一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)及車輛底架結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，可廣泛應(yīng)用于鐵道車輛或汽車等系統(tǒng)的能量耗散裝置中，該吸能結(jié)構(gòu)包括前擋板，一端固定連接在所述前擋板(1)中心的十字型導(dǎo)向桿，位于所述十字型導(dǎo)向桿兩側(cè)的四個(gè)吸能方管)，所述十字型固定板、連接在車輛底架橫梁上的后擋板、角型固定桿和填充在所述吸能方管內(nèi)的吸能蜂窩結(jié)構(gòu)；所述十字型固定板和所述后擋板上均開(kāi)有與所述十字型導(dǎo)向桿相配合的十字型孔，所述十字型導(dǎo)向桿通過(guò)在所述十字型固定板和所述后擋板(6)上的所述十字型孔的相對(duì)滑動(dòng)，來(lái)控制整個(gè)結(jié)構(gòu)只能沿縱向變形。該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并且還具有變形穩(wěn)定可控、比吸能大的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)及車輛底架結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)及車輛底架結(jié)構(gòu)，更具體地涉及一種可廣泛應(yīng)用于鐵道車輛或汽車等系統(tǒng)的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外頻繁發(fā)生的鐵道車輛碰撞事故，給人們帶來(lái)了沉重和慘痛的教訓(xùn)。尤其是近年來(lái)隨著路面有軌電車的不斷興起，地面碰撞概率大大增加。鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)設(shè)施和大眾交通工具，應(yīng)始終把保護(hù)旅客和司乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全作為軌道交通運(yùn)行安全的出發(fā)點(diǎn)。因此，當(dāng)列車碰撞事故無(wú)法避免時(shí)，亟需開(kāi)展鐵道車輛被動(dòng)安全保護(hù)研究。
[0003]當(dāng)鐵道車輛發(fā)生碰撞事故后，在碰撞過(guò)程中由于被動(dòng)安全保護(hù)的需要，初始碰撞動(dòng)能要被完全吸收或耗散，車輛結(jié)構(gòu)必須滿足一定的耐撞性要求。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的耐撞性結(jié)構(gòu)必須以可控制的方式吸收或耗散全部撞擊動(dòng)能，在材料和結(jié)構(gòu)的這些能量吸收機(jī)制中，金屬薄壁結(jié)構(gòu)和鋁蜂窩結(jié)構(gòu)作為一種低成本、高強(qiáng)重比、高吸能效率的吸能結(jié)構(gòu)，得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
[0004]吸能結(jié)構(gòu)分為承載吸能結(jié)構(gòu)和專用吸能結(jié)構(gòu)，所謂承載吸能結(jié)構(gòu):在正常運(yùn)行條件下，具有良好的傳遞縱向力性能，在發(fā)生撞擊事故時(shí)產(chǎn)生塑性大變形吸收能量；所謂專用吸能結(jié)構(gòu):不作為結(jié)構(gòu)承載用，僅在發(fā)生撞擊事故時(shí)產(chǎn)生塑性大變形吸收能量，以增加吸能結(jié)構(gòu)的“比吸能”，專用吸能結(jié)構(gòu)在碰撞中失效后可以替換，本發(fā)明構(gòu)造的一種新型的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)就屬應(yīng)用于鐵道車輛頭部底架前端的專用吸能結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明綜合金屬薄壁結(jié)構(gòu)和金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種新型的復(fù)合式專用吸能結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，并且其變形穩(wěn)定可控、比吸能大，可廣泛應(yīng)用于鐵道車輛或汽車等系統(tǒng)的能量耗散裝置中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)及車輛底架結(jié)構(gòu)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，所述復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)綜合金屬薄壁結(jié)構(gòu)和金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，具有穩(wěn)定可控、比吸能大、結(jié)構(gòu)和制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。該復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)同時(shí)具有較小的初始縱向沖擊力，可有效提高車輛的安全防護(hù)性能。
