JP2001513172A - 運動エネルギーを吸収する要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 機械的に塑性変形の基本方式にしたがって動作する、運動エネルギーを吸収する要素は、合成物質からなる厚壁管のブロック状の少なくとも１つの区間（１）によって形成されており、その際、このブロック状の区間（１）は、初期弾性、及び−力行程線図に関して−ほぼ長方形の塑性動作行程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 運動エネルギーを吸収する要素 本発明は、機械的に塑性変形の基本方式にしたがって動作する、運動エネルギ ーを吸収する要素に関する。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９２１０４９号明細書によれば、機械的に 動作する吸収要素が公知であり、この吸収要素は、重なり合った直径を有する少 なくとも２つのテレスコピック動作する中空シリンダからなる。エネルギー吸収 は、中空シリンダが外方又は内方にそのテレスコピック畳み込みの間に塑性変形 することによって達成される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９４９６７７ 号明細書は、このような要素の適用可能性として、鉄道車両の中央バッファ連結 内における衝撃減衰部材としてのその使用を示している。公知の吸収要素におい て、とくに力の流れ内にある大きな構造部分長さ及びかなりの製造費用（狭い寸 法公差）は、不利とみなされる。公知の要素の大きな重量は、さらに不都合であ り、この重量は、利用可能な動作能力に関して必要な中空部材のための鋼の利用 の結果として生じる。 さらにエネルギー変換システムが従来の技術の属し、これらのシステムは、と りわけ例えば８ｋｍ／ｈの所定の衝突速度まで車両側の損傷を避けるために、車 両の衝撃バンパの範囲に使用される。このようなシステムは、可逆的な液圧ダン パを含み、これらのダンパは、製造及び保守に関して技術的に手間がかかり、か つそれにより比較的高価であり、かつかなりの重量を有し、又は例えばアルミニ ウムからなるハニカムのように、塑性変形可能な、したがって非可逆的な部材で あり、これらの部材は、通常きわめて見積り困難である。 本発明の課題は、とくに小さな空間において運動エネルギーを吸収し、かつ全 使用期間において一定の動作特性を有する、望ましいコストで製造でき、軽く、 見積り可能でありかつ取扱いにおいて簡単な要素を提供 することにある。 本発明によれば、この課題は、次のようにして解決される。すなわち要素が、 合成物質からなる厚壁管のブロック状の少なくとも１つの区間によって形成され ており、その際、このブロック状の区間が、初期弾性、及び−力行程線図に関し て−ほぼ長方形の塑性動作行程を有する。 本発明の有利な構成は、請求の範囲従属請求項に示されている。 原則的に本発明による吸収要素は、希に生じる過負荷の場合の生じる際に、重 要な物体の大きな損傷を避けるようにするところで、どこでも使用することがで きる。吸収要素は、車両連結部の背後又は車両バンパの背後における例えばエネ ルギー減衰器として適している。 本発明による吸収要素は、その構成部分幾何学構造の変形能力によって、それ ぞれの使用の場合の要求に簡単に合わせることができ：厚壁合成物質管のブロッ ク状区間の高さは、ばね行程の長さに対する尺度であり、ブロック状区間の外側 輪郭が、圧縮の際に４５°以上傾斜しているとき、力の印加かつ力の侵入の場合 の半径方向膨張に対する尺度である。ブロック状区間の壁は、厚さの増加ととも に、相対的に利用できるばね行程を減少し、かつ降伏応力の状態に関する力上昇 を増加する。最後に厚壁区間の横断面積は、弾性力上昇の大きさに対する尺度で ある。 吸収要素の初期弾性から、一方において多くの用途の場合に望ましい小さな衝 撃の際の変形防止が得られ、他方においてそれにより別の構成部分によってブロ ック状区間を支える可能性が提供されているので、さらに小さな接触衝撃は、ま だ長手遊動を引起こさない。降伏限界を超えた動作行程の後に、ブロック状区間 の塑性変形が生じ、この時、このブロック状区間は取換えるようにする。なぜな らこの時、変形の程度に応じてもはや最大限可能なエネルギー吸収が利用できな いからである。静的及び動的な特性曲線は、ほぼ同じであり、線図の完全性だけ が、動的に増加する。前に見積もられた特性をチェックするために、手間のかか る動的なテストは必要ない。 