专利名称：车辆碰撞衰减器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆碰撞衰减器设备，其用于沿道路定位和定位在其它地点处，用于在被车辆撞击时吸收能量且提供横向阻力以改变车辆方向。更具体地，本发明涉及用于以可释放的方式支撑护栏结构的止退结构。
背景技术：
2007年6月14日公布的美国专利申请公开No. US 2007/0131918涉及用于护栏的撞击头，所述撞击头包括适于形成曲折或盘绕路径的缆绳布线装置，缆绳穿过所述路径。缆绳必须跟随而通过该发明的撞击头的盘绕路径限制了缆绳通过头的移动，因此提供了足够的摩擦力以减缓在车辆撞击期间撞击头的移动。以上所述的美国专利申请公开论述了现有的公路护栏端部处理系统，且解决了在 美国专利申请公开中公开了护栏的这样的系统的缺陷。如在美国专利公开No. U. S 2007/0131918中所指出的，现有的公路护栏端部处理系统包括可断裂缆绳终端(BCT)、偏心加载器终端(ELT)、修改的偏心加载器终端(MELT)、车辆衰减终端(VAT)、挤压器终端(ET 2000和ET plus)、带槽的栏终端(SRT)、连续扭结终端(SKT)和向外展开的吸能终端(FLEAT)。终端(面向来流交通的端部)通常包括一个或多个护栏，所述护栏具有通过一系列受控释放终端(CRT)或脆弱柱和标准公路护栏柱支撑的W形横截面。缆绳组件布置可用于将栏的端部锚固到地面，从而将由于车辆侧向撞击而引起的拉伸力载荷传递到地锚。通常，终端具有碰撞头设备，所述碰撞头设备将是后部撞击期间被偏离正路的车辆撞击的第一个结构构件，其被设计为分散或吸收一些撞击能量。一些终端(例如，EF、SKT和FLEAT)在后部或迎头撞击期间吸收撞击的车辆的能量，这通过具有沿W形护栏向下滑且当其沿栏向下行进时断裂支撑柱的撞击头来实现。所有其它以上所提及的终端基于柱和栏的多种削弱装置的原理工作，以允许偏离正路的车辆以受控的方式穿透终端，且防止栏刺穿车辆或使车辆翻过或越过相对刚硬的终端。如在以上所述的美国专利申请公开中所指出，所有以上所述的护栏终端被认为是可开启的(gating)。即，如果在成角度撞击期间护栏终端在碰撞头和“需求长度”(其中“需求长度”认为是在成角度撞击期间从终端到护栏将引导车辆的位置的距离)之间被撞击，则终端将开启且允许撞击的车辆通过终端的背侧。然而，此开启效果可能具有不希望的或不安全的结果。如上所述，在专利申请公开2007/0131918中所公开的护栏解决了这些问题。这些问题也通过在此公开和要求保护的碰撞衰减器设备解决，设备合并了多个新颖的结构元件，所述结构元件以独特的方式协作以提供希望的结果。不管与车辆迎头撞击设备的端部还是碰撞到设备的一侧，设备都有效地吸收和分配由于车辆撞击所引起的力。它也可用于保护或屏蔽偏离正路的车辆免受路旁的危险防护物、护栏和屏障终端等。美国专利No. 5，022，782公开了车辆碰撞屏障，其中线缆沿细长的、可溃缩的框架延伸。线缆通常平行于框架延伸。摩擦制动器安装在框架的前部分上，以使在前部分处轴向撞击框架的车辆减速。美国专利No. 5，022，782未公开在此所描述和要求保护的有利特征。
发明内容
