專利名稱：車輛沖擊緩沖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在易于發(fā)生車輛碰撞的道路上或其附近以立即停止碰撞車輛及緩和施加于車輛上的沖擊的車輛沖擊緩沖裝置。
背景技術(shù)：
車輛沖擊緩沖裝置被安裝于車輛碰撞容易發(fā)生的地點，例如中間路帶的端部、道路岔口及收費站的分支點的端部，以立即停止碰撞車輛及緩和施加于車輛上的沖擊，由此防止二次事故并減少對車輛及乘客的傷害。
例如是鋼欄桿或安全防護(hù)纜繩的護(hù)欄可以被描述為車輛沖擊緩沖裝置。但是，使用這些裝置，碰撞車輛還是會受到很大的沖擊，且對乘客及車輛的傷害不能得以有效阻止。此外，這些裝置很可能很大的損害碰撞車輛且四散的碎片易于導(dǎo)致二次事故。
其它車輛沖擊緩沖裝置包括充水容器型沖擊緩沖裝置。但是，這類裝置也產(chǎn)生了問題，即在車輛高速行駛與它們碰撞時，車輛受到了很大的沖擊。此外，被車輛撞倒的容器可能散落在道路上，或者甚至在撞倒容器后，碰撞車輛也不會減速，并可能跳過容器的基座進(jìn)入到相對的車道中，導(dǎo)致二次事故。
著眼于以上問題，本發(fā)明人進(jìn)行了大量的研究，并提出了包括減震器及固定在地面上用于支持減震器的支持件的車輛沖擊緩沖裝置，其中在由于車輛碰撞而施加超過設(shè)定量的負(fù)載時，支持件可從地面釋放并進(jìn)行滑行運動(日本未審查專利公開2001-159107號，以下稱“公開文獻(xiàn)1”及日本未審查專利公開2003-64629號，以下稱“公開文獻(xiàn)2”)。所提出的裝置可有效地吸收沖擊、立即停止車輛及防止車輛受到超過設(shè)定量的沖擊負(fù)載。
但是，因為車輛沖擊緩沖裝置通常被安裝于具有有限空間的狹窄地點，例如中間路帶的端部，該等裝置必須在每個安裝空間的沖擊負(fù)載吸收能力方面是最小化的或進(jìn)行改良，以允許流暢的交通流并使得裝置在更多的地點可安裝。此外，車輛沖擊緩沖裝置的安裝成本必須減少以使得在許多地點可以安裝此裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提供一種可以被安裝在具有限制空間的狹窄地點中的、可以立即停止碰撞車輛并有效緩和車輛受到的沖擊的車輛沖擊緩沖裝置。本發(fā)明的第二個目的是提供一種可以低成本進(jìn)行安裝的車輛沖擊緩沖裝置。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一車輛沖擊緩沖裝置包括隨著車輛的碰撞而變形以由此減少所述車輛上的沖擊的減震器；用于所述減震器的支持件；及在安裝區(qū)域內(nèi)保持所述支持件于豎直狀態(tài)的保持部分；所述支持件或所述保持部分具有隨著施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂的釋放部分，以由此將所述支持件從所述安裝區(qū)域中保持的豎直狀態(tài)釋放，且所述支持件通過低于所述設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形。
本發(fā)明的第二車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第一車輛沖擊緩沖裝置中的所述支持件是管狀元件；所述保持部分包括固定于所述支持件的下部上的連接部分，及植入所述安裝區(qū)域中以由此保持所述連接部分于所述安裝區(qū)域內(nèi)并起所述釋放部分功能的錨栓；且所述錨栓能夠隨著施加上等于或超過所述設(shè)定量的負(fù)載而斷裂。
本發(fā)明的第三車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第一車輛沖擊緩沖裝置中的所述保持部分包括形成在所述安裝區(qū)域中以容納所述支持件下部的埋入孔；所述支持件是管狀或棒狀元件，其具有在所述支持件被容納在所述埋入孔中時，位于所述安裝區(qū)域之上的切口；且在等于或超過所述設(shè)定量的負(fù)載被施加時，所述切口作為斷裂開始點，并起釋放部分的作用。
本發(fā)明的第四車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第三車輛沖擊緩沖裝置中的支持件是管狀元件；且在所述管狀元件變平時產(chǎn)生所述塑性變形。
本發(fā)明的第五車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第三車輛沖擊緩沖裝置中進(jìn)一步設(shè)有隨著施加上等于或超過預(yù)定量的負(fù)載而塑性變形的線圈；所述保持部分包括形成在所述安裝區(qū)域內(nèi)以容納所述支持件下部的埋入孔；所述支持件是管狀元件，其隨著施加上低于所述設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形；所述線圈的端部被定位在所述釋放部分之上及之下，且其安裝于通過車輛碰撞而釋放的支持件上部，且安裝于在車輛碰撞后仍然被保持的保持部分或支持件下部。
本發(fā)明的第六車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第五車輛沖擊緩沖裝置中的線圈為具有多個圈且每個圈都為大致圓形的螺旋形狀，其具有不小于110mm且不大于130mm的線圈直徑，不小于30mm且不大于40mm的線直徑，及不小于3且不大于20的圈數(shù)；且所述線圈由結(jié)構(gòu)鋼制成。
本發(fā)明的第七車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第一車輛沖擊緩沖裝置中的支持件包括多個相互鄰近保持在所述安裝區(qū)域內(nèi)的支持件；且所述減震器由所有的支持件所支持。
本發(fā)明的第八車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第三、第四或第五車輛沖擊緩沖裝置中的任一個中的保持部分容納在所述埋入孔中，且包括接合并保持所述支持件下部的安裝元件；且所述安裝元件具有足夠的強(qiáng)度，以在所述釋放部分?jǐn)嗔押蟠篌w保留其初始形狀。
本發(fā)明的第九車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第二、第四或第五車輛沖擊緩沖裝置中的任一個中的釋放部分的斷裂時的設(shè)定量不小于50kN且不大于900kN；且在所述支持件塑性變形時使其變平的屈服點負(fù)載不小于25kN且不大于800kN。