本発明の実施例を図面に示し、かつ次に詳細に説明する。ここでは 図１Ａは、本発明による運動エネルギーを吸収する要素を新しい状態において 示し、 図１Ｂは、図１Ａによる要素を塑性変形した後において示し、 図２は、図１Ａ及び１Ｂによる３つの要素から形成された柱の典型的な力行程 線図を示し、 図３は、取付け準備された衝撃減衰ユニット内における図１Ａによる要素を示 し、 図４は、図３に類似であるが、図１による２つの要素を有する装置を示し、 図５は、別の装置において図１Ａによる５つの要素からなる柱を示している。 図１Ａによれば、吸収要素は、合成物質からなる厚壁管のブロック状の区間１ から形成されており、その際、この区間１は、長さＬ及び外径Ａを有する。十分 な粘性−吸収要素は、負荷の際に裂けないようにする−及び通常の適用温度より 上の凍結点を有する合成物質が、ブロック状区間１のために適している。 図２による線図が示すように、ブロック状区間１は、初期弾性を有する。降伏 限界を越えた負荷の際に、ブロック状区間１は、減少した長さＬ’及び膨らんで 増大した外径Ａ’を有する図１Ｂに示す塑性変形した形（完全な動作行程）を取 るまで変形する。完全な動作行程の最後に、腹において力方向Ｆに対して横向き に延びた面が関連し（図２による線図の力尖頭値参照）;同様に線図から引出す ことができるように、戻り弾性によって負荷の吸収の後に、ブロック状区間１内 にトーラス状の自由空間が生じる。 図３による装置において、１つのブロック状区間１からなる吸収要素は、内側 にあるねじピン４を介して、圧力片５と接続片６との間に保持されており、かつ 用途の条件に相応して初応力をかけることができる。 接続片６は、本実施例において選択されたおねじ６ｂを介して、過負荷を防止す べき構成群、例えば工作機械内にねじ込むことができる。減衰すべき衝撃力は、 圧力片５を介して導入される。ブロック状区間１のための案内部として、圧力片 ５及び接続片６は、それぞれカラー５ａ又は６ａに結合することができる。 図４によれば、２つのブロック状区間１は、その間に配置された板２を有する １つの柱を形成しており、その際、区間１と板２との間の接着結合が有意義であ る。圧力片５は、柱にはまった円形部材３を有し、この円形部材は、内側の案内 の意味において板２と共同動作する。圧力片５と接続片６との間における柱の保 持及び場合によっては初応力印加は、ここでも内側にあるねじピン４によって行 われる。 図５に、４つのブロック状区間１からなりかつ相応する数の中間板２を有する 柱を管状の円形部材３によって案内する可能性が示されている。柱のまとめ及び 場合によっては初応力印加は、圧力片５及び接続片６と管状の円形部材３の図示 した形状結合した結合(ここでは縁曲げによる)を介して達成される。破線で示す ように、保護すべき構成群７に結合された接続片６の後に、円形部材３の侵入の 空間がなければならないことは、明らかである。 その他に、柱の外にあるここには図示しない構成部分において、相応して大き な寸法の板２を介して柱を案内する可能性は、図５から引出すことができる。こ の時、円形部材３は省略することができる。このような外側案内は、、図４によ る実施例においても実現可能である。 参照符号のリスト １ 厚壁合成物質管の管状の区間、 ２ 中間板、 ３ 円形部材、 ４ ねじピン、 ５ 圧力片、 ５ａ 案内カラー ６ 接続片、 ６ａ 案内カラー、 ６ｂ おねじ、 ７ 保護すべき構成群、 Ｆ 吸収すべき衝撃力の左様方向、 Ｌ、Ａ 新しい状態における管状の区間１の長さ又は外径、 Ｌ’、Ａ’ 塑性変形した後の管状の区間１の長さ又は外径

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年４月２０日（１９９９．４．２０） 【補正内容】 （明細書第１頁第１行〜第２頁第５行の補正） 明細書 運動エネルギーを吸収する要素 本発明は、機械的に塑性変形の基本方式にしたがって動作する、運動エネルギ ーを吸収する要素に関する。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９２１０４９号明細書によれば、機械的に 動作する吸収要素が公知であり、この吸収要素は、重なり合った直径を有する少 なくとも２つのテレスコピック動作する中空シリンダからなる。エネルギー吸収 は、中空シリンダが外方又は内方にそのテレスコピック畳み込みの間に塑性変形 することによって達成される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９４９６７７ 号明細書は、このような要素の適用可能性として、鉄道車両の中央バッファ連結 内における衝撃減衰部材としてのその使用を示している。