本发明涉及碰撞衰减器设备，所述碰撞衰减器设备包括附接到地面的撞击头结构且包括位于地面上方的撞击头。止退(backstop)结构与撞击头结构间隔开，并且附接到地面且从地面向上延伸。缆绳在撞击头结构和止退结构之间延伸。从地面向上延伸的多个护栏支撑器布置在撞击头结构和止退结构之间，所述护栏支撑器相互间隔开。所提供的护栏结构包括由护栏支撑器支撑的多个相互连接的护栏段，护栏段中的至少一些能够响应于撞击头朝向止退结构的移动而相对于彼此可滑动地移动。缆绳沿护栏结构延伸。缆绳接合结构与缆绳摩擦接合，且与撞击头可操作地关联以将摩擦力施加在缆绳上，以控制和抵抗由碰撞到撞击头中的车辆引起的撞击头朝向止退结构的移动。止退结构以可释放的方式支撑护栏结构和缆绳。参考如下描述和附图，本发明的其它的特征、优点和目的将变得明显。
图I是根据本发明的教导构造的碰撞衰减器设备的透视图；图2是设备的侧视图；图3是设备的顶视图；图4是图示了设备的撞击头结构以及在设备内采用的护栏和缆绳的多个部分的放大的透视图；图5是撞击头结构的一部分和附接到其上的缆绳接合结构的透视图；图6是图示了延伸通过撞击头结构且通过缆绳接合结构的一段缆绳的显著放大的顶视图，所述缆绳接合结构的结构元件示出为处于刚好在形成用于缆绳的曲折路径之前和将摩擦力施加到其上之前呈现的位置；图7是类似于图6的视图，但其图示了与缆绳摩擦接合且形成了用于缆绳的曲折路径的缆绳接合结构；图8是图示了用于支撑护栏的设备的护栏支撑器的放大透视图，所述护栏的部分以假想线图示，该图进一步图示了在碰撞衰减器设备内采用的两个缆绳的部分；图9是图8中示出的结构元件的分解透视图，护栏段通过实线描绘且处在与护栏支撑器组装之前；图10是护栏支撑器的前视图，图中示出为处于其正常工作位置，箭头指示了开始施加到连接到护栏支撑器的护栏的力；图11图示了护栏支撑器，所述护栏支撑器在护栏已被车辆从侧面撞击之后处于倾斜的情况；
图12是设备的后透视图，图中示出了碰撞衰减器设备的止退结构、护栏支撑器和缆绳在正常情况下且其上未施加撞击力时的结构细节；图13是止退结构和附接到其上的缆绳部分的前透视图；图14图示了护栏支撑器的一部分，所述护栏支撑器包括从护栏支撑基部向上延伸的护栏支撑柱的下端和支撑着护栏支撑器的两侧的护栏支撑架结构，如通过箭头所表示的向前引导的力施加到护栏支撑柱，且将翻倾力施加到支撑基部，如通过弯曲的箭头所表示的；图15是图14中示出的结构的透视图，但其图示了连同支撑基部的中心部分以及支架构件被撞平在地面上的支撑柱；图16是图示了支撑基部的一部分的放大平面视图，所述支撑基部包括通过机械紧固件附接到地面且脆弱地连接到支撑基部的剩余部分的支撑基部端部分；图17是处于正常运行情况下的止退器的侧视图；图18是类似于图17的视图，但其图示了由于过度的车辆撞击引起的力而已经向后变形的止退器；图19和图20分别是在车辆和碰撞头结构之间的撞击之前的碰撞衰减器设备的顶视图和侧视图；图21和图22分别是在车辆和该设备之间的撞击之后的碰撞衰减器设备的顶视图和侧视图；图23和图24分别是碰撞衰减器设备和继续在止退结构的方向上移动的车辆的顶视图和侧视图；图25和图26分别是示出了撞击碰撞衰减器设备的止退结构的车辆的顶视图和侧视图；图27是刚好在被车辆在设备的一侧上撞击前的碰撞衰减器设备的顶视图；图28是类似于图27的视图，但其图示了车辆的初始撞击；图29是类似于图28的视图，但其图示了沿碰撞衰减器设备向前移动且在向前的车辆方向上转向的车辆；图30是图示了继续向前移动的车辆的顶视图，但车辆通常平行于碰撞衰减器设备移动且仍处于在箭头的方向上转向的过程中；图31是图示了碰撞衰减器设备在与处于从设备移开的过程中的车辆撞击后的情况的顶视图；图32是图示了在车辆已从设备移开之后的碰撞衰减器设备的情况的顶视图；并且图33是类似于图13的视图，但其图示了止退结构和缆绳部分的情况。
