框发生挤胀变形吸收碰撞能量，并且继续沿碰撞方向向后一级的第一圆框和第二圆框压缩，逐级吸能，从而使得防撞垫实现剪切和挤胀双重吸能；在相邻可移动框架之间设置有多组剪切挤胀吸能模块，每组剪切挤胀吸能模块为一组吸能主体，每组吸能主体具有较好的结构稳定性和能量吸收效果。

所述吸能部件4是利用冲剪金属产生恒定的阻力来实现剪切吸能，第二圆框3-2是利用金属挤压变形和摩擦产生阻力来实现挤胀吸能；当车辆与防撞垫发生碰撞时，吸能部件4受到碰撞力发生剪断变形，同时第二圆框3-2发生挤胀变形，并且随着碰撞力的逐级传递，吸能部件4和第二圆框3-2以逐级剪断和挤胀的方式不断吸收车辆的碰撞动能，同时能够使碰撞时车辆平稳且防撞垫无回弹力。

优选地，当车辆与所述剪切吸能的可导向防撞垫发生碰撞后，剪切挤胀吸能模块中的剪切圆框完全压缩重叠，使用快速分离装置能够将第一圆框和第二圆框两者分离出来，可进行二次使用，极大地提高了防撞垫的实用性。

优选地，所述第一圆框和第二圆框分别通过第一铁片和第二铁片与可移动框架螺栓固定连接。

优选地，所述弧形鼻端中弧形板前端的反光导向标识用于指路导向。当车辆车速过快或夜间行驶时，能够使得驾驶人员提前知晓路况，有效降低发生事故的风险。

优选地，所述波形护板为三波式护板。当失控车辆侧碰防撞垫时，使得车辆能够顺利完成导向，而当失控车辆正碰防撞垫时，波形护板通过导向槽沿着碰撞方向滑动，有利于吸能部件对碰撞动能的吸收。

优选地，所述可移动框架、弧形鼻端、剪切圆框、吸能部件、波形护板和固定端的材料为钢材。

上述一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，与现有的防撞垫相比，其有益效果在于。

①剪切挤胀吸能。提出了一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，通过剪切挤胀吸能模块中的剪切圆框逐级压缩，使得吸能部件发生剪切吸能同时第二圆框发生挤胀吸能。在碰撞时，既能瞬时吸收车辆碰撞产生的巨大动能，又能使得防撞垫保持平稳且不会产生回弹的碰撞力。这种吸能结构能够实现剪切和挤胀双重吸能，极大地提高防撞垫的吸能效果。

②吸能部件耗材小且安装简单。吸能部件为圆柱形空心管，并通过橡胶圈固定，制造成本耗材量小且安装操作方便快捷。

③重复使用率高。该防撞垫与车辆发生碰撞后，由于橡胶圈对吸能部件起到定位的作用，不易发生变形，可多次回收重复使用；此外，第一圆框和第二圆框在轻度挤胀时也能够重复使用，从而减少了防撞垫的制造材料。

④实用性强。车辆与防撞垫发生碰撞后，第一圆框和第二圆框完全重叠，使用特定的快速分离装置能够将第一圆框和第二圆框两者分离出来，进行二次使用；分离后在通孔处可安装吸能部件，二次安装简单方便，极大地提高了防撞垫的实用性。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施例中可滑动框架的结构示意图。

图3是图1所示实施例中弧形鼻端的结构示意图。

图4是图1所示实施例中剪切挤胀吸能模块的结构示意图。

图5是图4所示结构中剪切圆框的结构示意图。

图6是图1所示实施例中波形护板的结构示意图。

图中：1可滑动框架，2弧形鼻端，2-1弧形板，2-2侧板，2-3空心圆柱，2-4底板，3剪切圆框，3-1第一圆框，3-2第二圆框，3-3第一铁片，3-4第二铁片，3-5通孔，4吸能部件，5波形护板，6固定端，7钢丝绳，8橡胶圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方法做进一步说明。

实施例1。

参见图1，一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，包括支撑导向模块、缓冲吸能模块、剪切挤胀吸能模块；所述支撑导向模块由移动框架1、波形护板5、固定端6和钢丝绳7组成，多个可移动框架1竖直设置，多个波形护板5沿碰撞方向首尾搭接，且安装在可移动框架1两侧，固定端6固定在可移动框架1末端，钢丝绳7一端安装在可移动框架1前端、另一端与固定端6固定连接，并使可移动框架1相互串联；所述缓冲吸能模块由沿碰撞方向竖直设置于可移动框架1前端的弧形鼻端2组成；所述剪切挤胀吸能模块由剪切圆框3、吸能部件4和橡胶圈8组成，剪切圆框3沿碰撞方向设置于相邻可移动框架1之间，吸能部件4通过橡胶圈8安装在剪切圆框3的通孔3-1内。

