安装在车辆上的碰撞衰减装置 相关专利申请的参考
本申请要求2001年9月28日提交的、序列号为60/325729号的美国临时专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
【技术领域】
本发明涉及一种安装在车辆上的碰撞衰减装置，并特别涉及一种便于这样碰撞衰减装置的运输的设置。
背景技术
例如在Loenhardt的美国专利第6092959号中所述的安装在车辆上的碰撞衰减装置通常使用在公路维修和公路建设中。例如卡车、清障车和其它移动车辆等的重型车辆位于工作区域的前面，以保护工作者在工作区域免受迎面开来的交通车辆的伤害。安装在车辆上的碰撞衰减装置面对即将开来的交通方向设置，以在开来车辆和卡车的碰撞事故中起到保护作用。
典型地，这样安装在车辆上的碰撞衰减装置在使用中展开成水平位置，而在运输时它们通常枢转到垂直位置。现有地安装在车辆上的碰撞衰减装置具有一基本长度，而当这样的碰撞衰减装置枢转到垂直位置用于运输时，其将垂直地延伸到一基本高度，这将妨碍车辆在高架桥下、穿过门洞以及类似情况下的通行。
上述Leonhardt的专利转让给了本发明的受让人，其中揭示了解决这种问题的方法，其包括部分地折叠碰撞衰减装置，从而降低其总体高度的方法。另一些现有技术专利中公开了安装在车辆上的碰撞衰减装置在运输时垂直地枢转的碰撞衰减装置，这些专利包括：Friton的美国专利第4635981号、Oplet的美国专利第5052732号和Unrath的美国专利第6098767、6183042和6186565号。
另外的现有技术方法是将安装在车辆上的碰撞衰减装置铰接在两个位置：其一是邻接于车辆，而另一个则是靠近碰撞衰减装置的中点。当完全折叠时，这种碰撞衰减装置包括一第一部分和一第二部分，第一部分邻接于车辆的后部垂直向上延伸，而第二部分在车辆后部的上面水平向前延伸。其结果是碰撞障碍物被折叠成L形构形的直角形状。
目前存在有这样的需求，要改进安装在车辆上的碰撞衰减装置，以在其收回位置时降低碰撞衰减装置的总体高度。
【发明内容】
下面描述的优选实施例包括安装在车辆上的碰撞衰减装置，其中碰撞衰减装置具有通过旋转连接装置彼此相互连接的第一框架和第二框架。致动装置连接在第一框架和第二框架之间，以在展开位置和收回位置之间移动第二框架，在展开位置，第一框架和第二框架水平排列，而在收回位置，第二框架相对于展开位置关于旋转连接装置旋转一大于90°的旋转角度。在图示实施例中，当处在收回位置时，第二框架布置成叠置在第一框架上。在运输时可以显著减小这种碰撞衰减装置的水平长度，而没有过多地增加收回的碰撞衰减装置的总体高度。
提供前面的部分仅仅是从总体上的介绍，而它们并非试图限制由下面权利要求所限定的范围。
【附图说明】
图1是本发明优选实施例以展开位置示出的安装在车辆上的碰撞衰减装置的透视图；
图2是以展开位置示出的图1中碰撞衰减装置的侧视图；
图3、4和5是对应于图2的侧视图，其中示出了碰撞衰减装置的第二框架逐渐升起到图5所示的完全收回位置；
图6-9分别是在图2-5所示位置的图1所示碰撞衰减装置的中心部分的详细侧视图；
图10以两个可选择的位置示意性示出了图1中的第二框架18；
图11和12分别是部分收回位置和完全收回位置的第二优选实施例的选择组件的透视图；
图13是在展开位置的图11和12中所示组件的剖视图；以及。
图14是另一个安装在车辆上的碰撞衰减装置的示意性侧视图。
【具体实施方式】
下面参照附图，图1中示出了在卡车T的后面安装有安装在车辆上的碰撞衰减装置10。碰撞衰减装置10包括第一框架12和第二框架18，第一框架12具有前端14和后端16，而第二框架18具有前端20和后端22。第一和第二框架12、18分别包括上部24、26，而第二框架18的后端22确定一个下边缘28。第一框架12的前端14通过安装装置30安装在卡车T上，安装装置30例如可以是刚性的、固定的安装装置。如图1所示，第一框架12由卡车T悬置出，并且第一框架12在下面讨论的展开位置和收回位置中，都相对于卡车T保持固定取向。