具体实施例方式现在参考附图，根据本发明的教导构造的碰撞缓冲器设备通过附图标记10指示。设备10包括附接到地面的撞击头结构12。止退结构14附接到地面且从地面向上延伸。多个护栏支撑器16从地面向上延伸且布置在撞击头结构和止退结构之间。护栏支撑器16相互间隔开。两个护栏18、20在撞击头结构12和止退结构14之间延伸，护栏相互间隔开且大体上相互平行。护栏18、20每个包括通过护栏支撑器以将在下文中详细描述的方式支撑的多个相互连接的护栏段22。护栏段22具有重叠的端部。在图示的布置中，每个护栏具有两个护栏段，但在护栏中可按需要且取决于环境采用更多数量的部分。护栏具有通常W形的横截面，这本身是已熟知的护栏构造。两个缆绳24在撞击头结构和止退结构之间延伸，一个缆绳沿护栏18布置，且一个缆绳沿护栏20布置。撞击头结构12包括撞击头30和附接到地面且在地面上方支撑撞击头的撞击头支撑器32。撞击头30具有前侧或车辆撞击侧34。撞击头支撑器32包括两个支撑桩36和两个缆绳锚固件38，所述缆绳锚固件38相互间隔开且接合并支撑支撑桩36，所述支撑桩通过脆弱的连接器(未示出)或任何其它合适的结构连接到缆绳锚固件，当施加预定幅度的力时，所述结构允许桩从缆绳锚固件分离。缆绳锚固件38沿地面在撞击头前方延伸，且通过螺接在嵌入在地面内的螺纹座(未示出)中适当位置的螺纹紧固件(未示出)合适地附接到地面。可利用其它附接模式，例如通过化学或机械结合而附接到道路或其它基础。撞击头30具有两个分尚的且间隔开的撞击头部分40, —个部分40布置在缆绳锚固件38的一个的端部上方，且另一个撞击头部分40布置在另一个缆绳锚固件38的端部上方。每个撞击头部分限定开口 42，缆绳24的缆绳端部部分通过所述开口 42突出，所述缆绳端部部分例如在图4和图7中所示从撞击头部分向前和向后突出，且紧靠地面连接到缆绳锚固件38。缆绳组件附接到每个缆绳端部部分且包括缆绳保护器46和缆绳连接器48，所述缆绳保护器46具有一个或多个围绕缆绳端部部分的管状元件，以用于保护缆绳端部部分不被车辆破坏，所述缆绳连接器48将缆绳端部部分连接到与之相关的缆绳锚固件。在所公开的实施例中，与缆绳24相关的缆绳连接器48包括布置在其远端端部处的扩展部。每个缆绳锚固件限定了开口的槽或凹部50，所述槽或凹部50接纳与相关的缆绳锚固件摩擦接合的、带有扩展部的缆绳端部部分或缆绳连接器48，以在相关的缆绳24处于张紧时将缆绳锚固件部分可释放地保持在凹部内。如将在下文中可见，缆绳24的另一端附接到止退结构且缆绳通常总是维持处于至少一定程度的张紧。
缆绳接合结构在撞击头部分的最内侧或非撞击侧处焊接到或以其它方式牢固地附接到每个撞击头部分，所述缆绳接合结构与和撞击头部分相关且和撞击头可操作相关的缆绳摩擦接合，以将摩擦力施加到缆绳上，从而控制和抵抗由于碰撞到撞击头的前侧或撞击侧内的车辆引起的撞击头朝向止退结构的移动。现在特别地参考图4至图7，壳体54附接到每个撞击头部分40且从该处向后突出。壳体的内部与形成在每个撞击头部分内的开口 42连通。相关的缆绳24延伸通过形成在壳体的壁58内的开口 56且然后延伸到止退结构，如前文所述。缆绳接合构件60可旋转地定位在壳体54的内部内，所述缆绳接合构件60具有向上延伸的突出部分62，所述突出部分62限定了缆绳24通过其引出的通孔64。如果通孔64与开口 42和56对准，则相关的缆绳24可容易地移动通过壳体54和缆绳接合构件60。然而，当缆绳接合构件60旋转时，形成了曲折的缆绳路径。图6示出了从其非摩擦接合位置略微旋转的缆绳接合构件，且图7示出了完全移动旋转使得其通孔64相对于开口 42和56的轴线形成超过九十度的角度的缆绳接合构件。