继续参见图2，所述可移动框架1沿碰撞方向竖直设置，且在可移动框架1的底部设置有导向孔，钢丝绳7通过导向孔使其相互串联，从而使可移动框架1在受到汽车碰撞后沿碰撞方向向固定端6移动；钢丝绳7的一端通过地脚螺栓与地面锚固，另一端通过螺栓与固定端6固定连接，固定端6通过地脚螺栓与地面锚固。

继续参见图3，所述弧形鼻端2包括弧形板2-1、侧板2-2、空心圆柱2-3、底板2-4和反向导向标识2-5，弧形鼻端2的组成部件通过焊接连接，弧形板2-1和空心圆柱2-3连接在底板2-4上，弧形板2-1和空心圆柱2-3之间由两块侧板2-2连接，底板2-4沿碰撞方向安装在首个可移动框架1前端，弧形板2-1上贴有醒目的反光导向标识2-5，当车辆车速过快或夜间行驶时，能够使得驾驶人员提前知晓路况，降低发生事故的风险；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述缓冲吸能模块发生压溃形变，能够实现良好的防护缓冲效果。

继续参见图4，剪切挤胀吸能模块中的剪切圆框3沿碰撞方向设置于相邻可移动框架1之间，吸能部件4为上下封底的圆柱形空心管，安装在剪切圆框3的通孔内，并沿吸能部件4的母线方向在通孔两侧通过橡胶圈8固定，吸能部件4制造成本耗材量小且安装操作方便快捷，此外，橡胶圈8对吸能部件4起到定位的作用，不发生变形，可多次回收重复使用；在相邻可移动框架1之间设置有多组剪切挤胀吸能模块，每组吸能模块为一组吸能主体，每组吸能主体具有较好的结构稳定性和能量吸收效果。

继续参见图5，剪切圆框3包括第一圆框3-1、第二圆框3-2、第一铁片3-3、第二铁片3-4和通孔3-5；第一圆框3-1末端和第二圆框3-2前端沿碰撞方向内外搭叠，其重叠部分设有三组通孔3-5，每组有四个且均匀设置在圆周面上；第一铁片3-3和第二铁片3-4平行于可移动框架1两侧并且分别焊接在第一圆框3-1前端和第二圆框3-2末端；由于第一圆框3-1和第二圆框3-2非重叠部分的长度设置满足剪切变形所需的空间大小，使得吸能部件4能够发生剪断变形；第一圆框3-1和第二圆框3-2等长且有直径差，当车辆与防撞垫发生碰撞时，剪切圆框3首级的第一圆框3-1向第二圆框3-2压缩至完全重叠，在压缩的过程中，第一圆框3-1受到压挤且第二圆框3-2受到挤胀，并且沿碰撞方向继续向后一级的第一圆框3-1和第二圆框3-2压缩，逐级吸能，从而使得防撞垫实现剪切和挤胀双重吸能。第一圆框3-1和第二圆框3-2完全重叠后，使用特定的快速分离装置能够将第一圆框3-1和第二圆框3-2两者分离出来，进行二次使用，极大地提高了防撞垫的实用性。

在本实例中，所述吸能部件4是利用冲剪金属产生恒定的阻力来实现剪切吸能，第二圆框3-2是利用金属挤压变形和摩擦产生阻力来实现挤胀吸能；在车辆与防撞垫发生碰撞时，吸能部件4受到碰撞力发生剪断变形，同时第二圆框3-2发生挤胀变形，随着碰撞力的逐级传递，吸能部件4和第二圆框3-2以逐级剪断和挤胀的方式实现防撞垫的剪切挤胀吸能。在碰撞时，既能瞬时吸收车辆碰撞产生的巨大动能，又能使得防撞垫保持平稳且不会产生回弹的碰撞力。此外，第一圆框3-1和第二圆框3-2在轻度挤胀时可重复使用，节省材料。这种吸能结构能够实现剪切和挤胀双重吸能，极大地提高防撞垫的吸能效果。

继续参见图6，所述波形护板5为三波护板，且沿碰撞方向首尾搭接安装在可移动框架1两侧；在波形护板5凹谷处沿水平方向开设导向槽5-1，且在导向槽5-1内通过可移动螺栓连接可移动框架1和波形护板5；当失控车辆侧碰防撞垫时，波形护板5使车辆能够顺利导向，而当失控车辆正碰防撞垫时，波形护板5通过导向槽5-1沿着碰撞方向滑动，有利于吸能部件4对碰撞动能的吸收。