可选择地，安装装置30可以允许第一框架12相对于卡车T(图14)关于水平枢转轴线90枢转。这种枢转可以完全是被动的，从而允许第一框架12向上倾斜而通过一障碍；或者可以完全是主动的，从而允许使用者将第一框架12定位在所希望的倾斜角度。在图14中，第二框架18的后端22在下面讨论的收回位置中，由固定于卡车T或其它拖挂车的托架92支撑。
简单通过实例的方式，第一和第二框架12、18可以由如Leonhardt的美国专利第6092959号中所述的来构成，该专利转让给了本发明的受让人，并结合于此作为参考。如该专利所述，为了图示清楚起见，虽然在图1中并未示出这样的能量吸收件，但是框架中的一个或两个都可以包括能量吸收件。
如图2和6所示，第一框架12的后端16通过确定旋转轴线42的旋转接头40固定于第二框架18的前端20上。最好如图6中所示，在该实施例中，旋转轴线42在水平方向上延伸，并且定位于上部24、26的附近。
还如图6中所示，致动装置50安装在第一框架12的后端16和第二框架18的前端20之间。在该实例中，致动装置50是液压动力缸形式的，其以下枢轴52安装于第一框架12的后端16上，并且以上枢轴54安装于第一连杆56和第二连杆58上。第一连杆56接着枢转地连接于第一框架12的后端16上，而第二连杆58枢转地连接于第二框架18的前端20上。在一个实际例子中，部件50到58在碰撞衰减装置10的两侧上是完全相同的，以提供驱动第二框架18相对于旋转轴线42旋转的对称力。
图2和图6以展开位置示出了碰撞衰减装置10。每一个框架12和18分别确定有纵向轴线66和68(图2)，并且在图2所示的展开位置中，纵向轴线66和68基本上是彼此相互平行的，并且基本上沿水平方向取向(即平行于支撑卡车的车道)。
在图7-9中，附图标记64表示旋转角度，其将用来测量第二框架18相对于第一框架12关于旋转轴线42的旋转位置。在图6中，旋转角度64的角度值为0°
在图2和图5中，附图标记70表示穿过第一框架12前面的安装装置30的垂直平面，而当碰撞衰减装置10处于图2所示的展开位置时，第一框架12和第二框架18都完全设置在垂直平面70的后面。
在图2、4和5中，附图标记7 2用于表示穿过旋转轴线42并且沿垂直于纵向轴线66方向取向的平面。
图3和7示出了对应于图2的侧视图，其中致动装置50已部分地伸出以升起第二框架18。在图7中所示，旋转角度64大约为55°。它表示第二框架18在收回过程中的中间状态。
图4和8示出了碰撞衰减装置10在第二框架18的收回过程中的另一个更进一步的状态。在这种状态下，致动装置50进一步伸出，直到旋转角度64大约为120°(图8)。在这种位置值得注意的是，下边缘28已移动到平面72的前面(图4)。
如图10中所示，第二框架18具有深度a和长度b的特性。当第二框架18相对于旋转轴线42旋转90°时(如图10中实线所示)，该部分收回的衰减装置具有高度h。进一步旋转将有提升下边缘28的效果，直到下边缘28超过平面72为止，此后下边缘28将开始向下移动。一旦第二框架18的旋转超过图10中虚线所示的位置，下边缘28的高度(而因此衰减装置10的总高)将变得小于h。图10中的角度θ/2等于arctan(a/b)，而角度θ等于2arctan(a/b)。因此优选的是，第二框架18在收回位置中旋转不小于90°+2arctan(a/b)的角度，以确保完全收回的衰减装置的总高度小于第二框架18在展开和收回位置之间旋转90°时衰减装置的高度。在该实例中，(a/b)等于0.5，而第二框架18优选地在展开和收回位置之间旋转不小于143°的旋转角度。第二框架18超过143°的进一步收回将降低碰撞衰减装置10的总高度。
虽然这个实例讨论了具有矩形形状的衰减装置框架，这并不意味着限定本发明的范围。本发明可以应用到具有任何其它截面形状的衰减装置框架中，例如椭圆形的、多边形的、和其它形状的。