本發(fā)明的第十車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第九車輛沖擊緩沖裝置中的管狀元件由鐵或塑料制成，具有不小于100mm且不大于800mm的外徑，且壁厚不小于0.8mm且不大于100mm。
本發(fā)明的第十一車輛沖擊緩沖裝置的特征在于，在所述第二、第四或第五車輛沖擊緩沖裝置中的任一個中的管狀元件包括內(nèi)部襯墊材料。
在第一車輛沖擊緩沖裝置中，在車輛碰撞時，沖擊首先通過減震器的變形，再通過支持件的塑性變形，然后通過保持部分的斷裂而被吸收。在負(fù)載等于或超過設(shè)定量時，釋放部分破裂以釋放支持件，由此車輛上的沖擊可以被限制在一預(yù)定量。由此，車輛沖擊緩沖裝置通過支持件的塑性變形以及減震器及釋放部分的緩沖作用來吸收沖擊。因此，由于支持件塑性變形的貢獻(xiàn)，緩沖裝置具有比減震器的柔性所實現(xiàn)的更高的沖擊負(fù)載吸收能力。因為支持件沒有增加車輛沖擊緩沖裝置的體積，緩沖裝置具有比已知的車輛沖擊緩沖裝置更高的每安裝區(qū)域的沖擊負(fù)載吸收能力。由此，本發(fā)明的車輛沖擊緩沖裝置可安裝至具有有限空間的狹窄空間中，有效緩和由碰撞車輛接收的沖擊，并立即停止車輛。具體來說，在兩個或更多個車輛沖擊緩沖裝置并排安裝時，隨著一個緩沖裝置的支持件的釋放，使得碰撞車輛沖擊隨后的緩沖裝置，使用第一車輛沖擊緩沖裝置可以減少需要安裝的緩沖裝置的數(shù)量，由此大大減少所需的安裝空間。
在第二車輛沖擊緩沖裝置中，使用施加上等于或超過所述設(shè)定量的負(fù)載而斷裂的錨栓可容易地實現(xiàn)釋放支持件的釋放部分。
在第三車輛沖擊緩沖裝置中，支持件及保持部分被一體形成為一個管狀元件，且形成在支持件上并作為釋放部分的切口簡化了釋放部分的結(jié)構(gòu)，由此減少了制造成本。此外，支持件可以通過將支持件下部插入設(shè)置在安裝區(qū)域中的埋入孔中而豎起并簡單固定，這使得安裝操作容易且安裝成本較低。此外，上述結(jié)構(gòu)使得可在狹窄空間內(nèi)安裝。此外，釋放部分的屈服點負(fù)載可以根據(jù)切口的形狀而改變，且由此破壞強(qiáng)度可以易于設(shè)定為最佳量，且由此車輛沖擊緩沖裝置可以易于設(shè)置具有有適用于安裝地點情況的破壞強(qiáng)度的釋放部分。
在第四車輛沖擊緩沖裝置中，使用管狀元件作為支持件。因此，為了通過塑性變形以緩和沖擊，支持件在碰撞的方向上形成凹陷并通過在大體垂直于碰撞方向的方向上的凹陷擴(kuò)展而變平。結(jié)合在垂直方向上的彎折，所述的變平柔性地吸收碰撞方向上的沖擊。此外，因為所述的變平不依賴于碰撞方向，所以緩沖作用是穩(wěn)定的。此外，可以使用通用管狀元件以降低制造成本。
在第五及第六車輛沖擊緩沖裝置中，即使在支持件的上部已經(jīng)由于車輛碰撞而分離后，線圈依然持續(xù)吸收沖擊。
第七車輛沖擊緩沖裝置包括多個支持件，并由此支持件的塑性變形對增加沖擊負(fù)載吸收能力作出很大貢獻(xiàn)。此外，此結(jié)構(gòu)消耗了碰撞車輛接收的負(fù)載。
在第八車輛沖擊緩沖裝置中，即使在車輛碰撞時等于或超過設(shè)定量的負(fù)載被施加，沖擊集中在具有比安裝元件強(qiáng)度低的帶有切口的區(qū)域。此帶有切口的區(qū)域可以平穩(wěn)地破裂，由此有效的防止安裝元件的損害。因此，在車輛碰撞后，因為通過簡單的除去安裝元件內(nèi)部及周圍的剩余物而可恢復(fù)緩沖裝置的安裝基礎(chǔ)，車輛沖擊緩沖裝置可以被方便的回收。此外，安裝元件可重新使用并簡化了新車輛沖擊緩沖裝置的安裝。這減少了恢復(fù)成本及安裝成本，并減少了所需的工作時間。
在第九車輛沖擊緩沖裝置中，設(shè)定量及屈服點負(fù)載被調(diào)整為上述范圍內(nèi)的量，由此上述效果得以顯著的實現(xiàn)。
在第十車輛沖擊緩沖裝置中，管狀元件的屈服點負(fù)載可以調(diào)整為上述范圍內(nèi)的量。
第十一車輛沖擊緩沖裝置包括在管狀元件變平時對沖擊吸收作出貢獻(xiàn)的內(nèi)部襯墊材料。通過適當(dāng)選擇設(shè)置或不設(shè)置內(nèi)部襯墊材料及內(nèi)部襯墊材料的形式或質(zhì)量，管狀元件的沖擊吸收能力易于優(yōu)化。由此，可以容易的提供具有適用于安裝地點的情況的沖擊吸收能力的車輛沖擊緩沖裝置。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。
圖2是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，圖1中所說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。
圖4是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，在圖3中說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。
圖6是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，在圖5中說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
圖7是一系列剖視圖，說明支持件的示例。
圖8示出了支持件的一部分，圖(a)到(c)是說明帶有切口的區(qū)域的立體圖，圖(d)是帶有槽口的區(qū)域的縱向剖視圖。
圖9是一對縱向剖視圖，說明安裝元件的示例。
圖10是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的多個車輛沖擊緩沖裝置的布置的示例的平面圖。
圖11示出了立體圖(a)及平面圖(b)，說明安裝在由多個桿支持的欄桿的端部之后的本發(fā)明第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置。
圖12是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。
圖13是說明多個圖12中所說明的車輛沖擊緩沖裝置的布置示例的平面圖。
圖14為示意性的示出了壓于管形元件的施加壓力端的負(fù)載與位移之間的關(guān)系的圖表。(a)示出了在管形元件沒有容納內(nèi)部襯墊材料的情況下的關(guān)系，而(b)示出了在管形元件容納有內(nèi)部襯墊材料的情況下的關(guān)系。
圖15是說明根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。
圖16是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，在圖15中說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