公知の吸収要素におい て、とくに力の流れ内にある大きな構造部分長さ及びかなりの製造費用（狭い寸 法公差）は、不利とみなされる。公知の要素の大きな重量は、さらに不都合であ り、この重量は、利用可能な動作能力に関して必要な中空部材のための鋼の利用 の結果として生じる。 米国特許第３７８４１８１号明細書により公知のエネルギー吸収装置は、構成 及びその材料に関して、衝撃負荷がなくなった後に装置がその当初の形に戻るよ うに構成されている。したがってその際、塑性変形の基本方式にしたがって動作 するのではない、したがって比較的小さな動作能力を有する装置が問題になって いる。 さらにエネルギー変換システムが従来の技術の属し、これらのシステムは、と りわけ例えば８ｋｍ／ｈの所定の衝突速度まで車両側の損傷を避けるために、車 両の衝撃バンパの範囲に使用される。このようなシステムは、可逆的な液圧ダン パを含み、これらのダンパは、製造及び保守に関して技術的に手間がかかり、か つそれにより比較的高価であり、か つかなりの重量を有し、又は例えばアルミニウムからなるハニカムのように、塑 性変形可能な、したがって非可逆的な部材であり、これらの部材は、通常きわめ て見積り困難である。 本発明の課題は、とくに小さな空間において運動エネルギーを吸収し、かつ全 使用期間において一定の動作特性を有する、望ましいコストで製造でき、軽く、 見積り可能でありかつ取扱いにおいて簡単な要素を提供することにある。 本発明によれば、この課題は、次のようにして解決される。すなわち要素が、 合成物質からなる厚壁管のブロック状の少なくとも１つの区間によって形成され ており、その際、合成物質からなるこのブロック状の区間が、要素の通常の適用 温度の上にある凍結点、フックの法則に相当する初期弾性、及び−力行程線図に 関して−ほぼ長方形の塑性動作行程を有する。 請求の範囲 １．機械的に塑性変形の基本方式にしたがって動作する、運動エネルギーを吸 収する要素において、要素が、合成物質からなる厚壁管のブロック状の少なくと も１つの区間（１）によって形成されており、その際、合成物質からなるこのブ ロック状の区間（１）が、要素の通常の適用温度の上にある凍結点、フックの法 則に相当する初期弾性、及び−力行程線図に関して−ほぼ長方形の塑性動作行程 を有することを特徴とする、運動エネルギーを吸収する要素。 ２．厚壁合成物質管の２つ又はそれ以上のブロック状区間（１）が、柱を形成 しており、その際、ブロック状区間（１）の間に、それぞれ１つの板（２）が配 置されていることを特徴とする、請求項１に記載の要素。 ３．それぞれの板（２）が、案内の意味おいて柱にはまった円形部材（３）と 共同動作することを特徴とする、請求項２に記載の要素。 ４．それぞれの板（２）が、柱の外にある構成部分において案内されているこ とを特徴とする、請求項２に記載の要素。 ５．厚壁合成物質管（１）のブロック状区間(１)、又は柱が、円形部材（３） によって及び／又は内側にあるねじピン（４）を介して保持されており、かつ必 要な場合に初応力をかけることができることを特徴とする、請求項１ないし４の １つに記載の要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械的に塑性変形の基本方式にしたがって動作する、運動エネルギーを吸 収する要素において、要素が、合成物質からなる厚壁管のブロック状の少なくと も１つの区間（１）によって形成されており、その際、このブロック状の区間（ １）が、初期弾性、及び−力行程線図に関して−ほぼ長方形の塑性動作行程を有 することを特徴とする、運動エネルギーを吸収する要素。 ２．厚壁合成物質管の２つ又はそれ以上のブロック状区間（１）が、柱を形成 しており、その際、ブロック状区間（１）の間に、それぞれ１つの板（２）が配 置されていることを特徴とする、請求項１に記載の要素。 ３．それぞれの板（２）が、案内の意味おいて柱にはまった円形部材（３）と 共同動作することを特徴とする、請求項２に記載の要素。 ４．それぞれの板（２）が、柱の外にある構成部分において案内されているこ とを特徴とする、請求項２に記載の要素。 ５．厚壁合成物質管（１）のブロック状区間(１)、又は柱が、円形部材（３） によって及び／又は内側にあるねじピン（４）を介して保持されており、かつ必 要な場合に初応力をかけることができることを特徴とする、請求項１ないし４の １つに記載の要素。