冲击吸收装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及改进的冲击吸收装置及使用该冲击吸收装置的系统和/或部件。术语 "装置"应以其最宽泛的含义进行解释并且包括有限且独立的装置/冲击吸收系统以及结合 在更大或更复杂的系统中的部件或子组件。
【背景技术】
[0002] 许多应用中需要改进的冲击吸收装置，改进方案涉及承受来自外部源的多次撞击 的能力一一即，耐用性一一以及更有效的能量消散机构一一即增强的保护。
[0003] 冲击吸收器的应用领域差异显著并且范围从诸如用于汽车工业(轿车、卡车）的防 撞装置以及火车站台防撞装置之类的机械子组件至诸如摩托车夹克的织物之类的意在结 合到用于安全服或安全衣的部件中。尽管根据使用的领域或具体应用，耐久性或增强的保 护可以提供显著优势，然而根据本发明的改进的冲击吸收装置以高耐用性和增强的保护为 特征。
【发明内容】
[0004] 在闭合系统的领域中，这些特征同时相关，例如用于门、窗、大门的停止防撞装置 的应用。
[0005] 本发明的另一显著方面在于其结构特征可以容易地适应尺寸差异很大的系统和 部件，由此冲击吸收装置可以容易地整合到最终的系统/部件中用于不同的应用。
[0006] 在本发明的第一方面中，本发明涉及一种冲击吸收装置，该冲击吸收装置包括第 一保持元件和多个细长金属结构件，所述多个细长金属结构件具有大于等于10的长细比， 其中，细长金属结构件分别在其第一端处固定至所述第一保持元件，其特点在于：
[0007] ?细长金属结构件分别固定在所述第一保持元件的不同点处；
[0008] ?至少一对细长金属结构件的细长金属结构件之间的相互间距小于等于细长金 属结构件长度L的0.75倍，即为0.75*L，所述间距相对于细长金属结构件的第一端测量到。
[0009] ?垂直于相邻细长元件的平面中至少90%的平面相互平行或形成小于20°的角。
【附图说明】
[0010] 将参照附随的附图进一步说明本发明，附图中：
[0011] -图IA和图IB分别示意性地示出了根据本发明的包括层状（laminar)或片状细长 元件的冲击吸收装置的俯视图和主视图，
[0012] -图2A和图2B分别示意性地示出了根据本发明的包括层状细长元件的冲击吸收装 置的替代实施方式的俯视图和主视图，
[0013] -图3A至3C分别示意性地示出了根据本发明的包括线状(filiform)细长元件的冲 击吸收装置的俯视图和替代主视图，
[0014] -图4、图4A和图5示出了根据本发明的包括线状细长元件的冲击吸收装置的替代 实施方式，
[0015] -图6是示意性地示出根据本发明的具有球形几何形状的冲击吸收装置的替代实 施方式的横截面图，
[0016] -图7是示意性地示出根据本发明的冲击吸收装置的一部分的局部剖视图，
[0017] -图8是根据本发明的冲击吸收装置的图示，
[0018] -图9是根据现有技术制成的冲击吸收装置的图示，
[0019] -图10是示出了图9中所示装置中的一个装置与图10的装置的性能之间的对比的 图表，
[0020] -图11是包括根据本发明的冲击吸收装置的系统的示例性操作方案示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使附图更容易理解，在某些情况下改变了元件的尺寸和尺寸比，特别地且非 排他性地涉及细长金属结构件的高度和宽度。
[0022] 适于在根据本发明的冲击吸收装置中使用的细长金属结构件具有大于等于10的 长细比（s Ienderness rati〇 )，即金属结构件的长度L与较小的横向尺寸W之比。如附图中所 示的，本发明的细长金属结构件是平的层状元件或片状元件和/或直的线状元件或丝元件。 如将在下面详细讨论的，图1至图8中所示的本发明的实施方式包括或平的层状元件或片状 元件、或直的线状元件或丝元件。本发明的冲击吸收装置也可以包括平的层状元件或片状 元件和直的线状元件或丝元件的组合。
