CN113942538B - 横向吸能装置、被动安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道车辆安全防护技术领域，尤其涉及一种横向吸能装置及被动安全防护装置。横向吸能装置包括立柱，安装板；车辆碰撞时，所述安装板从所述立柱上脱落、后退；吸能件，沿所述安装板两侧分布有多个，车辆碰撞时，所述吸能件发生变形吸收碰撞能量；车体前端面上还设置有转向件，车辆碰撞时，将安装板受到的沿碰撞方向的碰撞力，转化为所述吸能件的轴向的压缩力，所述吸能件的变形方向平行于所述车体前端面，改变了原有吸能装置沿车体前端面纵向布置的方式；转向件的设置使得吸能件在车体前端面所在的平面内发生变形，极大地降低了对轨道车辆车体前端的空间要求，便于车体的设计。

Description

横向吸能装置、被动安全防护装置

技术领域

本发明属于轨道车辆安全防护技术领域，尤其涉及一种横向吸能装置、被动安全防护装置。

背景技术

近年来，民众对轨道车辆安全性的关注越来越高。随着技术的发展及仿真、试验能力的提升，轨道车辆车端被动安全防护系统发展迅速，各种新材料、新结构在轨道车辆被动安全防护系统中取得了应用。

吸能装置是轨道车辆被动安全防护系统重要零部件，安装在轨道车辆车体前端，一般与头车全自动钩缓装置串联安装、使用，共同实现车体前端的三级能量吸收，提升车辆的被动安全防护性能，保护司机和旅客的安全。

目前，国内外的轨道车辆的吸能装置都将吸能部件沿车辆碰撞方向布置，即纵向布置。吸能部件变形方向也为车辆碰撞方向，也就是纵向变形，虽然整体结构设置较为简单，方便产品设计、实现，也能保证车辆碰撞时，吸能部件能够有效、可靠地变形压缩、吸收碰撞能量。但值得注意的是，由于全自动钩缓装置和吸能装置的变形方向均为纵向，因此需要较长的变形行程，对轨道车辆车体前端空间要求较高。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种能够在垂直于车辆碰撞方向上变形的横向吸能装置、变形行程短的被动安全防护装置。

本发明提供一种横向吸能装置，设置于车体的前端面上，包括，

立柱，对称安装在所述车体前端面上；

安装板，其端部固定在所述立柱上，车辆碰撞时，所述安装板从所述立柱上脱落、后退；

吸能件，沿所述安装板两侧分布有多个，固定在所述车体前端面上，车辆碰撞时，所述吸能件发生变形吸收碰撞能量；

其中，

所述车体前端面上还设置有转向件，所述转向件设置于所述安装板和每个所述吸能件之间，车辆碰撞时，所述安装板受到的沿碰撞方向的碰撞力，通过所述转向件转化为所述吸能件的轴向的压缩力，所述吸能件的变形方向平行于所述车体前端面。

上述技术方案中，改变了吸能件的布置方式，沿车体前端面横向设置，改变了原有的沿车体前端面的纵向布置方式；转向件的设置使得吸能件在车体前端面所在的平面内发生变形，极大地降低了对轨道车辆车体前端的空间要求，便于车体的设计，同时，可以将轨道车辆的车体受力点均匀分配到其他位置，有利于车体强度的设计。

在本申请的一些实施例中，所述转向件包括导向滑轮及连接绳，所述导向滑轮的一端固定在所述车体前端面上，能将所述连接绳进行转向，所述连接绳一端固定在安装板上，另一端经所述导向滑轮转向后，穿过所述吸能件固定在所述吸能件远离所述导向滑轮的端面上，所述导向滑轮将连接绳受到的沿碰撞方向的纵向拉力转化为沿车体前端面分散的横向的拉力；碰撞时，所述安装板沿所述导向滑道向后移动，所述连接绳的一端受到向后的拉力随安装板后移，经过导向滑轮的转向作用，连接绳的另一端为吸能件提供横向压缩力，吸能件压缩变形吸收能量。

