本發(fā)明涉及用于在被車輛碰撞時(shí)吸收能量的裝置。更具體地，該裝置用作一種屏障，它通過(guò)該裝置的一端來(lái)消散運(yùn)動(dòng)中的車輛在碰撞時(shí)的能量。

背景技術(shù)：

眾所周知的是，為了吸收車輛碰撞能量并最小化該碰撞對(duì)車輛、車輛乘員以及要保護(hù)的剛性結(jié)構(gòu)(例如支柱、橋臺(tái)、路燈桿等)的影響，在這些剛性結(jié)構(gòu)附近設(shè)有通常被稱為“防撞墊”或“碰撞衰減器”的碰撞吸收系統(tǒng)。

存在多種形式和類型的能量吸收屏障。

1998年12月22日授權(quán)的美國(guó)專利No.5,851,005公開了一種能量吸收屏障組件，其包括多對(duì)地面接合支撐立柱，這些立柱通過(guò)多個(gè)搭接側(cè)板(overlapping side panels)彼此互連。所述側(cè)板和立柱通過(guò)內(nèi)部接合滑動(dòng)而連接在一起，使得該屏障組件的末端處的碰撞能夠引起所述立柱之間、所述側(cè)板之間、以及所述立柱與所述側(cè)板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。多個(gè)能量吸收金屬板位于所述立柱之間并固定到所述立柱，所述多個(gè)能量吸收金屬板被以如下方式構(gòu)造：即，它們?cè)谲囕v碰撞時(shí)以可控的方式塌縮(collapse)，從而吸收碰撞力。

2004年11月2日授權(quán)的美國(guó)專利No.6,811,144公開了用于在被車輛碰撞時(shí)吸收能量的裝置，該裝置包括可相對(duì)移動(dòng)的豎直的、間隔開的支撐件，該支撐件支撐在所述支撐件之間延伸的模塊。所述模塊是可塌縮容器，其限定了可加壓的內(nèi)部。所述模塊包括兩個(gè)模塊部分，該模塊的側(cè)壁在每個(gè)模塊部分處形成截錐體。

線纜在該裝置的前錨固結(jié)構(gòu)和后錨固結(jié)構(gòu)之間延伸并穿過(guò)所述支撐件內(nèi)的線纜通道，所述線纜被設(shè)定尺寸，以在車輛迎面碰撞而導(dǎo)致施加適當(dāng)?shù)牧r(shí)允許所述線纜和導(dǎo)向構(gòu)件之間的可相對(duì)滑動(dòng)的旋轉(zhuǎn)。

所述支撐件為從地面向上延伸的鋼支撐框架的形式。

還已知的是在可相對(duì)移動(dòng)的支撐件之間使用細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如金屬管)，當(dāng)在車輛碰撞時(shí)向前的力(endwise force)被施加至該裝置時(shí)，所述支撐件塌縮。然而，典型地，在這種布置結(jié)構(gòu)中，各個(gè)管以及與所述管的末端接合的可移動(dòng)支撐件的定位僅在一個(gè)平面內(nèi)是穩(wěn)定的。因此，偏心負(fù)載變成一個(gè)問(wèn)題，并且，相鄰支撐件之間的管不會(huì)被所述可相對(duì)移動(dòng)的支撐件均勻地?cái)D壓。這導(dǎo)致所述管的不均勻的塌縮，從而引起穩(wěn)定和碰撞控制問(wèn)題，甚至該系統(tǒng)的失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本文所公開的裝置中，與管的末端接合的可相對(duì)移動(dòng)的支撐件在三個(gè)平面內(nèi)是穩(wěn)定的，所有三個(gè)矢量均被穩(wěn)定以最小化偏心負(fù)載。這使得：當(dāng)被擠壓在相鄰的支撐件之間時(shí)，所述相鄰的支撐件之間的管沿著這些管的縱向軸線基本一致地塌縮。

該裝置用于在被車輛碰撞時(shí)吸收能量，并且包括背撐結(jié)構(gòu)，該背撐結(jié)構(gòu)固定至地面并從地面向上延伸。

細(xì)長(zhǎng)軌道沿著地面朝向所述支撐結(jié)構(gòu)延伸。

多個(gè)支撐件被安裝成沿著所述軌道獨(dú)立地移動(dòng)并從所述軌道向上延伸。所述支撐件彼此間隔開并與所述背撐結(jié)構(gòu)間隔開。

多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、可塌縮的中空金屬管由相鄰的支撐件支撐并在所述相鄰的支撐件之間延伸，所述管的相反兩端鄰接所述相鄰的支撐件。所述管的縱向軸線彼此平行地延伸并與所述軌道平行。

根據(jù)本發(fā)明，穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)以可操作方式與所述軌道及所述支撐件相關(guān)聯(lián)，以在三個(gè)平面內(nèi)穩(wěn)定所述支撐件，從而在該裝置和車輛之間的碰撞時(shí)而使所述支撐件沿著軌道朝向背撐結(jié)構(gòu)移動(dòng)時(shí)防止所述支撐件的傾斜，由此，當(dāng)所述可塌縮管中的每一個(gè)被擠壓在所述相鄰的支撐件之間時(shí)，所述相鄰的支撐件之間的所述可塌縮管中的每一個(gè)將沿著其縱向軸線基本一致地塌縮。