图5和图9示出了在完全收回位置的碰撞衰减装置10，其中致动装置50伸出到旋转角度64大约等于180°(图9)时的一点处。在该完全收回位置中，下边缘28基本上定位于平面72的前面，在与第一框架12的前端14在平面72的相同一侧上(图5)。在该位置上，第二框架18的后端22定位于邻接并且高于第一框架12的前端14的位置上，而上部24、26彼此面对。如图5中所示，在完全收回位置中，第一上部24保持面向上的位置(由于其没有相对图1和2所示位置旋转)，而第二上部26保持面向下的位置，向着第一框架12。在图5所示位置中，第二框架18置于第一框架12上，并且由其支撑。同时，第一框架12和第二框架18都还完全位于垂直平面70的后面。
使用中，第二框架18和致动装置50可以从图5和图9所示的收回位置移动到图1、2和图6所示的展开位置。
在图示实例中，在图5和图9所示的收回位置，与图2和图6所示的展开位置相对比，第二框架18相对于第一框架12旋转大约180°。在另一实施例中，第二框架18并不旋转这么大的程度。例如，第二框架18可以相对于第一框架12旋转145°、155°、165°或175°。作为另一实例，如果旋转轴线定位在收回位置上后端22低于前端20的位置，第二框架18可以旋转大于180°。在所有情况中，第二框架在展开位置和收回位置之间都旋转大于90°。在该实例中，旋转角度大于145°提供有这样的优越性，当与具有相同尺寸仅以90°旋转角度折叠(如上述现有技术中的)的折叠碰撞衰减装置相对比时，它可以降低折叠的碰撞衰减装置的总体高度。由于这样的原因，第二框架18在收回位置上其旋转角度64优选地旋转大于145°，更优选地大于165°，最优选地大约为180°。在某些情况中，旋转角度64可以大于180°。值得注意的是，第二框架18向前延伸超过平面72，其所有旋转角度的值都大于90°。
当然，可以对上述优选实施例做出较宽范围的改变和修改，这应当是可以理解的。碰撞衰减装置可以包括多于两个的框架，并且框架本身也可以具有各种宽泛的结构。例如，在下面美国专利中描述类型的框架都可以适用于本发明：June的美国专利第5642792号、Gertz的美国专利第5248129号、Gertz的美国专利第5199577号、Krage的美国专利第4711481号、Fritton的美国专利第4635981号和Walker的美国专利第4008915号。当然，其它形式的铰链、致动装置和连杆可以用来代替图示的部件。作为一个可选择的实例，致动装置可以包括在第二框架和卡车之间延伸的线缆、和例如绞盘或类似的某些装置，用于拉动线缆以将第二框架旋转到收回位置。进而，收回位置可以使得第二框架相对于下面的第一框架稍微倾斜，来代替图中所示的基本上的平行位置。例如，如果完全收回位置具有旋转170°或175°角度的特征，这将可以减小在连杆和致动装置上的拉力。优选地，该系统设计成当第二框架处在展开位置或者完全收回位置时，在致动装置或连杆上都不存在载荷。
通过实例的方式，当第一框架12和第二框架18按照美国专利第6092959号所公开的进行实施时，可以适用下面的结构细节。
图11-13中示出了最佳方式实例的可选择部件。图11和12所示部件包括形成第一框架的后端的框架116和形成第二框架的前端的框架118。框架116和118是通过旋转接头100彼此相互旋转地连接的，而框架118(而因此第二框架)的位置是由致动装置确定的，在该实例中致动装置是液压缸114形式的。最好如图12所示，每一个液压缸114的活塞杆的上端，通过第一连杆110连接到框架116上，而通过第二连杆112连接到框架118上。
图12示出了其结构形式，其中框架116包括一对垂直取向的、彼此间隔开的平行板120，它们设置在每一个液压缸114的相对侧上。同样地，框架118包括一对垂直取向的、彼此间隔开的平行板122，它们每一个分别设置在相应的一个板120的外侧。如图12所示，当框架118定位于在完全收回位置时，每一个液压缸114至少部分地被接纳在相应的板120之间。同样地，如图13所示，当液压缸114将第二框架118移动到展开位置时，液压缸114被接纳在相应的板120之间，并且由它们保护起来。通过这种方式，液压缸114被保护起来，而免受低速冲击的损害，或者免受例如在高速公路工作区域的偶然损害。