在本申请的一些实施例中，与所述安装板的边缘相对应的所述车体前端面向后方对称外延设置有导向滑道，碰撞时，所述安装板沿所述导向滑道向后移动。

在本申请的一些实施例中，所述安装板包括安装本体以及位于所述安装本体两侧的导向部，所述安装本体与所述导向部的连接处均匀设置有安装孔，所述安装板通过所述安装孔固定于所述立柱靠近所述车体前端面的端面上，且所述安装板与所述立柱为可断开的连接，车辆碰撞时，所述安装板从所述立柱上脱落、后退。

在本申请的一些实施例中，所述车体前端面上设置有与所述安装板形状相适配的安装口，所述安装口与所述导向部对应的位置设置有所述导向滑道，所述安装板后退时，使得所述导向部在所述导向滑道内移动。

在本申请的一些实施例中，所述吸能件为膨胀管，所述膨胀管远离所述导向滑轮的一端内部套置有加压锥，所述连接绳的一端穿过所述膨胀管后，固定在所述加压锥上，车辆碰撞时，连接绳的一端拉动加压锥，加压锥挤压膨胀管，膨胀管发生变形，吸收能量。

在本申请的一些实施例中，所述连接绳的两端设置有固化接头，所述连接绳穿过所述膨胀管后，其中一个所述固化接头固定在所述安装板上，另一个所述固化接头通过固定垫块固定在所述加压锥上。

在本申请的一些实施例中，所述转向件为齿轮结构、液压结构或杠杆结构的一种或几种。

在本申请的一些实施例中，所述吸能件为橡胶棒、橡胶块、蜂窝结构、折叠管、复合材料管的一种或几种。

本申请还提供一种被动安全防护装置，包括上述的横向吸能装置，还包括全自动钩缓装置，所述全自动钩缓装置安装在所述安装板的所述安装本体上；车辆碰撞时，所述全自动钩缓装置首先被完全压缩，成为刚性体，然后安装板从安装口脱落，沿导向滑轨移动，带动连接绳压缩吸能件进行变形吸能。

基于上述技术方案，本发明实施例中的横向吸能装置，改变了吸能件的布置方式，沿车体前端面横向设置，改变了原有的沿车体前端面的纵向布置方式；转向件的设置使得吸能件在车体前端面所在的平面内发生变形，极大地降低了对轨道车辆车体前端的纵向安装空间的要求，便于车体的设计，同时，可以将轨道车辆的车体受力点均匀分配到其他位置，有利于车体强度的设计；

横向吸能装置具有多个吸能件，可以将碰撞时的作用力平均分配到每个吸能件上，相对于原有的纵向压缩的吸能装置只能由单独的吸能件来实现，本发明有效的减小了单个吸能件的吸收能量，便于单个吸能件的设计及生产；

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一个实施例的横向吸能装置的立体结构示意图；

图2为图1所示实施例发生碰撞时的初始结构示意图；

图3为图1所示实施例碰撞过程继续结构示意图；

图4为图1所示实施例中安装板的主视结构示意图；

图5为图1所示实施例中车体前端面的结构示意图；

图6为图1所示实施例中膨胀管压缩的结构示意图；

图7为图1所示实施例中连接绳的结构示意图；

图8为本发明的另外一个实施例的转向件为齿轮齿条结构的立体结构示意图；

图9为本发明的另外一个实施例的转向件为液压结构的结构示意图；

图10为本发明的另外一个实施例的吸能件为块状结构的示意图。

图中：

10、车体前端面；11、导向滑道；12、安装口；13、固定孔；20、立柱；30、安装板；31、安装本体；32、导向部；33、安装孔；40、吸能件；41、加压锥；42、固定垫块；43、固定架；50、转向件；51、导向滑轮；511、转向面；52、连接绳；521、固化接头；60、全自动钩缓装置；71、转轴；72、主动齿轮；73、从动齿轮；74、第一齿条；75、第二齿条；76、液压油缸；77、活塞杆；78、软管；79、密封板；80、固定板；81、压缩板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，作为本发明的一个实施例的横向吸能装置，设置于车体前端面10上，包括，