圖17是示出了壓于圖15中所說明的車輛沖擊緩沖裝置的施加壓力端的負(fù)載與位移之間的關(guān)系的圖表。
圖18為表明使用在圖15中所說明的車輛沖擊緩沖裝置中以吸收碰撞負(fù)載的線圈上的測量結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
參考附圖，本發(fā)明的實施例描述如下。
(第一實施例)圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。圖2(a)至(d)是縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，在圖1中說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的車輛沖擊緩沖裝置100包括隨著車輛的碰撞而變形以緩和在車輛上的沖擊的減震器10，用于減震器10的支持件20，及固定在安裝表面E上并保持支持件20在安裝表面E上處于豎直狀態(tài)的保持部分30。保持部分30包括釋放部分，該釋放部分具有一破壞強(qiáng)度，其允許釋放部分隨著施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂，并由此釋放支持件20。此外，支持件20具有允許支持件隨著施加上小于設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形的變形強(qiáng)度。
保持部分30包括固定在支持件20下部上、用于將支持件20保持在豎直狀態(tài)的連接部分31，以及通過設(shè)置在連接部分31中的配合孔32植入安裝表面E中的錨栓33。錨栓33對應(yīng)于釋放部分，并隨著施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂，以由此釋放支持件20。
在此，安裝有車輛沖擊緩沖裝置100的“安裝表面”E是道路表面、道路旁的地面、或設(shè)置在道路旁的地面的基礎(chǔ)(如混凝土基礎(chǔ))的上表面。此外，“釋放”指使支持件20不能支持減震器10而使得減震器的緩沖作用不再有效，例如，將支持件20由安裝表面E上的固定位置分離，或使支持件20毀壞。這些術(shù)語在說明書及權(quán)利要求書中以相同的含義使用。
減震器10優(yōu)選的由塑料襯墊材料制成，例如可膨脹聚苯乙烯(EPS)、膨脹聚乙烯、膨脹聚丙烯、膨脹聚亞安酯等。但是，也可以使用其它襯墊材料，例如紙襯墊材料、空氣襯墊材料等。盡管本實施例中的減震器10為環(huán)形并在中間具有用于插入支持件20的空洞，但減震器10可以具有其它形狀，只要在車輛碰撞時其可以被支持件20所支持即可。
支持件20是管狀元件(例如，圓柱形鋼管)，且在管狀支持件20變平時發(fā)生塑性變形。在本實施例中，管狀支持件20由鐵制成，但其可以由其它金屬、具有高彎折強(qiáng)度的塑料或其他可通過塑形變形有效吸收車輛碰撞沖擊的材料制成。
此外，在本實施例中，管狀支持件20包含內(nèi)部襯墊材料23，并以蓋子22密封以防雨水。各種襯墊材料可以用作內(nèi)部襯墊材料23，包括上述塑料襯墊材料、紙襯墊材料、空氣襯墊材料等。內(nèi)部襯墊材料23可以改變?yōu)椴煌男螤罴俺叽?，從粒狀或卵石尺寸材料到將要被插入管狀支持?0的一塊圓柱形材料。或者，內(nèi)部襯墊材料23可以省去。
當(dāng)車輛C與根據(jù)本發(fā)明的第一實施例構(gòu)成的車輛沖擊緩沖裝置100碰撞時，沖擊首先通過如圖2(b)所示的減震器10的變形吸收，然后通過如圖2(c)所示的支持件20的塑性變形吸收，再通過保持部分30的斷裂而被吸收。在負(fù)載超過設(shè)定量時，保持部分30的錨栓33斷裂以如圖2(d)所示釋放支持件20。因此，車輛C上的沖擊可以被限制至一預(yù)定量。優(yōu)選的是，在被釋放后，通過諸如公開文獻(xiàn)1和2中揭示的腳輪或?qū)к壍膶?dǎo)引裝置(未示出)，滑動減震器10及支持件20，并同時保持近似豎直狀態(tài)。
因此，本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100不僅可以通過減震器10及保持部分30的緩沖作用吸收沖擊，而且還可以通過支持件20的塑性變形吸收沖擊，由此因為塑性變形的貢獻(xiàn)，實現(xiàn)比通過減震器10的柔性實現(xiàn)的更高的沖擊負(fù)載吸收能力。因為此結(jié)構(gòu)不需增加車輛沖擊緩沖裝置100的量，車輛沖擊緩沖裝置100比已知的車輛沖擊緩沖裝置具有更高的每安裝空間的沖擊負(fù)載吸收能力。因此，車輛沖擊緩沖裝置100可以被安裝在具有有限空間的狹窄安裝地點中，立即停止碰撞車輛C，并有效緩和車輛C上的沖擊。
在本實施例中，因為使用了諸如圓柱形鋼管的管狀元件作為支持件20，為了緩和沖擊的塑性變形產(chǎn)生為在支持件20上沿碰撞方向的凹陷及此后在大體垂直于碰撞方向的方向上通過擴(kuò)展凹陷的變平。結(jié)合在垂直方向的彎折，所述的變平柔性地吸收來自碰撞方向的沖擊。
此外，因為變平不依賴于碰撞的方向，緩沖作用的以穩(wěn)定。如本實施例中，在減震器10具有環(huán)狀形狀且支持件20是圓柱形管狀元件時，緩沖裝置的整體呈軸向?qū)ΨQ，且由此減震器10及支持件20有效的表現(xiàn)出緩沖作用，而與車輛C的碰撞方向無關(guān)。此外，使用通用產(chǎn)品作為管狀支持件20節(jié)省了成本。
因為本實施例使用了在管狀支持件20變平時對吸收沖擊作出貢獻(xiàn)的內(nèi)部襯墊材料23，通過選擇設(shè)置或不設(shè)置內(nèi)部襯墊材料23及其形式與質(zhì)量，管狀支持件20的沖擊吸收能力易于優(yōu)化。這使得可容易地實現(xiàn)具有適用于安裝地點狀況的沖擊吸收能力的車輛沖擊緩沖裝置100。
此外，使用了錨栓33，使得可容易地實現(xiàn)施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂以釋放支持件20的釋放部分。
用于釋放部分(錨栓33)斷裂的設(shè)定量，使管狀支持件20變平的屈服點負(fù)載，管狀支持件20的質(zhì)量、外徑及壁厚，及內(nèi)部襯墊材料23的設(shè)置與否及類型都可以根據(jù)安裝地點的狀況優(yōu)化地選擇。
