沖擊吸收裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及改進的沖擊吸收裝置及使用該沖擊吸收裝置的系統和/或部件。術語 "裝置"應以其最寬泛的含義進行解釋并且包括有限且獨立的裝置/沖擊吸收系統以及結合 在更大或更復雜的系統中的部件或子組件。
【背景技術】
[0002] 許多應用中需要改進的沖擊吸收裝置，改進方案涉及承受來自外部源的多次撞擊 的能力一一即，耐用性一一以及更有效的能量消散機構一一即增強的保護。
[0003] 沖擊吸收器的應用領域差異顯著并且范圍從諸如用于汽車工業(轎車、卡車）的防 撞裝置以及火車站臺防撞裝置之類的機械子組件至諸如摩托車夾克的織物之類的意在結 合到用于安全服或安全衣的部件中。盡管根據使用的領域或具體應用，耐久性或增強的保 護可以提供顯著優勢，然而根據本發明的改進的沖擊吸收裝置以高耐用性和增強的保護為 特征。
【發明內容】
[0004] 在閉合系統的領域中，這些特征同時相關，例如用于門、窗、大門的停止防撞裝置 的應用。
[0005] 本發明的另一顯著方面在于其結構特征可以容易地適應尺寸差異很大的系統和 部件，由此沖擊吸收裝置可以容易地整合到最終的系統/部件中用于不同的應用。
[0006] 在本發明的第一方面中，本發明涉及一種沖擊吸收裝置，該沖擊吸收裝置包括第 一保持元件和多個細長金屬結構件，所述多個細長金屬結構件具有大于等于10的長細比， 其中，細長金屬結構件分別在其第一端處固定至所述第一保持元件，其特點在于：
[0007] ?細長金屬結構件分別固定在所述第一保持元件的不同點處；
[0008] ?至少一對細長金屬結構件的細長金屬結構件之間的相互間距小于等于細長金 屬結構件長度L的0.75倍，即為0.75*L，所述間距相對于細長金屬結構件的第一端測量到。
[0009] ?垂直于相鄰細長元件的平面中至少90%的平面相互平行或形成小于20°的角。
【附圖說明】
[0010] 將參照附隨的附圖進一步說明本發明，附圖中：
[0011] -圖IA和圖IB分別示意性地示出了根據本發明的包括層狀（laminar)或片狀細長 元件的沖擊吸收裝置的俯視圖和主視圖，
[0012] -圖2A和圖2B分別示意性地示出了根據本發明的包括層狀細長元件的沖擊吸收裝 置的替代實施方式的俯視圖和主視圖，
[0013] -圖3A至3C分別示意性地示出了根據本發明的包括線狀(filiform)細長元件的沖 擊吸收裝置的俯視圖和替代主視圖，
[0014] -圖4、圖4A和圖5示出了根據本發明的包括線狀細長元件的沖擊吸收裝置的替代 實施方式，
[0015] -圖6是示意性地示出根據本發明的具有球形幾何形狀的沖擊吸收裝置的替代實 施方式的橫截面圖，
[0016] -圖7是示意性地示出根據本發明的沖擊吸收裝置的一部分的局部剖視圖，
[0017] -圖8是根據本發明的沖擊吸收裝置的圖示，
[0018] -圖9是根據現有技術制成的沖擊吸收裝置的圖示，
[0019] -圖10是示出了圖9中所示裝置中的一個裝置與圖10的裝置的性能之間的對比的 圖表，
[0020] -圖11是包括根據本發明的沖擊吸收裝置的系統的示例性操作方案示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了使附圖更容易理解，在某些情況下改變了元件的尺寸和尺寸比，特別地且非 排他性地涉及細長金屬結構件的高度和寬度。
[0022] 適于在根據本發明的沖擊吸收裝置中使用的細長金屬結構件具有大于等于10的 長細比（s Ienderness rati〇 )，即金屬結構件的長度L與較小的橫向尺寸W之比。如附圖中所 示的，本發明的細長金屬結構件是平的層狀元件或片狀元件和/或直的線狀元件或絲元件。 如將在下面詳細討論的，圖1至圖8中所示的本發明的實施方式包括或平的層狀元件或片狀 元件、或直的線狀元件或絲元件。本發明的沖擊吸收裝置也可以包括平的層狀元件或片狀 元件和直的線狀元件或絲元件的組合。