简单通过实例的方式，发现表1中的参数适合于本发明的一个实施例。当然，所有这些参数只是说明性的，而它们并不能限定本发明的范围，表1中的附图标记表示图中相应的结构。
第一框架12和第二框架18中的能量吸收件可以由例如美国专利第6092959号和第5199755号中所述的来构成，这两个专利转让给了本发明的受让人，而结合于此作为参考，而用于形成独立单元的材料可以例如是铝板。
在该实例中，致动装置是焊接液压缸(焊接体)，其相对于连接杆型液压缸，这是因为焊接液压缸具有较小的外形和较小的外部尺寸，而因此更容易包装。当然，在可选择实施例中可以使用连接杆型液压缸。
表1：当前优选碰撞衰减装置的参数
A.框架件的质量(kg)在后端16上的横向框架 72在前端20上的横向框架 82在后端22上的横向框架 152侧框架件 32
B.侧框架件的惯性力矩(kg-m2) 1.92
C.能量吸收件与相邻横向框架之间的纵向间隔(m)第一框架12 0.229第二框架18 0.178
D.第一框架12的能量吸收件 单元/排的数量 材料厚度(mm)第1排(邻接后端16) 8 0.81第2排 8 0.81/1.02(每4个)第3排 16 1.27第4排 16 1.27第5排(邻接前端14) 12 0.81/1.02(每6个)
E.第二框架18的能量吸收件 单元/排的数量 材料厚度(mm) 第1排(邻接后端 22) 4 0.81 第2排 4 0.81 第3排 8 0.81/1.02(每4个) 第4排 16 1.27 第5排(邻接前端 20) 8 1.02
F.在旋转连接中销的直径(mm)连接100 29连接102-108 25
G.液压致动装置114的尺寸(mm)缸孔(直径) 64活塞杆(直径) 32行程(移动的长度) 305
H.图13中部件之间的距离(mm)第一连杆110(销到销之间的距离) 178第二连杆112(销到销之间的距离) 169接头100到接头108之间的距离 846致动装置114的缩回长度 565
在一个优选实施例中，对Leonhardt的美国专利第6092959号(该专利转让给了本发明的受让人，而结合于此全部作为参考)的图1-6中所示的碰撞衰减装置的独立框架进行了如下修改：
去除了可拆卸地将铰链34保持在图2和4所示初始位置上的螺栓48和螺母50。(在该段落中的所有附图标记是针对美国专利第6092959号中的图号和附图标记)。在替代方式中，每一个框架提供有延伸穿过该框架(分别在能量吸收件16的上部和下部)的上部和下部连接杆。每一个连接杆在其每一端上固定在分别靠近销56的侧框架件34上，而每一个连接杆包括由一个或多个例如螺栓的剪切销保持在一起的两个叠合部分。趋于使框架折叠的力以拉力的方式设置在框架的连接杆上，而剪切销设计成在连接杆上作用的选定拉力载荷下失效。一旦剪切销失效，在框架的两侧的铰链34将自由打开，并且如美国专利第6092959号中所述的方式操作碰撞缓冲垫。上述连接杆的主要优越性在于，它们能确保在猛烈碰撞过程中，框架的两侧的铰链同时开始旋转。
碰撞衰减装置10提供有显著的优越性。在图5所示的完全收回位置中，衰减装置的长度(从图1的卡车T水平测量)以及高度(从支撑图1卡车T的公路垂直测量)都较小。这种设置便于升高的碰撞衰减装置10的公路运输，而即使当碰撞衰减装置10在完全收回位置时，其也呈现出对卡车T移动的较小高度限制。
这里使用的术语“位置”趋向于广泛地包括一位置范围。
术语“前面”和“向前”表示靠近其上安装碰撞衰减装置的车辆一侧，而术语“后面”和“向后”表示远离其上安装碰撞衰减装置的车辆一侧。
前面的详细说明仅仅讨论了可以实施本发明的若干形式中的几种。因此，这些详细说明仅意味着是示意性的，而不是限定性的。只有下面的权利要求将确定本发明的范围，其还包括各种等同替换。