在通常的安裝地點，即，道路表面或路邊，碰撞車輛的重量可以假設(shè)為0.5至3t，且由碰撞產(chǎn)生的加速度為100至300m/S2。在此情況下，優(yōu)選的是，相應(yīng)于支持件20，用于釋放部分(錨栓33)斷裂的設(shè)定量是50至900kN，且使管狀支持20變平的屈服點負(fù)載是25至800kN。更優(yōu)選的，設(shè)定量是80至400kN且屈服點負(fù)載是50至350kN，且甚至更優(yōu)選的，設(shè)定量是120至250kN且屈服點負(fù)載是100至200kN。通過在上述范圍內(nèi)調(diào)整設(shè)定量及屈服點負(fù)載，上述效果可以顯著地實現(xiàn)。
管狀支持20優(yōu)選由鐵或塑料制成且優(yōu)選具有100至800mm的外徑及0.8至100mm的壁厚。更優(yōu)選的，外徑是130至500mm且壁厚是1.0至20mm，且甚至更優(yōu)選的，外徑是200至320mm且壁厚是1.6至6mm。這使得可在上述范圍內(nèi)調(diào)整管狀支持件20的屈服點負(fù)載。
具體地，在使用塑料時，例如玻璃纖維加強(qiáng)酚醛樹脂或具有高彎折強(qiáng)度的類似塑料，管狀支持件20優(yōu)選具有100至800mm的外徑及1.6至100mm的壁厚，更優(yōu)選的，外徑是130至400mm且壁厚是1.6至40mm，且甚至更優(yōu)選的，外徑是200至350mm且壁厚是3至12mm。
(第二實施例)圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。圖4是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，在圖3中所說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
如圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的車輛沖擊緩沖裝置100A包括隨著車輛的碰撞而變形以緩和車輛上的沖擊的減震器10A，及用于減震器10A的支持件20A。如第一實施例，支持件20A是管狀元件(例如，圓柱形鋼管)。形成為支持件20A的下部的連續(xù)部分32A被埋在低于安裝表面E的區(qū)域(以下安裝表面E及其下的區(qū)域被通稱為“安裝區(qū)域”)，由此支持件20A在安裝表面E上保持豎直。支持件20A在稍高于安裝表面E的部分內(nèi)形成有切口31A。切口31A穿透支持件20A，并沿大體垂直于支持件20A主軸的平面具有細(xì)長開口。連續(xù)部分32及形成在安裝區(qū)域中的埋入孔構(gòu)成保持部分30A。
支持件20A的切口31A形成釋放部分，其作為因為等于或超過設(shè)定量的負(fù)載的斷裂的開始點。即，鄰近支持件20A的切口31A的部分的破壞強(qiáng)度被設(shè)定使得此部分通過等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂，以釋放支持件20A。但是，在第一實施例中，支持件20A沒有設(shè)計為塑性變形。具體來說，用于鄰近切口31A的部分之?dāng)嗔训脑O(shè)定量比使管狀支持件20A變平的屈服點負(fù)載要低。
減震器10A與第一實施例中的相同，故省去其描述。
在車輛C與本實施例構(gòu)造的車輛沖擊緩沖裝置100A碰撞時，如圖4(b)所示，減震器10A變形以吸收沖擊。在負(fù)載等于或超過設(shè)定量時，切口31A作為其鄰近部分?jǐn)嗔训拈_始點，由此釋放支持件20A。因此，在車輛C上的沖擊可以被限制至一預(yù)定量。
本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100A具有簡單結(jié)構(gòu)，包括一個平的、一件式管狀元件作為支持件20A，管狀元件在其下部具有切口31A。此結(jié)構(gòu)使得可以以較少的步驟及較低的成本制造車輛沖擊緩沖裝置100A。
此外，以切口31A布置于安裝表面E以上的方式，支持件20A可以通過將其下部分(連續(xù)部分32A)埋入設(shè)置在安裝區(qū)域中的埋入孔而得以安裝。這簡化并方便了安裝，減少了安裝成本，并減小了所需的安裝空間。
(第三實施例)圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。圖6是一系列縱向剖視圖，說明在車輛碰撞時，圖5中所說明的車輛沖擊緩沖裝置的變形。
如圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置100B包括隨著車輛碰撞而變形以緩和車輛上沖擊的減震器10B，用于減震器10B的支持件20B，及固定在安裝表面E上以將支持件20B豎直保持在安裝表面E上的保持部分30B。保持部分30B包括形成為支持件20B的下部的連續(xù)部分32B，及埋在安裝表面E之下以配合上并保持住連續(xù)部分32B的安裝元件34B，借此支持件20B被保持在豎直狀態(tài)。如第二實施例中的，在稍高于安裝表面E的部分中，作為釋放部分，支持件20B形成具有細(xì)長開口的切口31B，其作為因為等于或超過設(shè)定量的負(fù)載之?dāng)嗔训拈_始點。即，鄰近支持件20B的切口31B的部分的破壞強(qiáng)度被設(shè)定使得此區(qū)域通過等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂，由此釋放支持件20B。此外，如第一實施例中的，支持件20B的變形強(qiáng)度建立為可允許支持件20B隨著小于設(shè)定量的負(fù)載的施加而塑性變形。
減震器10B與第一實施例中的減震器相同，故省去其描述。
如第一實施例中的，支持件20B是管狀元件(例如，圓柱形鋼管)，且塑性變形在使管狀支持件20B變平時產(chǎn)生。
此外，在本實施例中，安裝元件34B足夠堅固以甚至在支持件20B鄰近切口31B的部分?jǐn)嗔阎筮€大體保持其原始形態(tài)。此安裝元件34B優(yōu)選具有80至1500kN的屈服點負(fù)載。在安裝元件34B具有可以容納如本實施例中的連續(xù)部分32B的圓柱形狀時，優(yōu)選的是，安裝元件34B由金屬制成，如鐵，并具有稍大于連續(xù)部分32B的外徑的內(nèi)徑，具有0至30mm的間隙，及3至80mm的壁厚。
當(dāng)車輛C與根據(jù)本發(fā)明的第三實施例構(gòu)造的車輛沖擊緩沖裝置100B碰撞時，如圖6(b)所示沖擊首先通過減震器的變形吸收，然后如圖6(c)所示通過支持件20B的變形吸收，再通過鄰近切口31B的部分的斷裂而吸收。在等于或超過設(shè)定量的負(fù)載被施加時，切口31B作為鄰近切口31B的部分的斷裂開始點，以由此釋放支持件20B。由此，在車輛C上的沖擊可以被限制至一預(yù)定量。