通過(guò)參考下文的說(shuō)明和附圖，本發(fā)明其它的特征、優(yōu)點(diǎn)和目的將變得明顯。

附圖說(shuō)明

圖1-6是示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而構(gòu)造的裝置的透視圖，其處于在被車輛(未示出)迎面碰撞該裝置的鼻形片(nose piece)之后所呈現(xiàn)的多個(gè)連續(xù)的狀態(tài)或階段；

圖7是分解透視圖，示出了該裝置完全組裝之前的、該裝置的結(jié)構(gòu)部件；

圖8是一定程度地示意的側(cè)視圖，示出了該裝置的某些選擇的結(jié)構(gòu)部件，該裝置的鼻形片和搭接側(cè)板未被示出；

圖9是沿著圖8中的箭頭9-9方向截取的放大正視圖；

圖10是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線10-10所包圍的、該裝置的鼻形片框架的放大透視圖，該鼻形片框架位于該裝置的軌道(track rail)的遠(yuǎn)端處；

圖11是沿著圖8中的箭頭11-11方向截取的放大正視圖；

圖12是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線12-12所包圍的結(jié)構(gòu)的放大透視圖；

圖13是沿著圖8中的箭頭13-13方向截取的放大正視圖；

圖14是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線14-14所包圍的結(jié)構(gòu)的放大透視圖；

圖15是沿著圖8中的箭頭15-15方向截取的放大正視圖；

圖16是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線16-16所包圍的結(jié)構(gòu)的放大透視圖；

圖17是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線17-17所包圍的結(jié)構(gòu)的放大透視圖；

圖18是圖8中的雙箭頭點(diǎn)劃線18-18所包圍的背撐結(jié)構(gòu)(backup structure)的放大透視圖；

圖19是塌縮管的放大透視圖；

圖20是最末端支撐件和短管的分解透視圖；

圖21是附接了多個(gè)管的最末端支撐件的底部透視圖；

圖22是管支撐件的第二實(shí)施例的立面圖；

圖23是第二實(shí)施例的透視圖；

圖24是管支撐件的第三實(shí)施例的立面圖；并且

圖25是第三實(shí)施例的透視圖。

具體實(shí)施方式

圖1-21示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而構(gòu)造的裝置10。該裝置10用于在被車輛碰撞時(shí)吸收能量。更具體地，該裝置用作一種屏障，它通過(guò)該裝置的一端來(lái)消散運(yùn)動(dòng)中的車輛在碰撞時(shí)的能量。

裝置10包括剛性的背撐結(jié)構(gòu)12，該背撐結(jié)構(gòu)12被錨固至地面。在所示出的布置中，該背撐結(jié)構(gòu)包括從基部16向上延伸的背撐結(jié)構(gòu)框架14，該基部16通過(guò)任何適當(dāng)?shù)谋憷侄?例如錨固螺栓)牢固地固定至地面。

在所公開的實(shí)施例中，背撐結(jié)構(gòu)框架14具有固定至該背撐結(jié)構(gòu)框架14的側(cè)板18。背撐結(jié)構(gòu)12可以位于其所要保護(hù)的結(jié)構(gòu)(未示出)的前方，這種結(jié)構(gòu)例如是支柱、橋臺(tái)、路燈桿、交通護(hù)欄或分隔物。包括兩個(gè)平行導(dǎo)軌22的細(xì)長(zhǎng)軌道沿著地面朝向所述背撐結(jié)構(gòu)延伸。導(dǎo)軌22為工字梁，它通過(guò)所期望的任何適當(dāng)?shù)谋憷侄喂潭ㄖ恋孛妫缪刂鰧?dǎo)軌位于多個(gè)間隔開的位置上的導(dǎo)軌支撐墊板(rail support hold down plae)24。該軌道具有軌道遠(yuǎn)端26。工字梁導(dǎo)軌22的外凸緣分別用作上部細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向件28和下部細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向件30，該上部細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向件28和下部細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向件30限定了縱向通道32。所述導(dǎo)軌的頂表面34所起的作用將在下文中描述。

多個(gè)支撐件36被安裝成沿著所述軌道獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)并從所述軌道向上延伸，這些支撐件彼此間隔開并與背撐結(jié)構(gòu)12間隔開。

支撐件36包括剛性框架并且另外包括在所述框架上的支撐托架38。支撐托架38用于容納并支撐在相鄰的支撐件之間延伸的、細(xì)長(zhǎng)可塌縮的中空金屬管44的管端，該金屬管的兩個(gè)相反管端鄰接所述相鄰的支撐件。這些管44的縱向軸線彼此平行地延伸并與包括導(dǎo)軌22的所述軌道平行。