[0023] 为了清楚起见，根据本发明的细长结构件为直的/直线（线状）的或平面的/直线 (层状)的，即，细长结构件的长度切线的至少90%与细长结构件的轴线(直的）或中心平面 (层状的）形成小于5°的角。该90%的长度情况考虑的是细长结构件是真实的构件而非虚拟 的构件，并且也考虑的是细长结构件的端部可能因其在本发明的冲击吸收装置中的布置而 扭曲/变形。类似地，切线与细长结构件之间的角小于5°的情况未考虑这些构件完全是直的 或平的的理想情况。
[0024] 此外，尽管优选的解决方案设想元件均由直的细长结构件制成，然而根据上面的 定义，其中的少数元件(少于10%)可能具有非线性形状。所述部分优选地小于5%并且甚至 更优选地小于1 %。
[0025] 这些考虑是由于并且考虑到根据本发明的冲击吸收系统在一些【具体实施方式】中 可能包括大量的直的或层状细长结构件，因此细长结构件中的一些细长结构件可能因其在 系统内的安装而偏离理想的线性情况，但不会损害或显著影响系统的整体性能。
[0026] 根据以上说明，在本发明的冲击吸收系统中的细长元件是协同地实现改进的冲击 吸收特性的技术效果的独特元件，其不同于下面将参照现有技术讨论的多股线缆的实例。
[0027] 根据本发明的冲击吸收装置的整体构型使得直的和/或平的细长结构件在线状元 件或丝元件的情况下承受沿着他们的轴线指引的压缩负载，或者在层状元件或片状元件的 情况下承受平行于他们的平面的压缩负载。
[0028] 因而，本发明的冲击吸收装置有效利用了直的或平的细长结构件的所谓的"压曲 效应"，即，细长结构件的在压缩负载和冲击下从简单压缩转变至具有较大变形的弯曲的能 力。
[0029] 在机械学上，压曲是由不稳定导致的现象，这导致失效模式。压曲限定了这样一个 点，在该点处，平衡的构型在负载的参数改变的情况下变得不稳定，并且压曲会以若干现象 显露出来。理论上，压曲是通过求解静平衡方程中的分岔(bifurcation)产生的。在承受增 加的负载情况中的特定阶段，进一步的负载能够在两个平衡状态中的一者中得以保持。在 承受压缩负载的直的结构件的特定情况中，理论上可以在简单压缩或横向变形状态中发现 平衡。实际上，第二状态很大程度上是最可能的一个状态并且其意味着大的变形。
[0030] 如果细长结构件由能够承受大的变形的材料制成，则吸收的能量快速增加。本发 明依赖于适于将该物理效应发挥至最大程度的细长结构件的原始布局，以便能够应用于冲 击吸收组件和装置。
[0031] 考虑到对所描绘的实施方式的以上说明，重要的是要注意，用于本发明的冲击吸 收装置中的细长结构件为可以邻近于彼此但并不相互交错、接合或扭曲在一起的单独的直 的线状元件和/或平的层状元件。
[0032] 因此，例如，诸如绳或多股线缆的细长结构件明显地在本发明的范围之外，因为他 们不能支承任何压缩负载，也不能承受压曲。在国际专利公开WO 2013/042152和专利US 3360225中描述了这类结构件，并且这类结构件依赖于由多个股/丝构成的线缆结构的特性 和强度，所述多个股/丝用作用于吸收或抑制冲击的作用元件(active element)。应当强调 的是，在该情况中，缓冲由相邻的丝之间的摩擦实现，而不是通过根据本发明发生移位所引 起的变形实现。
[0033] 如已经概述的，本发明以在使用期间承受压曲的直的和/或平的细长结构件的使 用为基础。然而，现有技术的冲击吸收装置依赖于非直的或平的结构，比如欧洲专利申请 2639476、美国专利申请2009/0126288以及美国专利申请2011/0031665中描述的结构，这些 结构显然不能承受压曲变形。
[0034] 为进一步理解现有技术的冲击吸收装置与根据本发明的冲击吸收装置之间的不 同，下面阐述了对比示例，其中，使用了与欧洲专利申请2639476公开的冲击吸收装置类似 的现有技术冲击吸收装置(参见图9)。
[0035] 在本发明中，直的和/或平的细长结构件布置成吸收沿下述方向作用的冲击能量： 所述方向垂直于平面，所述平面进而垂直于细长结构件，例如在直的线状细长结构件的情 况下，冲击力大致沿着细长结构件的轴线指引。
[0036] 呈平的层状或片状元件形式的细长结构件在需要优选的碰撞方向的情况下是优 选的，例如在车辆座椅中的头部支撑件的情况下，其被构造成防止