[0023] 為了清楚起見，根據本發明的細長結構件為直的/直線（線狀）的或平面的/直線 (層狀)的，即，細長結構件的長度切線的至少90%與細長結構件的軸線(直的）或中心平面 (層狀的）形成小于5°的角。該90%的長度情況考慮的是細長結構件是真實的構件而非虛擬 的構件，并且也考慮的是細長結構件的端部可能因其在本發明的沖擊吸收裝置中的布置而 扭曲/變形。類似地，切線與細長結構件之間的角小于5°的情況未考慮這些構件完全是直的 或平的的理想情況。
[0024] 此外，盡管優選的解決方案設想元件均由直的細長結構件制成，然而根據上面的 定義，其中的少數元件(少于10%)可能具有非線性形狀。所述部分優選地小于5%并且甚至 更優選地小于1 %。
[0025] 這些考慮是由于并且考慮到根據本發明的沖擊吸收系統在一些【具體實施方式】中 可能包括大量的直的或層狀細長結構件，因此細長結構件中的一些細長結構件可能因其在 系統內的安裝而偏離理想的線性情況，但不會損害或顯著影響系統的整體性能。
[0026] 根據以上說明，在本發明的沖擊吸收系統中的細長元件是協同地實現改進的沖擊 吸收特性的技術效果的獨特元件，其不同于下面將參照現有技術討論的多股線纜的實例。
[0027] 根據本發明的沖擊吸收裝置的整體構型使得直的和/或平的細長結構件在線狀元 件或絲元件的情況下承受沿著他們的軸線指引的壓縮負載，或者在層狀元件或片狀元件的 情況下承受平行于他們的平面的壓縮負載。
[0028] 因而，本發明的沖擊吸收裝置有效利用了直的或平的細長結構件的所謂的"壓曲 效應"，即，細長結構件的在壓縮負載和沖擊下從簡單壓縮轉變至具有較大變形的彎曲的能 力。
[0029] 在機械學上，壓曲是由不穩定導致的現象，這導致失效模式。壓曲限定了這樣一個 點，在該點處，平衡的構型在負載的參數改變的情況下變得不穩定，并且壓曲會以若干現象 顯露出來。理論上，壓曲是通過求解靜平衡方程中的分岔(bifurcation)產生的。在承受增 加的負載情況中的特定階段，進一步的負載能夠在兩個平衡狀態中的一者中得以保持。在 承受壓縮負載的直的結構件的特定情況中，理論上可以在簡單壓縮或橫向變形狀態中發現 平衡。實際上，第二狀態很大程度上是最可能的一個狀態并且其意味著大的變形。
[0030] 如果細長結構件由能夠承受大的變形的材料制成，則吸收的能量快速增加。本發 明依賴于適于將該物理效應發揮至最大程度的細長結構件的原始布局，以便能夠應用于沖 擊吸收組件和裝置。
[0031] 考慮到對所描繪的實施方式的以上說明，重要的是要注意，用于本發明的沖擊吸 收裝置中的細長結構件為可以鄰近于彼此但并不相互交錯、接合或扭曲在一起的單獨的直 的線狀元件和/或平的層狀元件。
[0032] 因此，例如，諸如繩或多股線纜的細長結構件明顯地在本發明的范圍之外，因為他 們不能支承任何壓縮負載，也不能承受壓曲。在國際專利公開WO 2013/042152和專利US 3360225中描述了這類結構件，并且這類結構件依賴于由多個股/絲構成的線纜結構的特性 和強度，所述多個股/絲用作用于吸收或抑制沖擊的作用元件(active element)。應當強調 的是，在該情況中，緩沖由相鄰的絲之間的摩擦實現，而不是通過根據本發明發生移位所引 起的變形實現。
[0033] 如已經概述的，本發明以在使用期間承受壓曲的直的和/或平的細長結構件的使 用為基礎。然而，現有技術的沖擊吸收裝置依賴于非直的或平的結構，比如歐洲專利申請 2639476、美國專利申請2009/0126288以及美國專利申請2011/0031665中描述的結構，這些 結構顯然不能承受壓曲變形。
[0034] 為進一步理解現有技術的沖擊吸收裝置與根據本發明的沖擊吸收裝置之間的不 同，下面闡述了對比示例，其中，使用了與歐洲專利申請2639476公開的沖擊吸收裝置類似 的現有技術沖擊吸收裝置(參見圖9)。
[0035] 在本發明中，直的和/或平的細長結構件布置成吸收沿下述方向作用的沖擊能量： 所述方向垂直于平面，所述平面進而垂直于細長結構件，例如在直的線狀細長結構件的情 況下，沖擊力大致沿著細長結構件的軸線指引。
[0036] 呈平的層狀或片狀元件形式的細長結構件在需要優選的碰撞方向的情況下是優 選的，例如在車輛座椅中的頭部支撐件的情況下，其被構造成防止