立柱20，两个，竖向左右对称安装在车体前端面10上；

安装板30，其两端分别固定在两个立柱20上，车辆碰撞时，安装板30从立柱上20脱落、后退；

吸能件40，4个，左右对称安装板30的车体前端面10上，吸能件40的中心轴线平行于车体前端面10；车辆碰撞时，4个吸能件40同时受力发生变形吸收碰撞能量；

车体前端面10上还设置有转向件50，转向件50对应设置于安装板30和每个吸能件40之间，车辆碰撞时，安装板30受到的沿碰撞方向的碰撞力，通过转向件50转化为吸能件40的轴向的压缩力，吸能件40的轴向变形方向平行于车体前端面10。

上述实施例的横向吸能装置，改变了吸能件40的布置方式，使其沿车体前端面10横向设置，改变了原有的沿车体前端面10纵向布置的方式；吸能件40由原有的沿碰撞方向的纵向变形，变为平行于车体前端面10的横向变形，在本实施例中，车体前端面10平面结构，且垂直于车辆碰撞方向，由于转向件50的设置，使得吸能件40的变形方向平行于车辆前端面10，即在垂直于车辆碰撞方向的横向变形，极大地降低了对轨道车辆车体前端的纵向安装空间要求，便于车体的设计，同时，可以将轨道车辆的车体受力点均匀分配到其他位置，有利于车体强度的设计。本申请实施例的横向吸能装置也可设置在凸凹结构的车体前端面上。

在本发明的其他实施例中，立柱20也可以横向放置，上下对称安装在车体前端面10上，相应的安装板的上、下端部固定在立柱20上；也可以上下、左右均设置有立柱20，安装板的上、下、左、右端部四周固定在立柱20上。

碰撞能量由多个吸能件40共同吸收，而原来纵向压缩的吸能装置的碰撞力只能由单独的吸能件实现，有效地减小了单个吸能件吸收能量的数量，更方便单个吸能件的设计及生产。

如图1-3所示，转向件50包括导向滑轮51及连接绳52，在本实施例中，导向滑轮51为四分之一圆弧形结构，其转向面511为四分之一圆弧面，导向滑轮51的其中一个直角边固定在车体前端面10上；连接绳52一端固定在安装板30上，另一端经导向滑轮52转向后，穿过吸能件40后，固定在吸能件40远离导向滑轮52的端面上，为了使导向滑轮51能够平稳顺畅的对连接绳52进行转向，导向滑轮51的圆弧面背离吸能件40设置，固定在安装板30上的连接绳52受到向后的拉力，在转向面511的导向作用下，连接绳52的受力方向改变为垂直于碰撞方向的横向拉力，即导向滑轮51将连接绳52受到的沿碰撞方向的纵向拉力转化为沿车体前端面10分布的分散的横向的拉力。

车辆碰撞时，车辆为保证安装板30向后移动，不会直接掉落，与安装板30的左右边缘相对应的车体前端面10向后方对称外延设置有导向滑道11，碰撞时，安装板30从立柱20上脱落后，沿导向滑道11向后移动。连接绳52的一端受到向后的拉力随安装板30后移，经过导向滑轮51的转向作用，连接绳52的另一端为吸能件40提供横向压缩力，吸能件40压缩变形吸收能量。

如图4所示，安装板30包括安装本体31以及位于安装本体31两侧的导向部32，安装本体31与导向部32的连接处均匀设置有安装孔33，安装板30通过安装孔33固定于立柱20靠近车体前端面10的端面上，且与立柱20为可断开的连接，在本申请的一个实施例中，导向部32为凸出与安装本体31的条状结构，安装板30通过拉断螺栓34固定在立柱20上，车辆碰撞时，拉断螺栓34断裂，安装板30从立柱20上脱落、并沿导向滑道11后退。在本申请的另外一些实施例中，安装板30的脱落可采用其他方式，比如螺栓的剪切、以及安装板的剪切等。

如图5所示，车体前端面10上设置有与安装板30形状相适配的安装口12，安装口12与导向部32对应的位置设置有导向滑道11，在本申请的一个实施例中，滑道为槽状结构，与导向部32相适配，使得安装板30后退时，使得导向部32在导向滑道11内向后移动。在安装口12的两端对称设置有多个固定孔13，立柱20通过连接螺栓21固定在固定孔13上，当安装板30受到碰撞力的作用脱落时，立柱20仍固定在车体前端面10上。

