[发明专利]一种金属吸能装置

说明书

本发明公开了一种金属吸能装置，包括金属防爬板、金属吸能管、变形诱导结构，所述变形诱导结构包括依次连接且平均外周直径依次增大的第一段、第二段、第三段、第四段；所述金属吸能管的上端固定连接所述金属防爬板，下端至少套接在所述变形诱导结构的第一段的外周，并与所述第一段紧密连接；所述第一段的上端面沿外周设有刨削刀具，所述金属吸能管的一端在管内壁上沿长度方向开设有诱导凹槽，所述刨削刀具的位置和数量与所述诱导凹槽的位置和数量相适应。本发明的金属吸能装置对金属吸能管实现了刨削、鼓胀变形、撕裂、卷曲变形四种形式和四个阶段的吸能，四种形变模式及产生的阻抗力皆按照预先设计的进行，整个过程有序可控，吸能效率高。

技术领域

本发明涉及轨道车辆被动安全防护领域，特别是一种金属吸能装置。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，轨道车辆的安全越来越受到重视。金属金属吸能装置作为轨道车辆中最常见的吸能结构，在碰撞发生时能够有效地吸收冲击动能，对轨道车辆和乘员的安全起到决定性作用。因此，具有优秀冲击特性的吸能装置受到广泛的研究和应用。

现有技术中有不少关于防爬吸能装置的发明创造，如发明专利CN109515468 A中提供了一种轨道车辆吸能防爬器，其吸能原理是通过金属管的刨削及流体的阻尼进行能量耗散，该技术方案结合了切削式吸能和液压式吸能的优点，提高了装置的吸能量和抗偏载性，但其后期阻抗力稳定性差，且行程利用率低；又如发明专利CN111055874B中提供了一种多级防撞缓冲结构，能够进行多级缓冲，其原理为通过切削金属方管壁上的突起以及金属管的压溃进行能量耗散，该技术方案采用多级可伸缩的结构，占用空间小，吸能效果好，但其阻抗力稳定性差，初始峰值高。

现有技术中的防爬吸能装置，尤其是对于含有金属型材的防爬吸能装置，在其压缩变形过程中可控性差，撞击力波动较大，阻抗力不稳定，往往导致吸能效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种金属吸能装置，该金属吸能装置初始峰值力低、阻抗力稳定、吸能量大、过程可控。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种金属吸能装置，包括金属吸能管，其结构特点是，还包括变形诱导结构，所述变形诱导结构包括从上到下依次连接的第一段、第二段、第三段、第四段；

所述金属吸能管的下端套接在所述变形诱导结构的至少所述第一段的外周；

所述第一段的上端面沿外周设有刨削刀具，所述金属吸能管的下端在管内壁上沿长度方向开设有诱导凹槽，所述刨削刀具的位置和数量与所述诱导凹槽的位置和数量相适应；

所述第二段至少包括第一圆台，所述第三段至少包括第二圆台，所述第四段围绕所述第三段的底端四周，并且第四段的底面与第三段的底面平齐；

所述第一段、第二段、第三段、第四段同轴设置，各段之间圆滑过渡。

本发明的金属吸能装置通过设置金属防爬板、金属吸能管、变形诱导结构等结构，在列车发生碰撞时对金属吸能管实现了刨削、鼓胀变形、撕裂、卷曲变形四种形式和四个阶段的吸能。在车辆受到初始冲击时，金属吸能管沿着第一段轴向运动，位于第一段上端的刨削刀具对金属吸能管的内壁进行刨削，避免了金属压缩变形造成初始峰值过大的弊端。经刨削后的金属吸能管在第二段的第一圆台的作用下发生鼓胀变形，接着在第三段的第二圆台的作用下，金属吸能管沿着诱导凹槽产生撕裂，最后在第四段的作用下发生卷曲。本装置采用上述四种吸能方式相结合，将冲击动能进行能量耗散，四种形变模式及产生的阻抗力皆按照预先设计的进行，整个过程有序可控，金属吸能管的金属材料重复使用了四次，利用率高，吸能效率高。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：