在所示出的布置中，管44具有四個(gè)側(cè)面并具有正方形橫截面構(gòu)造。所述管適合由鋁形成。在所示出的實(shí)施例中，在該裝置的離背撐結(jié)構(gòu)12最遠(yuǎn)的部分處，四個(gè)管位于相鄰的支撐框架之間，而在該裝置的離背撐結(jié)構(gòu)最近的部分中，六個(gè)管44位于相鄰的支撐件之間?？梢瞥N40穿過(guò)相關(guān)的上托架和下托架38，以將這些管維持在托架上的恰當(dāng)位置。

保持輪50的輪安裝座46附接至支撐件36的剛性框架并從該剛性框架向下延伸。多個(gè)輪位于導(dǎo)軌22的向外延伸的下部凸緣30上并由凸緣30支撐，并且延伸到位于導(dǎo)軌的向外延伸的上部凸緣28和向外延伸的下部凸緣30之間的縱向通道內(nèi)。在所示出的布置中，在每個(gè)輪安裝座46上有兩個(gè)輪50，這兩個(gè)輪彼此間隔開。

輪安裝座46還包括向內(nèi)延伸的安裝部56，由低摩擦材料(例如聚甲醛(POM)或聚四氟乙烯(PTFE))形成的板58連接到該安裝部56，該板58能夠與工字梁導(dǎo)軌22的上表面34接合。

在剛剛的段落中描述的上述結(jié)構(gòu)元件用作穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)，該穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)以可操作方式與所述軌道及所述支撐件相關(guān)聯(lián)，以在三個(gè)平面內(nèi)穩(wěn)定所述支撐件，從而在由于車輛碰撞該裝置的遠(yuǎn)端而使所述支撐件沿著該軌道朝著背撐結(jié)構(gòu)12移動(dòng)時(shí)防止所述支撐件的傾斜，由此，當(dāng)可塌縮管44被擠壓在相鄰支撐件之間時(shí)，所述相鄰的支撐件36之間的可塌縮管44將沿著管44的縱向軸線基本一致地塌縮。

圖1示出了碰撞之前的該裝置的狀態(tài)。圖2示出了由于機(jī)動(dòng)車或其它車輛與該裝置在該裝置的鼻形組件上發(fā)生碰撞時(shí)的、塌縮的初始階段，該鼻形組件包括鼻形片62，該鼻形片62附接至鼻形片框架64，該鼻形片框架64通過(guò)輪和輪安裝座以如上所述的方式相對(duì)于支撐件36連接至導(dǎo)軌22。取決于碰撞力，隨后的碰撞階段將如圖3-6所示地發(fā)生，其中，發(fā)生了多組管44的相繼塌縮。

圖19示出了處于塌縮狀態(tài)下的管44的狀態(tài)。可以注意到，當(dāng)被擠壓在與之相關(guān)的相鄰支撐件之間時(shí)，圖19所示的管沿著其縱向軸線基本一致地塌縮。

更特別地，關(guān)于本發(fā)明的穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)及其部件的操作，所述導(dǎo)軌和由輪安裝座支撐的所述輪以及所述摩擦板結(jié)構(gòu)防止所述支撐件向后或向前、向兩側(cè)或圍繞豎直樞轉(zhuǎn)軸線傾斜。也就是說(shuō)，所述支撐件相對(duì)于X、Y和Z軸保持穩(wěn)定。

在所示出的布置中，多個(gè)搭接側(cè)板60連接至這些支撐件，并響應(yīng)于這些支撐件沿著所述軌道朝向背撐結(jié)構(gòu)12的移動(dòng)而收縮。在碰撞衰減器中使用與支撐件連接的搭接側(cè)板是已知的，但該搭接側(cè)板與本發(fā)明的上述穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的結(jié)合使用并不是已知的。

所述鼻形組件位于該裝置的離所述背撐結(jié)構(gòu)最遠(yuǎn)的末端處，并且，如上所述，該鼻形組件還安裝在所述軌道上，并能夠在被車輛碰撞時(shí)沿著所述軌道移動(dòng)。圖1示出了該鼻形組件處于其初始位置。在碰撞時(shí)，該鼻形組件將如箭頭所示地朝向所述背撐結(jié)構(gòu)移動(dòng)，并且鼻形片框架64將碰撞最末端的支撐件68，該最末端的支撐件68支撐長(zhǎng)度短的管44。支撐件68支撐朝向該鼻形組件突出的短管的端部。支撐件68還支撐在所述背撐結(jié)構(gòu)的方向上延伸的常規(guī)尺寸管的一端。這些短管的遠(yuǎn)端通過(guò)子框架72連接在一起。在經(jīng)由該鼻形組件而與所述最末端的支撐件碰撞時(shí)，最末端的支撐件68的這些短管將首先塌縮。

所述最末端的支撐件和所述背撐結(jié)構(gòu)12包括振動(dòng)吸收件70。這些振動(dòng)吸收件還可用在支撐件36上。

圖22-25示出了本發(fā)明的替代實(shí)施例，其中，與第一實(shí)施例(其中所述管的兩個(gè)側(cè)面豎直地布置并且另兩個(gè)側(cè)面水平地布置)相比，管44在其所有四個(gè)側(cè)面相對(duì)于水平方向和豎直方向大致呈45度地布置的情況下被支撐。