在图7中示出的位置中，在缆绳内形成了弯曲部，且壳体、缆绳接合构件60和缆绳之间的摩擦接合在缆绳上产生了显著的摩擦力，以控制和抵抗撞击头朝向止退结构的移动。接纳锁定条68的槽66形成在壳体54的外角部处。图5和图6图示了刚好在插入到槽66内之前的锁定条，且图7示出了接合缆绳接合构件的平坦表面70的最顶部锁定条，以将其锁定在图7中所示的位置处。如果需要，则可在缆绳接合构件的外周上使用数个分离的平坦表面，使得它可调整且锁定在向缆绳提供多种程度的摩擦阻力的位置。角撑板72焊接到或以其它方式牢固地固定到撞击头部分的背侧。头支撑构件74在两个角撑板72之间延伸且通过螺栓固定到其上。护栏适配器76从壳体54向外突出，且焊接到或以其它方式固定到壳体54和角撑板72，所述护栏适配器76重叠于且附接到护栏的邻近端，所述邻近端通常与护栏适配器76的形状一致。缆绳24沿护栏18、20的整个长度延伸且缆绳的终端以将在下文中论述的方式固 定到止退结构14。缆绳合适地嵌套在护栏的细长的向内弯曲的表面内且定位在护栏和挡块77之间，所述挡块77合适地由木材形成且包括设备护栏支撑器16的元件。例如，见图8和图12。挡块可被系住以将其保持到支撑器16。每个护栏支撑器16也包括护栏支撑基部78、从护栏支撑基部向上延伸的护栏支撑柱80、和护栏支撑架结构，所述护栏支撑架结构支撑着护栏支撑柱以抵抗由于车辆在碰撞衰减器护栏设备的侧面上的撞击弓I起的护栏支撑柱的侧向翻倾。护栏和挡块通过脆弱的细长的螺栓81固定到护栏支撑柱。护栏支撑架结构包括布置在护栏支撑柱80的相反侧上的两个双端支架构件82。每个双端支架构件在其端部处固定到护栏支撑基部且在护栏支撑柱上的与护栏支撑基部间隔开的位置处固定到护栏支撑柱。这合适地通过焊接完成。将注意到的是，每个支架构件82具有形成在其中的弯曲部，所述弯曲部在其内在支架构件的端部之间产生凹部或凹陷84。由凹部形成的上间隙使得响应于施加在双端支架构件的端部处的相反的压缩力而使支架构件能够变形且每个双端支架构件在其端部之间的总长度能够缩短，或使得支架构件的在其端部之间的总长度响应于施加在其端部处的相反的拉伸力能够延长。如果与护栏支撑器16的护栏支撑柱相关的护栏从侧面被撞击，如通过图10中的箭头示例地示出，则柱将在力的方向上倾斜。图11示出了由于通过图10中的箭头描绘的向右引导的碰撞力所引起的朝向右侧倾斜的护栏支撑柱。将注意的是，如在图11中所示的左支架构件同时受到拉伸力且已变形并拉直到一定程度。另一方面，右支架构件已部分地溃缩，其端部比当支架构件处于其正常构造时更靠近到一起。因此，支架构件协作以吸收侧向撞击，且在一定程度上在翻倾的护栏支撑柱的位置处控制和抵抗柱、挡块和护栏的翻倾。每个护栏支撑器16的护栏支撑基部78具有相反的护栏支撑基部端部部分86。护栏支撑基部仅在护栏支撑基部端部部分处合适地通过机械紧固件88附接到地面，如例如在图14至16中示出的。这些紧固件可以是螺接到嵌入在地面内的座(未示出)内的螺栓。削弱线90形成在每个支撑基部端部部分和护栏支撑基部的剩余部分之间，以提供它们之间的脆弱的连接。也如在图16中所示，护栏支撑基部的宽度在削弱线的位置处通过此位置处的凹口减小，所述凹口通过附图标记92指示。