因此，類似于第一實施例的緩沖裝置，因為支持件20B的塑性變形的貢獻(xiàn)增加了每安裝空間的沖擊負(fù)載吸收能力，根據(jù)本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100B具有高的沖擊負(fù)載吸收能力。
此外，類似第二實施例，本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100B具有簡單結(jié)構(gòu)，包括作為支持件20B的一個一件式的管狀元件，管狀元件在其下部具有切口31B，并由此可以低成本進(jìn)行制造及安裝。此外，緩沖裝置可以被安裝在具有有限空間的狹窄地點，立即停止碰撞車輛C，并緩和車輛C上的沖擊。
此外，因為本實施例的緩沖裝置包括安裝元件34B，所以即使在車輛碰撞時，等于或超過設(shè)定量的負(fù)載被施加，沖擊可集中在比安裝元件34B的強(qiáng)度小的帶有切口31B的區(qū)域。這允許此帶有切口31B的區(qū)域平穩(wěn)的斷裂并有效的防止對安裝元件34B的損害。
在碰撞后，車輛沖擊緩沖裝置100B的基礎(chǔ)部分(安裝元件34B)通過簡單的除去安裝元件34B內(nèi)部或周圍的剩余物(形成支持件20B的下部及其它部分的連續(xù)部分32B)而可被使用。由此，緩沖裝置易于回收及更新，減少了用于安裝及恢復(fù)的成本及時間。
在上述的第一至第三實施例中，支持件20、20A及20B是管狀(例如，圓柱形)元件，但是支持件可以具有不是管形狀的其它形狀。例如，如圖7(a)至(c)所示，支持件可以是具有H、U或S形橫截面的棒狀元件。但是，優(yōu)選的是，支持件是可以通過保持部分30、30A或30B保持在豎直位置以支持減震器10、10A或10B的管狀元件，其大體在大致水平方向上接收沖擊。
在第二及第三實施例中，切口31A或31B于稍高于安裝表面E的部分被形成在支持件20A或20B中，且其為穿透支持件20A或20B并沿大體垂直于支持件20A或20B主軸的平面而布置的細(xì)長通孔的形狀。但是，切口31A及31B可以具有其它形狀，不一定是通孔。
例如，如圖8(a)至(c)所示具有不同形狀的切口可以被設(shè)置在連續(xù)部分。在圖8(a)及(b)中，多個圓形或細(xì)長矩形孔沿大體周向方向大體設(shè)置為一列。在圖8(c)中，多個圓形孔被布置而形成多個列。
如圖8(d)(支持件的部分縱向剖視圖)所示，支持件可以設(shè)置有不貫穿支持件并沿大體垂直于支持件主軸的平面而形成的切口(或槽口)。此切口可以被形成在實心元件及如管的空心元件上。
因為鄰近支持件上切口的部分的屈服點負(fù)載根據(jù)切口的形狀及其它特征而不同，所以通過根據(jù)支持件的壁厚及強(qiáng)度來設(shè)計切口(尺寸、形狀、數(shù)量、布置)，鄰近切口的部分的破壞強(qiáng)度可以容易地調(diào)節(jié)至需要的量。由此，具有適用于安裝地點狀況的破壞強(qiáng)度的車輛沖擊緩沖裝置可以容易地得以實現(xiàn)。
此外，切口的形成可以根據(jù)是使用單一緩沖裝置還是一套兩個或更多緩沖裝置而進(jìn)行選擇。在使用單一車輛沖擊緩沖裝置時，優(yōu)選的是，在具有切口的區(qū)域斷裂時，在支持件的底部依然以一定程度固定在安裝表面上時，支持件被向下拉，以停止支持件散落并由此防止二次事故。為此，如圖8(b)所示，在其外圍的部分上，連續(xù)部分優(yōu)選設(shè)置有固定部分311。通過安裝車輛沖擊緩沖裝置使得從碰撞車輛觀察，固定部分311被定位在支持件的后側(cè)，甚至在具有切口的區(qū)域因為碰撞斷裂時，通過其后側(cè)上的固定部分，支持件保持以一定程度固定于安裝表面。
在使用一套兩個或更多車輛沖擊緩沖裝置時，安裝在其前部的緩沖裝置被優(yōu)選地制成使得，在具有切口的區(qū)域斷裂時，支持件由安裝表面分離并在保持大體豎直形態(tài)的同時進(jìn)行滑行。如圖8(d)所示，通過增加切口占據(jù)的區(qū)域(例如，增加切口的數(shù)量或擴(kuò)大切口的開口)，通過減少相鄰切口之間的空間，或通過增加槽口的深度，可以方便地實現(xiàn)便于支持件分離的孔。這使得在具有切口的區(qū)域斷裂后，可連續(xù)保持后續(xù)的車輛沖擊緩沖裝置的減震器及支持件的沖擊吸收作用。優(yōu)選的是，通過合適的導(dǎo)引裝置、繩索等防止支持件的散落。在安裝在該套車輛沖擊緩沖裝置的后部中的車輛沖擊緩沖裝置中，優(yōu)選地，在支持件的底部保持固定至安裝表面時，支持件被向下拉。
在第三實施例中，使用圓柱形安裝元件，但只要其固定在連續(xù)部分上以保持支持件在豎直狀態(tài)并在釋放部分(切口)斷裂后大體保持原始形狀，安裝元件可以具有任何形狀。
圖9(a)及(b)是縱向剖視圖，說明安裝元件及連續(xù)部分的其它示例。
圖9(a)所示的安裝元件34C是將被埋于安裝表面下的地板狀元件。地板狀元件的上表面設(shè)置有插入連續(xù)部分32C的插入開口341C，以由此保持支持件在豎直狀態(tài)。在圖9(d)所示的安裝元件34D中，地板狀元件的上表面突起，每個突起都插入連續(xù)部分32D中，以由此保持支持件在豎直狀態(tài)。在圖9(b)所示的結(jié)構(gòu)中，支持件的切口被形成在稍高于突起342D的頂端的一部分。
在第一至第三實施例中，車輛沖擊緩沖裝置被單獨地安裝。但是，在車輛很可能以高速碰撞的地點，通常適于并排安裝多個車輛沖擊緩沖裝置。在此情況下，使用具有兩個或更多插入開口341C或突起342D的安裝元件34C或34D消除了在安裝地點判斷車輛沖擊緩沖裝置之間距離的必要，方便了安裝操作。
圖10(a)至(c)是平面圖，說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的多個車輛沖擊緩沖裝置的布置的示例。如圖中所示，車輛沖擊緩沖裝置100于中間路帶的端部D處安裝在安裝表面E上。
在此布置中，優(yōu)選的是車輛沖擊緩沖裝置100鄰接設(shè)置，使得減震器相互接觸，并沿碰撞的預(yù)期方向布置，即，可能與緩沖裝置碰撞的車輛的行進(jìn)方向。這使得即使施加到一個車輛沖擊緩沖裝置100上的沖擊達(dá)到了屈服點并釋放了支持件20時，后續(xù)的車輛沖擊緩沖裝置100可立即吸收沖擊，并由此在短距離內(nèi)停止碰撞車輛并有效緩和車輛上的沖擊。
如圖10所示，在中間路帶的端部D處，車輛沖擊緩沖裝置需要被大體安裝在約40至100cm的狹窄寬度內(nèi)，因此，安裝現(xiàn)有的沖擊緩沖裝置是困難的。但是，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的車輛沖擊緩沖裝置100具有增加的每安裝空間的沖擊負(fù)載吸收能力，并在保持足以停止車輛并緩和沖擊的能力的同時，可以被安裝在狹窄地點，例如中間路帶的端部D。在一些情況下，將被并排安裝的車輛沖擊緩沖裝置100的數(shù)量可以增加，因而大大減小了必須的安裝空間。
