FI100198B - Murtuva ja pysäyttävä pylväs - Google Patents

Description

100198

Murtuva ja pysäyttävä pylväs Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen puusta valmistettu murtuva ja pysäyttävä pylväs 5 tievalaisimien, ilmajohtojen ja muiden vastaavien kannatte-lemiseksi.

Jäykät teiden varsilla olevat pylväät aiheuttavat turvallisuusriskin jos ajoneuvo suistuu tieltä ja törmää pylvää-10 seen. Tällaiset pylväät eivät murru tai taivu ajoneuvon tieltä ennen kuin erittäin suurilla törmäysnopeuksilla, joten ne pysäyttävät ajoneuvon äkisti ja murtuessaankin aiheuttavat erittäin suuren hetkellisen hidastuvuuden. Törmäys aiheuttaa erittäin suuria vaurioita ajoneuvoon ja 15 ajoneuvon vauriot johtavat yhdessä suuren hidastuvuuden kanssa helposti vakaviin henkilövahinkoihin. Liikenneturvallisuuden parantamiseksi jäykät pylväät pyritään korvaamaan useissa maissa törmäystilanteessa turvallisilla pylväillä.

• > 20

Turvalliset pylväät voidaan jakaa kolmeen eri luokkaan, jalustasta irtoaviin pylväisiin, murtuviin pylväisiin ja myötääviin pylväisiin. Jalustasta irtoavat pylväät on kiinnitetty maahan erillisen jalustan avulla. Pylväs kiinnittyy 25 jalustaan siten, että jalustan irtoamissuunta on oletetun törmäyssuunnan mukainen. Törmäystilanteessa jalustassa oleva sokka, kiinnityslevy tai vastaava kääntyy tai murtuu siten, että pylväs irtoaa jalustasta. Ratkaisu on kallis ja soveltuu siten parhaiten sellaisiin käyttökohteisiin, jois-30 sa tarvitaan metallipylväitä. Irtoava pylväs ei hidasta oleellisesti ajoneuvon nopeutta, joten törmäys pylvään « takana oleviin esteisiin tapahtuu hidastumatta. Jalustara-kenteet ovat usein sellaisia, että pylväs irtoaa suunnitellulla tavalla vain tiettyyn suuntaan tapahtuvan törmäyk-35 sen vaikutuksesta. Niinpä pylväs on asennettava tarkasti oletettuun törmäyssuuntaan nähden ja turvallisuutta lisäävä vaikutus on pienempi muista suunnista tulevilla törmäyksil- 2 100198 lä.

Murtuvat pylväät on suunniteltu siten, että ne murtuvat alaosastaan törmäyksessä. Murtuminen saadaan aikaan joko 5 koko pylvään sopivalla lujuusopillisella mitoituksella tai pylvään alaosaan sopivalle korkeudelle valmistetun murtuma-kohdan avulla. Pylvään murtumiseen kuluu energiaa, joten se hidastaa törmäävän ajoneuvon nopeutta. Nykyisin tunnetaan joitakin murtuvia pylvästyyppejä. Näistä murtuva liimapuu-10 pylväs on kartiomainen putki, joka on valmistettu kahdestatoista yhteenliimatusta puusäleestä. Tämä pylväs on symmetrinen, joten se murtuu aina samalla tavalla törmäyssuun-nasta riippumatta. Tämän rakenteen heikkoutena ovat pylvään voimakas sälöytyminen murtuessa ja korkea, metallipylvästä 15 vastaava hinta. Myös pylvään kulmikas, tavallisesta poikkeava muoto saattaa rajoittaa sen käyttöä.