图14作为示例图示了在例如当车辆碰撞到撞击头内时从护栏支撑柱的前侧或撞击头侧施加到护栏支撑柱的力。如果力足够大，则柱将撞翻到图15中示出的位置。由于以上所述的削弱线和凹口特征，所以护栏支撑基部也将如在图15中所示与支架构件82 —起弯曲。端部部分将维持附接到地面。这极大地简化且便于将损坏的护栏支撑器用另一个护栏支撑器替换，所述替换仅是下述事情，即将机械紧固件88从地面分离而不引起损坏，并将所述机械紧固件88再次用于安装替换的护栏支撑器。现在且特别地参考图12和图13，将描述止退结构14的元件和工作。止退结构14包括下部部分，所述下部部分包括固定到地面的基板94和附接到基板且从其向上延伸的止退柱96的下部部分。倾斜的支架构件98从固定到地面的相邻的支架基部100向上延伸到止退柱96。止退柱的在与倾斜的支架构件相互连接的点上方的部分以及由柱支撑的止退结构的所有其它结构被认为且在后文中称为上止退部分。上止退部分通过附图标记102标
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缆绳24的远端端部通过合适的金属件附接到上止退部分102。更特定地，缆绳可释放地连接到上止退部分，缆绳端部位于形成在上止退部分的相对端处的开口槽108内。螺接到缆绳端部上的螺母109维持位于槽内的张紧的缆绳。如上所述，缆绳沿护栏18、20延伸且被护栏18、20包围。护栏(在图12、13和33中以虚线示出)附接到在上止退部分的相反侧处的止退楔形坡面或引导件104，所述止退楔形坡面或引导件104具有大致V形的横截面且接纳护栏18、20的被向内引导的上部弯曲，如图中所示。具有脆弱的螺栓106和螺母的形式的连接器提供了引导件和护栏之间的相互连接，当足够的剪力存在于这两个结构元件之间时，所述相互连接将断裂。即，当由于车辆与碰撞衰减器护栏设备碰撞而引起预定幅度的力施加到护栏的位于止退结构处的最端部的护栏段时，所述最端部的护栏段将与上止退部分分离。引导件或楔形坡面104将引导由于车辆撞击而引起的护栏段向外超过止退结构的移动，如在图25、图26和图33中示出，使得所述护栏段向止退结构后方延伸。此夕卜，缆绳自由离开槽108，也如在图33中所示。另外，沿碰撞衰减器护栏设备行进且碰到止退结构的上部部分的车辆在车辆撞击在上止退部分上时将引起上止退部分相对于下止退部分向后偏转。这例如在图18中图示，这可与在图17中图示的止退结构的正常情况对比。如上所指示，不论车辆从前方或从侧面撞击，本发明的碰撞衰减器设备作为碰撞衰减器或垫都高度地有效。图19至图26依次图示了设备从被车辆的前面撞击的时刻到车辆已撞击设备的止退结构并到达最终停止的点的设备的情况和工作。与车辆与常规的护栏结构的端部、障碍或路旁的危险防护物发生撞击的情况相比，设备以极大减小对于车辆或其乘员引起的损伤的方式使车辆停止。图19和图20图不了刚好在与设备的撞击头结构发生迎头撞击前的车辆110。图21和图22图示了在车辆已碰撞撞击头结构之后且处于使撞击头在止退结构的方向上移位的过程中的情况。撞击头的移动受到通过由附接到每个撞击头部分40的缆绳接合结构限定的曲折路径的缆绳控制和抵抗，但在也开始撞倒护栏支撑器的过程中，撞击头向后移动且引起护栏18、20的前护栏段从其支撑器的剪切。这些结构特征部有效地协作以将由迎头碰撞引起的力分散和吸收。图23和图24图示了车辆朝向止退结构的继续移动，基本上所有护栏支撑器已被撞倒或处于被撞倒的过程中。另外，护栏的最后方的护栏段22开始与最前部的护栏段一起向后移动。图25和图26图示了已与止退结构接合之后的车辆。应注意的是，护栏已相对于止退结构向后移位且处在其中护 栏将不可能引起损伤车辆或乘员的位置。图27至图32图示了在侧面撞击期间的碰撞衰减器设备的结构和功能。