如图6所示，在本申请的一个实施例中，吸能件40为膨胀管，膨胀管的中心轴线平行于车体前端面10，即膨胀管横向固定在车体前端面10上，如图1-3所示，本申请的一个实施例中，膨胀管与立柱20垂直设置，在其他实施例中，膨胀管可以在车体前端面10上沿任意方向布置；在本实施例中，膨胀管的两端通过固定架43固定在车体前端面10上，膨胀管远离导向滑轮51的一端内部套置有加压锥41，连接绳52的一端穿过膨胀管后，固定在加压锥4上；如图7所示，连接绳52的两端设置有固化接头521，其中一个固化接头521固定在安装板30上，连接绳52穿过安装板30、穿过导向滑轮51、膨胀管后，固化接头521通过固定垫块42固定在加压锥41上，车辆碰撞时，连接绳52的一端拉动加压锥41，加压锥41挤压膨胀管，膨胀管发生变形，吸收能量。

基于上述的横向吸能装置，本申请还提供一种被动安全防护装置，除包括上述的横向吸能装置，还包括全自动钩缓装置60，全自动钩缓装置60安装在安装板30的安装本体31上；车辆碰撞时，全自动钩缓装置60首先被完全压缩，成为刚性体，然后安装板30从安装口12脱落，沿导向滑轨11向后移动，带动连接绳52压缩吸能件40进行变形吸能。

碰撞过程中，横向吸能装置的工作过程如下：

如图1所示，在车辆日常运行过程中，横向吸能装置不动作，各零部件无碰撞吸能变形。

如图2所示，当碰撞事故发生时，全自动钩缓装置60首先被完全压缩，成为刚性体。

如图3所示，碰撞过程继续，在碰撞作用下，拉断螺栓34断裂，安装板30从立柱20上脱落，并沿车体前端面10后方的导向滑槽11向后运动。

如图6所示，安装板30后退，带动连接绳52向后运动，连接绳52在导向滑轮51上运动，由于导向滑轮51的转向作用，连接绳51将全自动钩缓装置60的纵向后退转换加压锥41的横向运动，使膨胀管发生变形，吸收碰撞能量。

在另外一个实施例中，转向件还可以采用齿轮齿条转向结构，如图8所示，立柱20的背面固定有转轴71，转轴71的一端固定有主动齿轮72、从动齿轮73，安装板30上固定有第一齿条74，第一齿条41垂直于安装板30，且第一齿条74与主动齿轮72啮合，膨胀管内部贯穿设置第二齿条75，第二齿条75的一端与加压锥41螺纹连接，第二齿条75的另一端与从动齿轮73啮合。当碰撞事故发生时，安装板30从立柱20上脱落，安装板30后退，带动第一齿条74同步向后移动，从而使主动齿轮72转动，转轴71随之转动，带动从动齿轮73转动，带动第二齿条75水平向右运动，由于第二齿条75与加压锥41固定，加压锥41向右移动，触发膨胀管发生变形，吸收能量。

在另外一个实施例中，液压结构作为转向件，如图9所示，液压油缸76设置在安装板30的后方，其中，液压油缸76的活塞杆77的一端固定在安装板30的背面，另一端伸入液压油缸76内部，液压油缸76内盛满液压油，其底部设置有排泄孔，排泄孔连接有软管78，膨胀管固定在车体前端面上，膨胀管的一端部设置有密封板79，加压锥41的一端开槽，另一端密封，密封板79位于加压锥41的开槽端。密封板79、加压锥41形成密闭的储油空间。软管的另一端穿过密封板79。碰撞发生时，安装板30从立柱20上脱落，安装板30后退，带动件活塞杆77在液压油缸76内移动，压缩液压油，液压油通过软管78转移至有密封板79加压锥41形成的密闭的储油空间内，随着液压力值的增大，推动加压锥41向右运动，触发膨胀管发生变形。

在本申请的另外一些实施例中，吸能件40可以采用蜂窝结构、泡沫结构、复合材料、折叠管、刨削压缩吸能结构来替代膨胀管。如图10所示，吸能件40的一端设置有压缩板81，一端设置有固定板80，连接绳52穿过吸能件40，连接绳52的两端设置有固化接头521，其中一个固化接头521固定在安装板30上，另一个固化接头521通过螺纹固定在压缩板81上，当碰撞发生时，安装板30带动连接绳52运动，压缩板81一起运动，吸能件40变形吸收能量。