.. Lujitemuovista valmistetun murtuvan pylvään suurin etu on : sen tunteettomuus lahoamiselle ja korroosiolle. Niiden 20 haittapuolena on oikean murtumislujuuden ja jäykkyyden yhdistäminen. Lujitemuovinen kuorirakenne on niin joustava, että riittävän helposti murtuva pylväs taipuu melko paljon kaapeleiden ja tuulen kuormituksesta. Tuulikuormat aiheuttavat mm. voimakasta valaisinten heilumista mikä heikentää 25 valaisua ja saattaa johtaa väsymismurtumiin. Komposiitti-pylväänkin hinta on melko korkea.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa 915641 on kuvattu murtuva pylväs, jossa tavalliseen täyspuiseen pylvääseen on 30 porattu pitkittäissuuntainen aksiaalinen kevennys pylvään alapäähän. Tällainen pylväs kantaa hyvin tarvittavat kuormat ja murtuu silti helposti törmäyksessä. Tällaisen murtuvan pylvään heikkoutena on sen vähäinen hidastusvaikutus törmäystilanteessa. Ajoneuvo saattaa jatkaa matkaansa 50 -35 100 metriä törmäyksen jälkeen, mistä aiheutuu vaaraa auton matkustajille ja törmäyskohdan takana oleville henkilöille 3 100198 ja rakenteille. Koska usein ajoradan rinnalla kulkee usein kevyen liikenteen väylä, pylvääseen törmännyt ajoneuvo jatkaa matkaansa hallitsemattomasti törmäyksen jälkeen kevyen liikenteen väylälle, jossa se mahdollisesti aiheut-5 taa uuden vaaratilanteen.

Liikenteelle kaikkein turvallisin pylvästyyppi on törmäyksessä taipuva pylväs. Nämä pylväät ovat yleensä teräksestä tai alumiinista valmistettuja putkia, joiden sisäpinnalle 10 on kiinnitetty tukielimiä taikka ristikkorakenteita. Törmäyksessä tukielimet irtoavat hallitusti emäputkesta ja pylväs taipuu ajoneuvon alle ja parhaassa tapauksessa pysäyttää ajoneuvon hallitusti kokonaan. Näitä pylväitä voidaan käyttää myös törmäyksenvaimentimina. Nämä pylväät ovat 15 erittäin kalliita, joten niitä voidaan käyttää vain vaativissa kohteissa, joissa ajoneuvo on välttämättä pysäytettävä ja hidastettava turvallisesti törmäystilanteessa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan edullinen ja 20 samalla törmäystilanteessa mahdollisimman turvallinen murtuva ja ajoneuvoa jarruttava kannatinpylväs valaisinten, johtojen ja vastaavien asentamista varten.

Aikaisemmassa suomalaisessa patenttihakemuksessa 924807 on 25 kuvattu väistyvä pylväs, joka on asennettu laipan varaan.

Pylväs on varustettu hidastusvaijerillä, joka kulkee hidas-tinelinten läpi. Hidastineliminä käytetään pylvääseen nähden poikittain porattuja reikiä joiden läpi vaijeri on sovitettu kulkemaan. Hidastusvaikutus syntyy kun voimak-30 kaasti mutkitteleva vaijeri kulkee jyrkkien poikittaisten reikien välille muodostuvien kulmien kautta. Vaijerin vaatima jarruvoima saadaan siten aikaan pylvään ja vaijerin välisen kitkan avulla. Vaihtoehtoisesti vaijeri voidaan vetää esimerkiksi metallipylväissä pylvääseen kiinnitetty-35 jen ahtaiden putkien läpi, jolloin jarruvoima syntyy vaijerin ja putkien välille. Tämän ratkaisun ongelmana on se, 4 100198 että jarruvoima on suurimmillaan törmäyshetkellä ja vähenee sitten nopeasti, vaikka turvallisen ajoneuvon hidastamisen kannalta jarruvoiman tulisi olla alussa hyvin pieni ja kasvaa sitten ajoneuvon nopeuden pienentyessä.

5

Keksintö perustuu siihen, että tunnetun kaltaiseen murtuvaan puupylvääseen porataan pituusakseliin nähden vinottai-sia reikiä, jotka risteilevät pylvään puolelta toiselle. Näiden reikien läpi sovitetaan kulkemaan vaijeri, jonka 10 alapää kiinnitetään pylvään maan alapuoliseen osaan ja jonka yläpäässä on ainakin yksi läpimitaltaan reikien halkaisijaa suurempi vetotuurna.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle pylväälle on 15 tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

” Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

20 . Keksintö mahdollistaa entistää laajemman pysäyttävien pylväiden käytön, koska pylvään valmistaminen on edullisempaa kuin metallisten myötäävien pylväiden. Pylvään ulkonäkö ei oleellisesti muutu, joten keksinnön mukaisia pylväitä voidaan käyttää kaikissa niissä kohteissa, joissa nykyisinkin 25 käytetään puupylvästä. Jarruvaijeri saadaan kulkemaan pylväässä täysin suojattuna eikä se pääse takertumaan kiinni kuljetuksen aikana. Tämä pylväs pysäyttää siihen törmänneen ajoneuvon turvallisesti ja pehmeästi, koska jarrutusvoima on törmäyksen alkuhetkellä pienin ja kasvaa progressiivi-30 sesti ajoneuvon työntäessä pylvästä eteenpäin. Siten henkilövahingot jäävät törmäyksessä vähäisiksi ja ajoneuvon vauriot pieniksi. Samoin on erittäin tärkeää, että ajoneuvo saadaan pysäytettyä melko lyhyellä matkalla, jolloin pylvään takana mahdollisesti oleville henkilöille ei aiheudu 35 vaaraa. Hallittu pysäyttäminen estää myös ajoneuvoa törmäämästä suurella nopeudella törroäyskohdan takana oleviin 5 100198 kiinteisiin esteisiin. Katkennut pylväs suojaa vaijeria, ja se ei pääse koskettamaan suoraan ajoneuvoon, mikä pienentää törmäyksessä syntyviä vaurioita.

5 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaisen pylvään suoritusmuotoa .

10

Kuvio 2 esittää yhtä keksinnön toteuttamiseen sopivaa veto-tuurnaa sivulta.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 tuurnaa edestä.

15

Kuvio 4 esittää keksinnön toteuttamiseen sopivaa vaijeria.

Kuviossa 1 on esitetty puupylväs 1, johon on tehty kevennys : 2, joka mahdollistaa pylvään hallitun murtumisen törmäyk- 20 sessä. Kevennys 2 tehdään poraamalla pylvään 1 pituussuuntainen reikä pylvään alapäähän, elikkä aihiopuun tyveen. Valmistusta varten valitaan sopivat ainespuut, jotka ovat riittävän oksattomia ja suoria. Jotta valmiin pylvään 1 alaosassa olevan seinämän paksuus s olisi riittävällä tark-25 kuudella sama koko kevennyksen 2 matkalla, aihiopuun on oltava suora. Aihion on oltava myös riittävän oksaton ainakin kevennyksen 2 pituudella 1, koska oksakohdat muuttavat puun lujuutta. Tasaisen seinämänpaksuuden s saavuttamiseksi aihiot on syytä lajitella myös paksuuden mukaan.

- 30

Kevennys 2 mitoitetaan siten, että pylväs 1 pystyy kantamaan kulloinkin vaadittavan kuorman ja samalla murtuu riittävän helposti törmäystilanteessa. Mitoitukseen tarvittavat rasitukset saadaan pylväitä käyttävien asiakkaiden kuormi-35 tustaulukoista. Kevennyksen 2 pituus 1 määrätään siten, että se ulottuu vähintään pylvään 1 maan sisälle tulevan 6 100198 asennuspituuden yläpuolelle, edullisesti niin paljon, että törmäyskohta osuu kevennyksen 2 alueelle. Yleisimmin käytettävä puupylvään paksuus on noin 200 mm. Murtumakevennyk-sen 2 mitoitusta on käsitelty tarkemmin hakijan aikaisem-5 massa hakemuksessa 915641, joka sisällytetään viitteenä tähän selitykseen.

Jarruvaijeria 12 varten pylväässä 1 on pituusakseliin nähden vinoon porattuja reikiä 4, jotka kulkevat likimain 10 pylvään 1 keskilinjan kautta pylvään läpi aina vuorottain vastakkaiselle puolelle. Ensimmäinen reikä 8 kulkee pylvään ulkopinnalta alaspäin kevennysonteloon 2. Seuraava reikä lähtee ensimmäisen reiän 8 yläpuolelta pienen välimatkan 14 päästä ylöspäin. Reiät 4, 8 on valmistettu samaan pylvään 1 15 pituusakselin kautta kulkevaan pitkittäissuuntaiseen tasoon. Reikiä 4 on useita pylvään mitalla ja ne on sijoitettu niin pieneen kulmaan pylvään 1 pituusakseliin nähden kuin on valmistusteknisesti mahdollista. Alimpien reikien halkaisija tehdään hieman pienemmäksi kuin ylempien reikien 20 halkaisija ja reikien kokonaismäärä on 7 - 10 kpl.