以上解釋了在中間路帶端部處車輛沖擊緩沖裝置的安裝，但是車輛沖擊緩沖裝置也可以被應(yīng)用在其它不同的易于發(fā)生車輛碰撞的地點，例如道路岔口、收費站的分支點端部等。
圖11(a)示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置安裝在由多個桿P支持的欄桿G的端部之后的立體圖。圖11(b)是車輛沖擊緩沖裝置及欄桿的平面圖。如圖中所示，車輛沖擊緩沖裝置100B于欄桿的端部之后安裝在安裝表面E上。
欄桿G通常由鋼堅固地制成，以防止車輛進(jìn)入由其保護(hù)的區(qū)域。但是，超過支持欄桿G的桿P的端部在車輛與其碰撞時將嚴(yán)重的彎折，并因而不能有效的防止車輛進(jìn)入，導(dǎo)致被保護(hù)區(qū)域處于危險之中。
如上所述及圖中所示，車輛沖擊緩沖裝置100B可以安裝在具有有限空間的狹窄安裝位置中。安裝于安裝表面E上、欄桿的端部之后的車輛沖擊緩沖裝置100B可以立即停止碰撞車輛并有效緩和車輛上的沖擊。
(第四實施例)
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。圖13(a)及(b)是平面圖，示出了多個在圖12中說明的車輛沖擊緩沖裝置的布置的示例?？梢越忉尦纱塑囕v沖擊緩沖裝置包括具有8形橫截面的管狀支持件(見圖7)。
如圖12所示，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的車輛沖擊緩沖裝置100C包括隨著車輛的碰撞而變形以由此緩和車輛上沖擊的減震器10C，用于減震器10C的兩個支持件20C，及固定在安裝表面E之下以將兩個支持件20C豎直地保持在安裝表面E上的保持部分30C。支持件20C及保持部分30C具有與根據(jù)第二或第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置100A或100B的支持件20A或20B及保持部分30A或30B相同的結(jié)構(gòu)。
不同于根據(jù)第二及第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置100A及100B，車輛沖擊緩沖裝置100C包括兩個支持件20C，兩個保持部分30C及一個減震器10C，每個支持件20C都具有切口31C及連續(xù)部分32C，減震器10C大體是包圍兩個管狀支持件20C的橢圓圓筒，減震器10C與安裝表面E直接接觸。除了以上地方，車輛沖擊緩沖裝置100C與根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的車輛沖擊緩沖裝置100B相同。因此，省略車輛沖擊緩沖裝置100C的描述。相應(yīng)于用于切口31斷裂的設(shè)定量及使管狀支持件20C變平的屈服點負(fù)載，優(yōu)選的是，兩個支持件30C的總設(shè)定量及總屈服點負(fù)載在第一實施例具體描述的范圍內(nèi)。
類似第三實施例，根據(jù)本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100C具有因為支持件20C的塑性變形的貢獻(xiàn)而增加的沖擊負(fù)載吸收能力，由此實現(xiàn)了高的每安裝空間的沖擊負(fù)載吸收能力。具體來說，本實施例的車輛沖擊緩沖裝置包括兩個相鄰的管狀支持件20C，其塑性變形對更高沖擊負(fù)載吸收能力有很大的貢獻(xiàn)。此外，支持件20C消耗了碰撞車輛上的沖擊。
在多個此車輛沖擊緩沖裝置被成行安裝時，如圖13(a)及(b)所示，優(yōu)選將兩個或更多車輛沖擊緩沖裝置100C沿垂直于兩個管狀支持件20C的行方向之方向布置。此外，如上所述，根據(jù)行的排列次序，可以選擇切口的設(shè)計及內(nèi)部襯墊材料的類型，以相應(yīng)于支持件20C的斷裂地設(shè)定量或使支持件20C變平的屈服點負(fù)載而改變車輛沖擊緩沖裝置。例如，優(yōu)選的是，在行的前部的車輛沖擊緩沖裝置100C中，如上所述，多個切口沿大體周向方向成列設(shè)置，以便于斷裂。在行的后部的車輛沖擊緩沖裝置100C中，優(yōu)選的是，上述的固定部分被設(shè)置在支持件20C的一部分上并允許即使在切口斷裂時，支持件20C仍可保持固定于安裝表面。
(示例1)相應(yīng)于通過管狀元件的變平而吸收沖擊負(fù)載的第一、第三或第四實施例的車輛沖擊緩沖裝置，研究管狀支持件的外徑及壁厚的優(yōu)選范圍，假定碰撞車輛的重量是1t，由碰撞產(chǎn)生的加速度是100至300m/s2，且車輛撞擊的位置是高于地面50cm處。外徑根據(jù)JIS G3444選擇。使用的管狀支持件由鑄鐵制成并具有400MPa的斷裂應(yīng)力。除了如第一或第三實施例的包括一個管狀元件的車輛沖擊緩沖裝置，還使用了如第四實施例的包括兩個管狀元件的車輛沖擊緩沖裝置，及包括三個管狀元件的車輛沖擊緩沖裝置。表1示出結(jié)果。
在表中，“彎折”及“變平”分別顯示通過管狀元件的彎折及變平而吸收的負(fù)載。基于以上假設(shè)，總負(fù)載需要是100至300kN或更多。此外，在“調(diào)整”欄內(nèi)的“I.C.內(nèi)部襯墊材料”顯示在管狀元件中使用內(nèi)部襯墊材料是優(yōu)選的。
壓力裝置的壓力施加端被壓在管狀元件的中央，其離每一個固定端50cm，以測量壓力施加端的位移及負(fù)載。圖14(a)及(b)分別示意性的示出了支持件包括內(nèi)部襯墊材料的情況下及支持件不包括內(nèi)部襯墊材料的情況下，位移與負(fù)載之間的關(guān)系。通過由區(qū)域R示出的量，圖14(b)揭示了使用內(nèi)部襯墊材料實現(xiàn)的由曲線F2表示的沖擊負(fù)載吸收能力大于由曲線F1表示的沖擊負(fù)載吸收能力。
表1

I.C.內(nèi)部襯墊材料S.A.減震器如表1所示，在外徑是216.3mm時，具有三個厚度，即3.5mm、7.5mm及12mm的單獨使用的管狀支持件達(dá)到100至300kN或更多的總負(fù)載。通過使用內(nèi)部襯墊材料的調(diào)整，具有厚度為3.5mm或7.5mm的支持件可以制成能夠承受300kN或更多的負(fù)載。由此，在使用具有外徑為216.3mm的支持件的情況下，可以應(yīng)用至少3.5至12mm的厚度。此表還揭示了，在使用兩個具有外徑為216.3mm的管狀支持件時，可以應(yīng)用至少1.7至6mm的厚度。