其他能转移力的方向的结构均可作为本发明的转向件使用，在此不再一一举例说明。转向后，可将吸能件40的压缩方向转换为车体垂向方向或其他斜向方向、或平行于车体前端面10的任意方向均可改善纵向压缩的空间。

相比现有的吸能装置，本申请的横向吸能装置将吸能部件从沿轨道车辆车体纵向布置更改为沿车体方向横向布置，有效减少了全自动钩缓装置和吸能装置对车体纵向安装空间的要求，便于车体设计；

本申请的横向吸能装置的有多个吸能件进行能量吸收，而原来纵向压缩的吸能装置只能由单独的吸能部件进行能量吸收，横向吸能装置有效地减小了单个吸能件的能量吸收值，方便单个吸能部件的设计及生产。该横向吸能装置将作用力值均分到多个安装体上，更方便了车体的结构设计。

最后应当说明的是：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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种横向吸能装置，设置于车体的前端面上，其特征在于，包括，

立柱，对称安装在所述车体前端面上；

安装板，其端部固定在所述立柱上，车辆碰撞时，所述安装板从所述立柱上脱落、后退；

吸能件，沿所述安装板两侧分布有多个，固定在所述车体前端面上，车辆碰撞时，所述吸能件发生变形吸收碰撞能量；

其中，

所述车体前端面上还设置有转向件，所述转向件设置于所述安装板和每个所述吸能件之间，车辆碰撞时，所述安装板受到的沿碰撞方向的碰撞力，通过所述转向件转化为所述吸能件的轴向的压缩力，所述吸能件的变形方向平行于所述车体前端面。

2.根据权利要求1所述的横向吸能装置，其特征在于，所述转向件包括导向滑轮及连接绳，所述导向滑轮的一端固定在所述车体前端面上，能将所述连接绳进行转向，所述连接绳一端固定在安装板上，另一端经所述导向滑轮转向后，穿过所述吸能件固定在所述吸能件远离所述导向滑轮的端面上，所述导向滑轮将连接绳受到的沿碰撞方向的纵向拉力转化为沿车体前端面分散的横向的拉力。

3.根据权利要求2所述的横向吸能装置，其特征在于，与所述安装板的边缘相对应的所述车体前端面向后方对称外延设置有导向滑道，碰撞时，所述安装板沿所述导向滑道向后移动。

4.根据权利要求3所述的横向吸能装置，其特征在于，所述安装板包括安装本体以及位于所述安装本体两侧的导向部，所述安装本体与所述导向部的连接处均匀设置有安装孔，所述安装板通过所述安装孔固定于所述立柱靠近所述车体前端面的端面上，且所述安装板与所述立柱为可断开的连接。

5.根据权利要求4所述的横向吸能装置，其特征在于，所述车体前端面上设置有与所述安装板形状相适配的安装口，所述安装口与所述导向部对应的位置设置有所述导向滑道。

6.根据权利要求2所述的横向吸能装置，其特征在于，所述吸能件为膨胀管，所述膨胀管远离所述导向滑轮的一端内部套置有加压锥，所述连接绳的一端穿过所述膨胀管后，固定在所述加压锥上。

7.根据权利要求6所述的横向吸能装置，其特征在于，所述连接绳的两端设置有固化接头，所述连接绳穿过所述膨胀管后，其中一个所述固化接头固定在所述安装板上，另一个所述固化接头通过固定垫块固定在所述加压锥上。

8.根据权利要求1所述的横向吸能装置，其特征在于，所述转向件为齿轮结构、液压结构或杠杆结构的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的横向吸能装置，其特征在于，所述吸能件为橡胶棒、橡胶块、蜂窝结构、折叠管、复合材料管的一种或几种。

10.一种被动安全防护装置，其特征在于，包括权利要求1-9所述的任一项的横向吸能装置，还包括全自动钩缓装置，所述全自动钩缓装置安装在所述安装板的安装本体上。

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