震动能量吸收器制造技术

在一个示例中，一种震动能量吸收器包括：具有闭合端和开口端的缸体、围绕缸体的开口端固定的套筒、以及在缸体中的超高分子量聚乙烯材料形式的阻尼材料。柱塞定位成通过套筒驱动到阻尼材料中。当柱塞被撞击并且被驱动到阻尼材料中时，阻尼材料从固态变为粘性流态，从而使得能够吸收大量能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能量吸收器。
技术介绍
通常，震动吸收器是油液型或油气型，在所述震动吸收器中，在由撞击力所引致的增压作用下，迫使油穿过多个缸体活塞结构内的孔口，并且由此阻尼掉缸体和活塞之间的相对运动，并使传动力幅值减弱。替代的震动吸收器可以使用薄的有围壁的中空缸体，所述缸体在撞击条件下溃缩并且吸收能量。这种震动吸收器的几何尺寸与撞击力和/或待吸收的动能的幅值同比例大幅度增加。对用于与车辆耐碰撞性和乘客安全性有关的碰撞能量管理系统，仅非常小的空间可用于容纳这些传统震动吸收器。
技术实现思路
本公开提供了一种紧凑的震动能量吸收器系统的新型概念，所述震动能量吸收器系统能够有效地用于缓冲。基于一系列由本专利技术人所实施的实验室试验和原型试验，得出通过本专利技术能够在撞击或碰撞事件中吸收大量的能量。另外，这类震动吸收系统能够按比例放大或缩小以及最优化，以便满足宽范围的撞击能量管理情景，与替代的能量吸收系统相比，所述这类震动吸收系统造价低廉并且非常小或者不必进行维护作业。能够最优化在此描述的震动能量吸收器系统，以便通过适当的调整几何尺寸以及通过在非常有限的空间中有效吸收撞击体的可获得的动能来限制峰值动态力的幅值。在车辆碰撞或撞击事件中，这种震动能量吸收器能够潜在地减轻或最小化财产受损的严重程度以及对乘客造成的伤害。本专利技术的示例提供了一种新型震动吸收器系统，所述新型震动吸收器系统利用一种新颖的设计并利用当承受压缩撞击力时在受限空间内所发生的超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight (UHWM) Polyethylene)或者类似材料的独特的弹塑性变形。这允许通过能量吸收过程快速地吸收动能以及限制撞击力的幅值。示例包括对固态阻尼材料的创新使用，所述固态阻尼材料可在各种等级中获得，如超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)。传统上，超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)和高密度聚乙烯(HDPE)材料已经广泛用于这样的应用中，在所述应用中低摩擦系数和高耐磨性均至关重要。在一些实例中，挤压的、超高分子量聚乙烯的区段和梁也已经被用作缓冲区(诸如，在水路运输系统的码头和水闸中)，这是因为它们具有抵抗侧向撞击的高抗弯曲强度。已经发现包括高分子量的高密度聚乙烯(HMW-HDPE)的聚合弹道材料和由这种弹道材料制成的产品适于停止弹道抛射体。也参见以引用方式并入本文的美国专利申请公报No. 2 006/0013977。本专利技术人已经开发和创新使用了被限制在金属(例如，钢)缸体内的圆柱状超高分子量聚乙烯棒，用于利用锥形前端吸收撞击柱塞的动能。这旨在利用作为所提出的用于机车耐撞性应用的碰撞能量管理(CEM)系统的一部分的适当缩放和最优化的构造。其它潜在应用可以包括其它路上交通工具。包括在压缩试验机中所进行的超高分子量聚乙烯圆柱状棒的准静态测试的初步调查提供了不错的结果并且深入了解了在压缩载荷作用下的变形性能的两种截然不同的管理方法。从力对准静态测试的位移曲线得出的能量吸收的计算结果同样理想，所述准静态测试的位移曲线呈现了其应用为碰撞能量吸收器的潜能，证明了在高速撞击条件下其高应变率反应性能。为了对此进行评估，也进行了摆锤式撞击试验，并且在大约17英尺/秒的撞击速度时所产生的试验数据支持利用超高分子量聚乙烯材料的非常小的轴向变形来有效吸收高能量震动的概念。还进行了其它试验。根据本专利技术的示例的震动能量吸收器包括容器以及位于容器中处于固态的阻尼材料，并且所述阻尼材料在被柱塞加压时由固态转变成粘性流态。柱塞定位成被驱动到阻尼材料中而吸收能量。容器典型地包括缸体，所述缸体具有闭合端和开口端。在缸体的闭合端处设有凸缘，用于安装缸体。还包括围绕缸体的开口端固定并且包围柱塞的套筒。套筒可以包括围绕柱塞的支承件。优选地，柱塞具有抵接阻尼材料的锥形端。在一些示例中，阻尼材料包括座部，所述座部将柱塞的维形端接纳在所述座部中。优选地，阻尼材料是超高分子量聚乙烯材料。阻尼材料可以径向地填充缸体。在一个示例中，柱塞包括中空部分。本专利技术还提供制造震动能量吸收器的方法。所述方法典型地包括用固态的阻尼材料填充容器。阻尼材料构造成当被加压时从固态转变为粘性流态。柱塞定位成当向柱塞施加力时所述柱塞被驱动到阻尼材料中。可以将容器制造成包括具有闭合端和开口端的缸体。凸缘能够添加在缸体的闭合端处，用于安装缸体。所述方法还可以包括围绕缸体的开口端和围绕柱塞装配套筒，并且围绕柱塞添加支承件。所述方法还可以包括在柱塞上制造锥形端，所述锥形端抵接阻尼材料；和在阻尼材料中形成座部，所述座部将柱塞的维形端接纳在所述座部中。