此表還示出了以下情況在外徑是318.5mm時，在使用一個管狀支持件的情況下，可以應(yīng)用至少1.6至5mm的厚度，且在使用兩個管狀支持件的情況下至少可以應(yīng)用1.6至2.4mm的厚度；在外徑是139.8mm時，在使用兩個管狀支持件的情況下，可以應(yīng)用至少4.5至20mm的厚度，且在使用三個管狀支持件的情況下，可以應(yīng)用至少2.9至10mm的厚度；且在外徑是114.3mm時，在使用兩個管狀支持件的情況下，可以應(yīng)用至少4.5至20mm的厚度，且在使用三個管狀支持件的情況下，可以應(yīng)用至少2.9至10mm的厚度。
在表1中，“S.A.減震器”表示可承受的負(fù)載通過將多個車輛沖擊緩沖裝置布置為一套而進(jìn)行調(diào)整。如上所述，主要安裝在這樣一套車輛沖擊緩沖裝置的前部的車輛沖擊緩沖裝置優(yōu)選設(shè)置有便于分離的切口。例如，72個直徑為5mm的圓形通孔沿外徑為216.3mm的管狀支持件的周向方向成行形成。該等孔使得空隙率(孔直徑×孔數(shù)量/支持件周長)約為50％，并由此便于斷裂時候的分離。在其支持件在斷裂時優(yōu)選被分離的車輛沖擊緩沖裝置中，希望管狀支持件的空隙率是40至90％。
(第五實施例)圖15是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的車輛沖擊緩沖裝置的立體圖。類似于圖5中所示的車輛沖擊緩沖裝置100B，此車輛沖擊緩沖裝置100E包括減震器10E、支持件20E、保持部分30E及切口31E，還進(jìn)一步包括位于支持件20E內(nèi)的螺旋線圈50。類似于圖5中所示的車輛沖擊緩沖裝置100B，支持件20E具有允許支持通過小于設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形的變形強(qiáng)度，且切口31E具有使得其在接收等于或超過預(yù)定量的負(fù)載時作為斷裂的開始點而由此釋放支持件20E的破壞強(qiáng)度。
線圈50是包括大體同心的圓形圈(卷曲)的圓形線圈。線圈50由金屬制成，例如鐵，其不具有彈性并通過等于或超過預(yù)定量的負(fù)載而塑性變形。例如，線圈50的可用材料包括低碳鋼，如結(jié)構(gòu)鋼。
線圈50在每一端都具有鉤。支持件20E在其內(nèi)部具有第一及第二安裝元件51、52，安裝元件51、52高于及低于切口31E布置并具有開口。線圈50的鉤鉤在第一及第二安裝元件51、52的開口上。
圖16是示出了在與車輛C碰撞時，根據(jù)本實施例構(gòu)造的車輛沖擊緩沖裝置100E的變形。在車輛C碰撞時，原來處于圖16(a)所示狀態(tài)的車輛沖擊緩沖裝置100E，首先通過減震器10E的變形及支持件20E的塑性變形而吸收沖擊，如圖(b)所示。隨后，如圖(c)所示，以切口31E作為斷裂開始點，在支持件20E斷裂為兩塊的同時吸收沖擊。此外，即使在支持件20E的上部已經(jīng)完全從下部分離后，如果車輛C保持動能，車輛的動能在支持件20E的上部由車輛C移動的同時被吸收，即，在通過由車輛C施加的力使線圈50塑性變形的過程中。
不同于其它實施例，根據(jù)本實施例的車輛沖擊緩沖裝置100E是優(yōu)選的，因為如圖(d)所示在通過線圈50的沖擊吸收過程期間，大體上持續(xù)吸收沖擊。圖17是類似圖14的圖表，相應(yīng)于根據(jù)本實施例的車輛沖擊緩沖裝置，示意性的示出了壓力施加端的位移與負(fù)載之間的關(guān)系。在圖17中，F(xiàn)3表示在類似于圖14中表示的沖擊吸收完成之后，沖擊由線圈持續(xù)吸收。在圖17中，只要線圈50可以伸長，曲線連續(xù)向右。
具有高彈性的彈簧，如普通鋼彈簧，可以持續(xù)吸收車輛沖擊能量，但在變形之后產(chǎn)生大的回復(fù)力并可能導(dǎo)致二次事故。相對地，本實施例中的線圈50由具有低彈性的材料制成并需要用于塑性變形的等于或超過預(yù)定量的負(fù)載，并由此具有非常小的回復(fù)力而不可能導(dǎo)致二次事故。
在上述描述中，線圈50是圓形線圈，但只要其是由塑性可變形材料制成的線形元件，需要用于延伸的等于或超過預(yù)定量的負(fù)載，且被置于支持件20E之中，其就不限于此。例如，線圈50的每一圈可以是任何形狀，包括橢圓、等邊或不等邊多邊形等；圈可以是不同尺寸；或線圈可以是折疊的線形元件。
只要線圈50的端部被定位在切口31E之上及之下，并安裝至支持件20E上，將線圈50的端部安裝至支持件20E的及位置是不受限制的。例如，線圈50的主體可以被置于支持件20E中并位于孔31E之下。在此情況下，在支持件20E中在孔31E之上的空間可以用襯墊材料填充。線圈50也可以安裝至支持件20E的外部。在此情況下，車輛沖擊緩沖裝置100E優(yōu)選以從預(yù)期的碰撞車輛觀察，線圈50定位在支持件20E的后部的方式來安裝。
在本發(fā)明的實施例已經(jīng)詳細(xì)描述的同時，本發(fā)明不限于第一至第五實施例，可以有不同的增加及改變。例如，通過視覺作用可以防止車輛碰撞的反射粘貼、燈等可以與車輛沖擊緩沖裝置安裝在一起。
(示例2)圖18是一對圖表，示出了用于第五實施例的車輛沖擊緩沖裝置中的線圈50上的測試結(jié)果。使用于此測試的線圈由結(jié)構(gòu)鋼制成，包括線圈直徑D約為62mm的圈，還具有約為12mm的線直徑d且圈數(shù)Na為3。
圖18(a)示出了，通過以變形率約200mm/min連續(xù)施加力至線圈端部直到線圈斷裂的線圈變形結(jié)果。在圖表(a)中，橫坐標(biāo)表示變形量，縱坐標(biāo)表示負(fù)載。此圖表示出負(fù)載基本穩(wěn)定在5kN至10kN的范圍內(nèi)，證明能量得以有效吸收。
根據(jù)JIS B 2704，τ0＝8DP/(πd3)(等式1)τ＝κτ0(等式2)其中τ0是扭曲應(yīng)力，τ是扭曲修正應(yīng)力，P是負(fù)載，及κ是應(yīng)力修正系數(shù)。
由等式1及2，P＝(πd3τ)/(8Dκ) (等式3)
其中κ＝(4c-1)/(4c-4)+0.615/c，且c＝D/d。
圖(a)所示的測試結(jié)果被代入等式3以找到其中負(fù)載穩(wěn)定的τ的范圍。因為c＝5.17且κ＝1.3，在P＝5(kN)時，τ＝(8DκP)/(πd3)＝594(N/mm2)；且在P＝10(kN)時，τ＝(8DκP)/(πd3)＝1180(N/mm2)。由此，在τ是60.5至121(N/mm2)時，能量可以被有效的吸收。