Näihin reikiin 4 sijoitetaan kuvion 4 mukainen jarruvaijeri 12. Vaijerin 12 yläpäähän on kiinnitetty ensimmäinen veto-tuurna 13 ja se kulkee toisen, kuviossa 4 kaaviollisesti 25 esitetyn vetotuurnan 14 läpi. Asennettaessa vaijeri pujotetaan ensin ylimpään reikään 3 ja ensimmäinen vetotuurna 13 työnnetään reiän sisään. Toinen vetotuurna 14 sijoitetaan esimerkiksi lyömällä ylhäältä katsottuna kolmannen reiän yläpäähän 5 ja vaijeri 12 pujotetaan sen läpi. Kun vaijeri 30 on pujotettu kaikkien reikien 4 läpi, se kiinnitetään pylvään ontossa tyvessä 2 olevaan poikittaiseen ankkuritappiin 7. Vaijeri liitetään esimerkiksi tavallisella puristusliit-timellä ja asennuksen helpottamiseksi kevennyksen sisään voidaan jättää hieman löysää vaijeri, joka tör-35 mäystilanteessa helpottaa ensimmäisen tuurnan 13 liikkeelle lähtöä.

7 100198

Pylväs 1 valmistetaan siten, että ensin porataan pituussuuntainen kevennys 2 ja seuraavaksi alin reikä 8 vaijeria 12 varten. Loput reiät 4 porataan vuorotellen tyvestä ylöspäin edeten. Reikien 4 ja pylvään 1 välisen terävän kulman 5 on oltava pienempi kuin 90°, jotta vaijeri kulkisi riittävän helposti reikien välisen kulman yli, koska hidastusvoi-ma on tarkoitus saada aikaan ainoastaan tuurnien 13, 14 vetovastuksen avulla eikä vaijerin kulkuvastuksella. Reikien 4 ja pylvään 1 välisen terävän kulman tulisi olla mie-10 luiten alle 45° ja mieluiten 10 - 15°. Koska terä pyrkii loivaan kulmaan porattaessa kääntymään pylvään suuntaiseksi, tätä pienemmät kulmat eivät ole valmistusteknisesti mahdollisia. Vaijerireiät 4 on pylvään ulkopinnassa yhdistetty uralla, joka on niin syvä, että vaijeri 12 sopii 15 kulkemaan tässä urassa pylvään ulkopinnan tason alapuolella. Tällä tavoin varmistetaan se, että vaijerista ei muodostu tarttuvia ulokkeita pylvääseen. Pylvään ulkopinnalla kulkeva vaijeri saattaa löystyä ja tarttua kiinni kuljetuksen aikana, mikä johtaa helposti pylvään vaurioitumiseen ja 20 hankaloittaa kuljetusta. Porausten jälkeen pylväs on valmis, ja se voidaan painekyllästää. Kyllästys voidaan tehdä vasta reikien poraamisen jälkeen, jotta varmistutaan reikien sisäpuolen suojaamiselta lahoamista vastaan. Reiät voi- . daan vielä täyttää esimerkiksi silikonilla tai epoksilla.

25

Tehdyissä kokeissa on havaittu edulliseksi seuraavan kaltainen pylvään 1 mitoitus. Tavallisesti pylväs 1 on noin 200 mm paksu ja seinämänpaksuus kevennyksen kohdalla 40 -60 mm. Kevennyksen 2 pituus lj on 3,3 m, jolloin törmäys-30 kohta osuu aina kevennyksen 2 kohdalle. Alimpien reikien, joita on 2 - 4, halkaisija on 12 mm ja ylempien reikien halkaisija 15 mm. Reikiä on yhteensä 6-12 kpl. Kevennyksen 2 loppupään ja ylhäältäpäin kolmannen reiän yläpään 5 välinen etäisyys 12 on 6 - 7 m ja kahden ylimmän reiän päi-35 den välinen etäisyys 13 1,5 m. Ensimmäisen vetotuurnan 13 halkaisija on tässä tapauksessa 16 mm ja toisen vetotuurnan 8 100198 14 halkaisija harjojen 10 uloimmalta kohdalta 25 mm. Vaijerin 12 halkaisijana on 12 mm ja sen murtolujuus on 6,5 tonnia. Tällä tavalla mitoitettu pylväs on kokeessa, jossa sitä vasten on vedetty 900 kg painava auto 60 km/h tun-5 tinopeudella, pysäyttänyt ajoneuvon jokaisella koekerralla.