[0007]本發(fā)明提供一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，包括前擋板，一端固定連接在所述前擋板中心的十字型導(dǎo)向桿，位于所述十字型導(dǎo)向桿兩側(cè)的四個(gè)吸能方管，所述十字型固定板、連接在車輛底架橫梁上的后擋板、角型固定桿和填充在所述吸能方管(3)內(nèi)的吸能蜂窩結(jié)構(gòu)；所述四個(gè)吸能方管分別位于所述十字型固定板的四個(gè)直角上，所述十字型固定板和所述后擋板上均開(kāi)有與所述十字型導(dǎo)向桿相配合的十字型孔，所述十字型導(dǎo)向桿通過(guò)在所述十字型固定板和所述后擋板上的所述十字型孔的相對(duì)滑動(dòng)，來(lái)控制整個(gè)結(jié)構(gòu)只能沿縱向變形，所述四個(gè)吸能方管通過(guò)所述十字型固定板和所述角型固定桿組焊成一體，所述四個(gè)吸能方管的前端焊接在所述前擋板上，所述四個(gè)吸能方管(3)的后端焊接在所述后擋板上。
[0008]所述吸能蜂窩結(jié)構(gòu)為蜂窩鋁或蜂窩鋼，所述蜂窩鋁或蜂窩鋼的孔隙方向與所述吸能方管的管孔方向一致。
[0009]所述吸能蜂窩結(jié)構(gòu)還可以為泡沫鋁或其它多孔隙結(jié)構(gòu)。
[0010]所述吸能方管的前端兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)有誘導(dǎo)槽，所述誘導(dǎo)槽引導(dǎo)所述吸能方管從前端開(kāi)始發(fā)生有序塑性變形，同時(shí)削弱所述吸能方管的初始縱向沖擊力。
[0011]所述后擋板上開(kāi)有圓形孔，所述后擋板通過(guò)螺栓固定在所述車輛底架橫梁上，所述車輛底架橫梁上也相應(yīng)開(kāi)有十字型孔，該十字型孔為所述十字型導(dǎo)向桿提供空間。
[0012]本發(fā)明還提供一種車輛底架結(jié)構(gòu)，包括N組均勻布置的上述本發(fā)明提供的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，其中N為非O的偶數(shù)。
[0013]本發(fā)明提供的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)的上述各部分組焊而成，可通過(guò)螺栓安裝在鐵道車輛車體底架結(jié)構(gòu)前端橫梁上，一般車輛底架結(jié)構(gòu)上設(shè)置兩組這樣的吸能結(jié)構(gòu)，沿底架結(jié)構(gòu)中性線方向程對(duì)稱布置。
[0014]當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)在縱向沖擊力的作用下發(fā)生變形，其中吸能方管通過(guò)縱向屈曲變形、吸能蜂窩結(jié)構(gòu)通過(guò)縱向壓潰變形來(lái)耗散大量的沖擊動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)車輛的被動(dòng)安全保護(hù)，來(lái)提高車輛行駛的安全性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)的立體圖；
[0016]圖2為本發(fā)明復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)組成及其分解圖；
[0017]圖3為前擋板及十字型導(dǎo)向桿示意圖；
[0018]圖4為吸能方管示意圖；
[0019]圖5為吸能蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6為十字型固定板示意圖；
[0021]圖7為后擋板示意圖；
[0022]圖8為角型固定桿示意圖；
[0023]圖9為車輛底架結(jié)構(gòu)主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，如圖1和2所示，本發(fā)明提供一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于鐵道車輛或汽車等通的能量耗散裝置中。該復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)由前擋板1、十字型導(dǎo)向桿2、吸能方管3、吸能蜂窩結(jié)構(gòu)4、十字型固定板5、后擋板6、角型固定桿7等組成。
[0026]其中如圖3所示，前擋板I和十字型導(dǎo)向桿2是固結(jié)成一體的；如圖4所示，吸能方管3前端設(shè)置的一個(gè)彎形區(qū)域?yàn)檎T導(dǎo)槽，用以引導(dǎo)結(jié)構(gòu)從前端開(kāi)始發(fā)生有序塑性變形，并且削弱結(jié)構(gòu)的初始縱向承載能力，降低初始撞擊力峰值，從而降低碰撞初始階段產(chǎn)生的沖擊減速度。
[0027]如圖5所示，吸能方管3中填充的為吸能蜂窩結(jié)構(gòu)4，其中吸能蜂窩結(jié)構(gòu)為蜂窩鋁、蜂窩鋼，還可以為泡沫鋁等多孔隙材料，當(dāng)吸能蜂窩結(jié)構(gòu)為蜂窩鋁或蜂窩鋼時(shí)，其孔隙方向與吸能方管的管孔方向一致。
[0028]圖6為十字型固定板5示意圖，圖7為后擋板6示意圖,其中十字型固定板5和后擋板6上均開(kāi)有十字型孔，與十字型導(dǎo)向桿2間的配合為間隙配合，十字型導(dǎo)向桿2通過(guò)在十字型固定板5和后擋板6上的十字型孔的相對(duì)滑動(dòng)，來(lái)控制整個(gè)結(jié)構(gòu)只能沿縱向變形。