在本实施例中，所述可移动框架1、弧形鼻端2、剪切圆框3、吸能部件4、波形护板5和固定端6的材料为钢材。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于：该防撞垫包括支撑导向模块、缓冲吸能模块、剪切挤胀吸能模块；所述支撑导向模块由可移动框架(1)、波形护板(5)、固定端(6)和钢丝绳(7)组成；所述可移动框架(1)竖直设置，多个波形护板(5)沿碰撞方向首尾搭接，并安装在可移动框架(1)两侧；在波形护板(5)凹谷处沿水平方向开设导向槽(5-1)，且在导向槽(5-1)内通过可移动螺栓连接可移动框架(1)和波形护板(5)；固定端(6)固定在可移动框架(1)末端；钢丝绳(7)一端安装在可移动框架(1)前端、另一端与固定端(6)固定连接，并使可移动框架(1)相互串联，从而使可移动框架(1)在受到汽车碰撞后沿碰撞方向向固定端(6)移动；

所述缓冲吸能模块由沿碰撞方向竖直设置于可移动框架(1)前端的弧形鼻端(2)组成；所述弧形鼻端(2)包括弧形板(2-1)、侧板(2-2)、空心圆柱(2-3)、底板(2-4)和反向导向标识(2-5)；弧形板(2-1)和空心圆柱(2-3)连接在底板(2-4)上，弧形板(2-1)和空心圆柱(2-3)之间由两块侧板(2-2)连接，底板(2-4)沿碰撞方向安装在首个可移动框架(1)前端，弧形板(2-1)上贴有醒目的反光导向标识(2-5)；当车辆与防撞垫发生碰撞时，所述缓冲吸能模块发生压溃形变，能够实现良好的防护缓冲效果；

所述剪切挤胀吸能模块由剪切圆框(3)、吸能部件(4)和橡胶圈(8)组成；剪切圆框(3)沿碰撞方向设置于相邻可移动框架(1)之间，吸能部件(4)为上下封底的空心圆管，安装在剪切圆框(3)的通孔(3-5)内，并沿吸能部件(4)的母线方向在通孔两侧通过橡胶圈(8)固定；所述剪切圆框(3)包括第一圆框(3-1)、第二圆框(3-2)、第一铁片(3-3)、第二铁片(3-4)和通孔(3-5)；第一圆框(3-1)末端和第二圆框(3-2)前端沿碰撞方向内外搭叠，其重叠部分设有三组通孔(3-5)，每组有四个且均匀设置在圆周面上；第一铁片(3-3)和第二铁片(3-4)平行于可移动框架(1)两侧并且分别焊接在第一圆框(3-1)前端和第二圆框(3-2)末端；由于第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)非重叠部分的长度设置满足剪切变形所需的空间大小，使得吸能部件(4)能够发生剪断变形；第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)等长且有直径差，当防撞垫受到碰撞时，剪切圆框(3)首级的第一圆框(3-1)向第二圆框(3-2)压缩至完全重叠，使得第一圆框(3-1)发生压挤变形，第二圆框(3-2)发生挤胀变形吸收碰撞能量，并且继续沿碰撞方向向后一级的第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)压缩，逐级吸能，从而使得防撞垫实现剪切和挤胀双重吸能；在相邻可移动框架(1)之间设有多组剪切挤胀吸能模块，每组吸能模块为一组吸能主体，每组吸能主体具有较好的结构稳定性和能量吸收效果。

2.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述吸能部件(4)是利用冲剪金属产生恒定的阻力来实现剪切吸能，第二圆框(3-2)是利用金属挤压变形和摩擦产生阻力来实现挤胀吸能；当车辆与防撞垫发生碰撞时，吸能部件(4)受到碰撞力发生剪断变形，同时第二圆框(3-2)发生挤胀变形，并且随着碰撞力的逐级传递，吸能部件(4)和第二圆框(3-2)以逐级剪断和挤胀的方式不断吸收车辆的碰撞动能，同时能够使碰撞时车辆平稳且防撞垫无回弹力。

3.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)完全重叠后，使用快速分离装置能够将第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)两者分离出来，进行二次使用，极大地提高了防撞垫的实用性。

4.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述第一圆框(3-1)和第二圆框(3-2)分别通过第一铁片(3-3)和第二铁片(3-4)与可移动框架(1)螺栓固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述反光导向标识(2-5)用于指引道路；当车辆车速过快或夜间行驶时，能够使得驾驶人员提前知晓路况，有效降低发生事故的风险。

6.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述波形护板(5)为三波式护板。

7.根据权利要求1所述的一种新型剪切挤胀吸能的可导向防撞垫，其特征在于，所述可移动框架(1)、弧形鼻端(2)、剪切圆框(3)、吸能部件(4)、波形护板(5)和固定端(6)的材料为钢材。

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