本专利技术还包括用固态阻尼材料填充容器，当被加压时，所述阻尼材料由固态转变为粘性流体；将柱塞定位成被驱动到阻尼材料中；将容器或柱塞固定到结构；以及通过使结构运动以撞击物体或通过使物体运动以撞击结构来将柱塞驱动到阻尼材料中，因此阻尼材料从固态变化为粘性流态。然而，在其它实施例中，本专利技术不必实现所有这些目的，并且所附权利要求不应当限制于能够实现所述这些目的的结构或方法。附图说明从优选实施例的以下描述和附图中，本领域中的那些技术人员将想到其它目的、特征和优势，在所述附图中图I是示出了根据本专利技术的示例的能量吸收器的示例性前剖视图；图2是图I示出的能量吸收器的示意性三维分解视图；图3描绘了利用有平坦端部的螺纹钢棒测试的超高分子量聚乙烯的两个半体；图4是示出了随着图3示出的测试装置的棒位移，压缩载荷和应力变化的曲线图；图5是示出了随着在以17. 14英尺/秒撞击期间摆锤撞击测试的柱塞位移，瞬间压缩力的变化的曲线图；图6A是在使用如图I和图2所示的原型震动能量吸收器的测试中，对于27kip锤击的30的下落，力和柱塞位移对时间的曲线图；图6B是示出对于图I和图2的原型震动能量吸收器，作为撞击力幅值的函数的柱塞位移的曲线图；图7是示出了安装到机车的两个震动能量吸收器的示例的示意性三维视图；图8是示出了根据本专利技术的示例的震动能量吸收器系统的另一个示例的分解的三维视图；以及图9是示出了图8的柱塞组件的内部的示意性三维视图；和图10是示出了图8的在其组装状态的震动吸收器的示意性三维视图。具体实施例方式除了以下所公开优选的实施例或多个实施例之外，本专利技术能够是其它实施例以及能够以多种方式进行实践和实施。因此，应当理解的是，本专利技术并不局限于其在以下描述中陈述的或在附图中图解的部件的布置方案和构造的细节的应用。如果本文仅描述了一个实施例，那么所附权利要求将不局限于所述实施例。而且，所附权利要求将不被限制性地理解，除非有明确并且令人信服的证据证明特定的排除、约束或放弃申明。一种新型的紧凑的高能量震动吸收器能够优选地由非常少的机械加工零件制造而成。在图1-2中示出了一个示例中的主要部件。震动能量吸收器10包括容器12，在这个具体示例中，所述容器是具有闭合端14a和开口端14b的缸体。在这个示例中，闭合端14a包括凸缘16，用于将缸体12安装到诸如机车或其它交通工具的结构或者电梯井的底部等。固态的阻尼材料18 (例如，超高分子量聚乙烯材料)被放置在缸体12中并且被限制在所述缸体12内。典型地，阻尼材料径向地填充缸体的大部分长度。柱塞20定位成被驱动到阻尼材料18中。在这个具体示例中，提供套筒22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.16 US 61/281,3141.一种震动能量吸收器，所述震动能量吸收器包括 容器； 阻尼材料，所述阻尼材料位于所述容器中处于固态并且当被加压时从固态转变为粘性流态；以及 柱塞，所述柱塞定位成被驱动到所述阻尼材料中。2.根据权利要求I所述的震动能量吸收器，其中，所述容器包括具有闭合端和开ロ端的缸体。3.根据权利要求2所述的震动能量吸收器，所述震动能量吸收器还包括位于所述缸体 的闭合端处的凸缘，用于安装所述缸体。4.根据权利要求2所述的震动能量吸收器，所述震动能量吸收器还包括套筒，所述套筒围绕所述缸体的所述开ロ端固定并且包围所述柱塞。5.根据权利要求4所述的震动能量吸收器，其中，所述套筒包括围绕柱塞的支承件。6.根据权利要求I所述的震动能量吸收器，其中，所述柱塞具有抵接所述阻尼材料的锥形端。7.根据权利要求6所述的震动能量吸收器，其中，所述阻尼材料包括座部，所述座部将所述柱塞的所述锥形端接纳在所述座部中。8.根据权利要求I所述的震动能量吸收器，其中，所述阻尼材料是超高分子量聚こ烯材料。9.根据权利要求2所述的震动能量吸收器，其中，所述阻尼材料径向地填充所述缸体。10.根据权利要求I所述的震动能量吸收器，其中，所述柱塞包括中空部分。11.一种震动能量吸收器，所述震动能量吸收器包括 缸体，所述缸体具有闭合端和开ロ端； 套筒，所述套筒围绕所述缸体的所述开ロ端固定； 超高分子量聚こ烯材料，所述超高分子量聚こ烯填充所述缸体；以及 柱塞，所述柱塞延伸通过所述套筒并且终止在抵接所述超高分子量聚こ烯材料的锥形端中。12.根据权利要求11所述的震动能量吸收器，所述震动能量吸收器还包括位于所述缸体的闭合端处的凸缘，用于安装所述缸体。13.根据权利要求11所述的震动能量吸收器，其中，所述套筒包括围绕所述柱塞的支承件。14.根据权利要求11所述的震动能量吸收器，其中，所述阻尼材料包括座部，所述座部将所述柱塞的所述锥形端接纳在所述座部中。15.根据权利要求11所述的震动能量吸收器，其中，所述柱塞包括中空部分。16.一种制造震动能量吸收器的方法，所述方法包括 用固态阻尼材料填充容器，所述阻尼材料被构造成当被加压时从固态转变为粘性流态；以及 将柱塞定位成当向所述柱塞施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·K·帕里达，T·哈里根，J·卡特，N·达纳，G·萨马韦达姆，
申请(专利权)人：福斯特米勒公司，
类型：发明
国别省市：