[0029]圖8為角型固定桿示意圖，四個(gè)吸能方管通過(guò)十字型固定板5和角型固定桿7組焊成一體，四個(gè)吸能方管的組合也可以防止整個(gè)吸能結(jié)構(gòu)的橫向和垂向失穩(wěn)；前擋板I與四個(gè)吸能方管的前端焊接起來(lái)，后擋板6與四個(gè)吸能方管的后端焊接起來(lái)；后擋板6上開(kāi)有圓形的孔，可以螺栓固定在車輛底架橫梁上，同時(shí)底架橫梁上也需開(kāi)相應(yīng)的十字型孔，為方便十字型導(dǎo)向桿2的伸縮提供空間。
[0030]整個(gè)復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)是由上述各部分組焊而成，可通過(guò)螺栓安裝在鐵道車輛車體底架結(jié)構(gòu)前端橫梁上，一般是在底架結(jié)構(gòu)上設(shè)置兩組或者多組這樣的吸能結(jié)構(gòu)，沿底架結(jié)構(gòu)中性線方向程對(duì)稱布置。如圖9所示，本發(fā)明還提供一種車輛底架結(jié)構(gòu)，包括N組均勻布置的上述本發(fā)明實(shí)施例提供的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，其中N為非O的偶數(shù)；其中，N組優(yōu)選為2組。
[0031]當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)在縱向沖擊力的作用下發(fā)生變形，其中吸能方管通過(guò)縱向屈曲變形、吸能蜂窩結(jié)構(gòu)通過(guò)縱向壓潰變形來(lái)耗散大量的沖擊動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)車輛的被動(dòng)安全保護(hù)，來(lái)提高車輛行駛的安全性和可靠性。
[0032]本發(fā)明的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，提供了實(shí)現(xiàn)所有列舉目的的有效的、安全的、便宜的和高效的結(jié)構(gòu)和方法，提供用于消除現(xiàn)有技術(shù)的吸能結(jié)構(gòu)所面臨的困難，并且解決本領(lǐng)域中的問(wèn)題和獲得新的結(jié)果。
[0033]此外，本發(fā)明的描述和說(shuō)明作為示例，并且本發(fā)明的范圍不限于所示或所述的精確細(xì)節(jié)。現(xiàn)在已經(jīng)描述了本發(fā)明的特征、發(fā)現(xiàn)和原理、本發(fā)明的吸能結(jié)構(gòu)被使用和安裝的方式、構(gòu)造的特征和布置、以及優(yōu)點(diǎn)、所獲得的新的和有用結(jié)果；在所附權(quán)利要求中闡釋了新的和有用的結(jié)構(gòu)、裝置、布置和組合。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括前擋板(I)，一端固定連接在所述前擋板(I)中心的十字型導(dǎo)向桿(2)，位于所述十字型導(dǎo)向桿(2)兩側(cè)的四個(gè)吸能方管(3)，所述十字型固定板(5)、連接在車輛底架橫梁上的后擋板(6)、角型固定桿(7)和填充在所述吸能方管(3)內(nèi)的吸能蜂窩結(jié)構(gòu)(4);所述四個(gè)吸能方管(3)分別位于所述十字型固定板(5)的四個(gè)直角上，所述十字型固定板(5)和所述后擋板(6)上均開(kāi)有與所述十字型導(dǎo)向桿(2)相配合的十字型孔，所述十字型導(dǎo)向桿(2)通過(guò)在所述十字型固定板(5)和所述后擋板(6)上的所述十字型孔的相對(duì)滑動(dòng)，來(lái)控制整個(gè)結(jié)構(gòu)只能沿縱向變形，所述四個(gè)吸能方管(3)通過(guò)所述十字型固定板(5)和所述角型固定桿(7)組焊成一體，所述四個(gè)吸能方管(3)的前端焊接在所述前擋板(I)上，所述四個(gè)吸能方管(3)的后端焊接在所述后擋板(6)上。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，所述吸能蜂窩結(jié)構(gòu)(4)為蜂窩鋁或蜂窩鋼，所述蜂窩鋁或蜂窩鋼的孔隙方向與所述吸能方管(3)的管孔方向一致。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，所述吸能蜂窩結(jié)構(gòu)(4)還可以為泡沫鋁或其它多孔隙結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，所述吸能方管(3)的前端兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)有誘導(dǎo)槽，所述誘導(dǎo)槽引導(dǎo)所述吸能方管(3)從前端開(kāi)始發(fā)生有序塑性變形，同時(shí)削弱所述吸能方管(3)的初始縱向沖擊力。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，所述后擋板(6)上開(kāi)有圓形孔，所述后擋板`(6)通過(guò)螺栓固定在所述車輛底架橫梁上，所述車輛底架橫梁上也相應(yīng)開(kāi)有十字型孔，該十字型孔為所述十字型導(dǎo)向桿(2)提供空間。
6.一種車輛底架結(jié)構(gòu),包括N組均勻布置的如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的復(fù)合式吸能結(jié)構(gòu)，其中N為非O的偶數(shù)。
【文檔編號(hào)】B61F19/04GK103863350SQ201410135754
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】謝素超, 梁習(xí)鋒, 周輝, 許平, 姚松, 高廣軍, 姚曙光 申請(qǐng)人:中南大學(xué)