此外，因為在1噸的車輛碰撞時產(chǎn)生約30至150m/s2的加速度，所以反過來計算，具有理想強(qiáng)度以吸收能量的車輛沖擊緩沖裝置，可以通過決定產(chǎn)生約30kN至150kN的沖擊負(fù)載P的線圈的線圈直徑D及線直徑d而實現(xiàn)。例如，在使用結(jié)構(gòu)鋼線圈時，110至130(mm)的線圈直徑D及30至40(mm)的線直徑d產(chǎn)生約40kN至80kN的沖擊負(fù)載P。
除了這些條件，在圈數(shù)Na是3或更多時，吸收車輛的能量所需要的距離，即需要線圈基本完全伸展的距離，約為1m或更多，這是可行的。此外，在圈數(shù)Na是20或更多時，線圈可以置于可行高度約600mm的支持件中。
圖18(b)示出了除了在斷裂前的變形期間負(fù)載被釋放四次(在點P1至P4)外，采用與如上述測試相同的變形率來施加力時，與上述測試(圖表(a))中相同的尺寸及材料的線圈的變形的測試結(jié)果。圖表(b)的縱坐標(biāo)的比例相對于圖表(a)的被放大。在圖表(b)中，在點P1至P4處負(fù)載減至0，且線圈每次只回復(fù)約20mm。這表明在線圈是由具有低彈性的材料制成并需要等于或超過預(yù)定量的負(fù)載用于塑性變形時(例如，低碳鋼，包括結(jié)構(gòu)鋼)時，由于其塑性，線圈可以持續(xù)吸收能量，并產(chǎn)生極小的回復(fù)力，因此，使得其不可能導(dǎo)致二次事故。
工業(yè)實用性本發(fā)明提供了一種可以低成本安裝、立即停止碰撞車輛并有效緩和車輛上的沖擊的車輛沖擊緩沖裝置。
權(quán)利要求
1.一種車輛沖擊緩沖裝置，包括隨著車輛的碰撞而變形以由此減少所述車輛上的沖擊的減震器；用于所述減震器的支持件；及在安裝區(qū)域內(nèi)保持所述支持件于豎直狀態(tài)的保持部分；所述支持件或所述保持部分具有一個施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂并由此將所述支持件從安裝區(qū)域中保持的豎直狀態(tài)釋放的釋放部分，所述支持件通過低于所述設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于所述支持件是管狀元件；所述保持部分包括固定于所述支持件下部上的連接部分，及植入所述安裝區(qū)域中的錨栓，所述錨栓保持所述連接部分位于所述安裝區(qū)域內(nèi)并起所述釋放部分的作用；所述錨栓能夠隨著施加上等于或超過所述設(shè)定量的負(fù)載而斷裂。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于所述保持部分包括形成在所述安裝區(qū)域中以容納所述支持件下部的埋入孔；所述支持件為管狀或棒狀元件，其設(shè)置有在所述支持件容納在所述埋入孔中時位于所述安裝區(qū)域之上的切口；且在施加等于或超過所述設(shè)定量的負(fù)載時，所述切口作為斷裂開始點，并起到所述釋放部分的作用。
4.如權(quán)利要求3所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于所述支持件是管狀元件；且隨著所述管狀元件變平而產(chǎn)生所述塑性變形。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于還設(shè)置有一個施加上等于或超過預(yù)定量的負(fù)載而塑性變形的線圈；所述保持部分包括形成在所述安裝區(qū)域內(nèi)以容納所述支持件下部的埋入孔所述支持件是施加上低于所述設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形的管狀元件；所述線圈的端部定位在所述釋放部分之上及之下，且其安裝于通過車輛碰撞而釋放的所述支持件的上部，并安裝于在車輛碰撞后仍然被保持的所述保持部分或所述支持件的下部。
6.如權(quán)利要求5所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于，所述線圈具有螺旋形狀，包括大致為圓形的圈；所述線圈具有不小于110mm且不大于130mm的線圈直徑，不小于30mm且不大于40mm的線直徑，及不小于3且不大于20的圈數(shù)；且所述線圈由結(jié)構(gòu)鋼制成。
7.如權(quán)利要求1所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于多個所述支持件相互鄰近保持在所述安裝區(qū)域內(nèi)；且所述減震器由所有的支持件所支持。
8.如權(quán)利要求3、4及5中任一項所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于所述支持件容納在所述埋入孔中，且包括一個配合上并保持住所述支持件的下部的安裝元件；且所述安裝元件具有足以在所述釋放部分的斷裂后大體保留其原始形狀的強(qiáng)度。
9.如權(quán)利要求2、4及5中任一項所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于用于所述釋放部分的斷裂的設(shè)定量不小于50kN且不大于900kN；且在所述支持件的塑性變形時產(chǎn)生變平的屈服點負(fù)載不小于25kN且不大于800kN。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于，所述管狀元件由鐵或塑料制成；所述管狀元件具有不小于100mm且不大于800mm的外徑；且壁厚不小于0.8mm且不大于100mm。
11.如權(quán)利要求2、4及5中任一項所述的車輛沖擊緩沖裝置，其特征在于，所述管狀元件包括內(nèi)部襯墊材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以低成本在狹窄的安裝空間中安裝的、可以立即停止碰撞車輛并有效緩和車輛上的沖擊的車輛沖擊緩沖裝置。此車輛沖擊緩沖裝置包括隨著車輛的碰撞而變形以減少車輛上的沖擊的減震器(10A)；用于減震器(10A)的支持件(20A)；及在安裝區(qū)域內(nèi)保持所述支持件(20A)于豎直狀態(tài)的保持部分(30A)；所述支持件(20A)具有切口(31A)，其隨著施加上等于或超過設(shè)定量的負(fù)載而斷裂并起到釋放部分的作用，以由此從所述安裝區(qū)域中所保持的豎直狀態(tài)釋放支持件；且所述支持件(20A)通過低于所述設(shè)定量的負(fù)載而塑性變形。
文檔編號E01F15/14GK1697905SQ20048000052
公開日2005年11月16日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者山崎誠, 中島隆勝 申請人:Nkc株式會社, 大阪府, 平岡金屬工業(yè)株式會社