On tietenkin selvää, että mitoitus voidaan tehdä monella muullakin tavalla keksinnön ajatuksesta poikkeamatta.

10 Törmäyksessä pylväs 1 toimii seuraavalla tavalla. Kun ajoneuvo osuu pylvääseen, pylväs katkeaa läheltä maan pintaa. Liikkuva ajoneuvo työntää pylvään tyveä edellään pylvään yläpään jäädessä sähkökaapelin kannattamaksi. Kun vaijeri 12 on kiristynyt, se nykäisee ensimmäisen vetotuurnan 13 15 liikkeelle ja tuurnan kulkuvastus alkaa jarruttaa ajoneuvon liikettä. Kun ensimmäinen vetotuurna 13 on kulkenut kahden ylimmän reiän läpi se vetää mukaansa toisen vetotuurnan 14 ja jarrutusvastus lisääntyy. Seuraavaksi vetotuurnat 13, 14 tulevat kohtaan 6, jossa vaijerireikien halkaisija pienenee 20 ja vastus lisääntyy edelleen ja vaijeri lopulta pysäyttää auton. Tällä tavalla ajoneuvo saadaan pehmeästi pysäytettyä tehokkaasti ja turvallisesti.

. Keksinnön mukainen pylväs voidaan tietenkin toteuttaa muul- 25 lakin tavoin. Vaijerireikien 4 lukumäärä ja halkaisijat voivat vaihdella ja vetotuurnia voi olla yksi tai enemmän kuin esimerkissä olleet kaksi. Tuurnien muoto ei sinänsä vaikuta keksinnön soveltamiseen. Keksintöä voidaan soveltaa muunkinlaisiin murtuviin pylväisiin kuin esimerkissä on 30 esitetty, esimerkiksi liimapuupylvääseen tai pylvääseen, johon on tehty murtokohta muuten kuin pituussuuntaisesti poraamalla.

ir

Claims (5)

100198

1. Puusta valmistettu ajoneuvon pysäyttävä murtuva pylväs (1) tievalaisimien, ilmajohtojen ja muiden vastaavien kan- 5 nattelemiseksi, jossa pylväässä on yhtenäinen runko-osa ja joka käsittää vaijerin (12), joka on kiinnitetty päästään pylvään (1) maan pinnan alapuolelle jäävään osaan, tunnettu 10 - ainakin yhdestä pylvään (1) pituusakseliin nähden vinosta vaijerireiästä (4), joka kulkee ehjän puuaineksen läpi pylvään (1) puolelta toiselle ja jonka kautta vaijeri (12) on sovitettu vapaana 15 kulkemaan, ja - ainakin yhdestä vaijerin (12) kiinnityskohtaan nähden sen vastakkaiseen päähän kiinnitetystä ve-totuurnasta (13), joka on muotoiltu siten, että se 20 ei mahdu vaijerireikään (4) aiheuttamatta muodon muutosta reiän (4) sisäpinnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pylväs (1), tunnet- . t u siitä, että vaijerireikiä (4) on useita ja vetotuurnia 25 (13, 14) on kaksi, jolloin toinen vetotuurna (149 on sijoi tettu eri reikään (5) kuin ensimmäinen vetotuurna.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pylväs, tunnettu siitä, että reikiä (4) on useita ja ainakin yhdellä niistä 30 eri kokoinen halkaisija kuin jollain muulla reiällä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pylväs, tunnettu siitä, että reikien (4) ja pylvään pituusakselin välinen terävä kulma on pienempi kuin 45° ja edullisimmin 10 - 15°. 35

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pylväs, tunnettu 100198 siitä, että peräkkäisten reikien (4) välillä on pieni välimatka (1,) , jolla välillä reiät on yhdistetty pylvään ulkopinnassa kulkevalla uralla, johon jarruvaijeri voidaan sovittaa. 5 II 100198