将可见的是撞击力被迅速地吸收且发生衰减以再引导车辆离开碰撞衰减器设备，且不允许发生开启。再次，缆绳、护栏和护栏支撑器以独特的方式协作以便将力以保护车辆及其成员的方式扩散和吸收。图27图不了接近撞击头后方的设备的一侧的车辆。图28不出了在刚撞击后的初始情况。图29图示了车辆的行程被如何再引导而不经过或甚至达到护栏的不在撞击的侧上的情况，取决于碰撞的严重性，缆绳的一个或两个是产生这种再引导中的重要因素。图30图示了已经被引导到几乎平行于设备的主轴线的位置的车辆。图31示出了在到达止退结构前，车辆现在被完全再引导从设备离开。图32提供了在碰撞情况终止之后的碰撞衰减器设备的图示。
权利要求
1.一种碰撞衰减器设备，包括护栏和止退结构，所述止退结构包括下止退部分和上止退部分，所述下止退部分附接到地面且从所述地面向上延伸，所述上止退部分由所述下止退部分支承，所述碰撞衰减器设备另外包括将所述护栏连接到所述上止退部分的脆弱的连接器结构，由此当由于车辆与所述碰撞衰减器设备碰撞而使预定幅度的力施加到所述护栏时，所述护栏将与所述上止退部分分离。
2.根据权利要求I所述的碰撞衰减器设备，另外包括引导结构，所述引导结构用于引导由于车辆撞击引起的所述护栏的超过所述止退结构且向所述止退结构后方的移动。
3.根据权利要求I所述的碰撞衰减器设备，其中，所述上止退部分适于作为车辆撞击在所述碰撞衰减器设备上的结果而相对于所述下止退部分向后偏转。
4.根据权利要求I所述的碰撞衰减器设备，另外包括沿所述护栏延伸的缆绳，所述缆绳以可释放方式连接到所述止退结构且响应于车辆在所述碰撞衰减器设备上的撞击而从所述止退结构释放。
5.根据权利要求3所述的碰撞衰减器设备，其中，所述止退结构另外地包括附接到所述地面的倾斜的支架构件，所述倾斜的支架构件从所述地面向上延伸且附接到所述下止退部分，以抵抗所述下止退部分的弯曲。
6.根据权利要求2所述的碰撞衰减器设备，其中，所述引导结构包括连接到所述止退结构的引导件，在所述脆弱的连接器结构断裂且所述护栏与所述上止退部分分离时，所述引导件能够与所述护栏接合，以引导所述护栏超过所述止退结构且朝向所述止退结构后方。
7.根据权利要求6所述的碰撞衰减器设备，其中，所述引导件包括连接到所述上止退部分的楔形坡面。
8.根据权利要求4所述的碰撞衰减器设备，其中，所述上止退部分限定有开口槽，以用于以可释放方式保持所述缆绳。
9.根据权利要求I所述的碰撞衰减器设备，包括一对护栏，所述护栏相互间隔开且连接到所述上止退部分，所述碰撞衰减器设备包括引导结构，所述引导结构用于引导由车辆撞击引起的所述护栏超过所述止退结构的相反侧且朝向所述止退结构后方的移动。
10.根据权利要求9所述的碰撞衰减器设备，其中，所述引导结构包括在所述止退结构上的间隔开的位置处连接到所述止退结构的一对间隔开的引导件，在所述脆弱的连接器结构断裂且所述护栏与所述上止退部分分离时，所述引导件能够与所述护栏接合，以引导所述护栏超过所述止退结构且朝向所述止退结构后方。
全文摘要
一种碰撞衰减器护栏设备，包括撞击头和止退器，具有缆绳和由位于撞击头和止退器之间的护栏支撑器支撑的护栏。摩擦力施加到缆绳，以控制和抵抗撞击头朝向止退器的移动且提供横向阻力。止退器以可释放的方式支撑缆绳和护栏。
文档编号E01F15/00GK102666998SQ201080048911
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月20日 优先权日2009年10月27日
发明者赫里特·戴克, 阿尔瓦罗·E·弗洛雷斯莫拉莱斯 申请人:百瑞系统公司