一种吸能装置及一种轨道车辆的制作方法

1.本申请涉及轨道车辆吸能技术领域，具体地，涉及一种吸能装置及一种轨道车辆。


背景技术：

2.随着中国高铁、城铁的飞速发展，便捷、高效的轨道交通已经成为许多人的出行首选，其安全防护显得至关重要。作为安全防护领域的一个重要课题，碰撞缓冲吸能一直广受关注，其中，国内外高铁、地铁、普速列车常用的弹簧防爬吸能装置，利用弹簧挤压发生弹性变形原理设计的一种列车吸能防爬器。在列车发生碰撞时，吸能器中的弹簧原件受挤压发生压缩变形，吸收能量。而弹簧发生变形历程中，弹簧力随压缩进行而不断增大，弹簧压缩后段吸能效果较差，吸能不够稳定；弹簧压缩过程中发生的是弹性变形，将受到的动能转化为弹簧的弹性势能，压缩结束后弹簧容易发生反弹，造成列车二次伤害。


技术实现要素：

3.本申请实施例中提供了一种吸能装置及一种轨道车辆，以解决现有的弹簧防爬吸能装置吸能效果差且不稳定、在压缩结束后易发生反弹的问题。本申请的第二个目的是提供一种包括上述吸能装置的轨道车辆。
4.为了达到上述第一个目的，本申请提供如下技术方案：
5.一种吸能装置，包括：
6.导向件；
7.吸能元件，所述吸能元件具有导向腔和用以进行缓冲的胞元缓冲腔，所述导向件穿入所述导向腔，所述导向腔沿所述吸能元件的长度方向设置；
8.用于接收撞击的第一承载件和用于与车体连接的第二承载件，所述第一承载件和第二承载件分别套装在所述导向件上、所述吸能元件的长度方向的两端；当碰撞时所述吸能元件能够沿所述导向件的长度方向被压缩。
9.优选地，所述吸能元件包括：
10.中空壳体；
11.胞元缓冲壳体，所述胞元缓冲壳体沿长度方向设于所述中空壳体的内部，所述胞元缓冲壳体的内壁和所述中空壳体形成所述导向腔，所述胞元缓冲壳体的外壁与所述中空壳体形成所述胞元缓冲腔。
12.优选地，所述胞元缓冲壳体的中心线与所述中空壳体的中心线平行设置；至少两个所述胞元缓冲壳体沿所述中空壳体的轴心对称设置。
13.优选地，所述胞元缓冲壳体为十字形壳体，所述十字形壳体的外壁与所述中空壳体形成四个所述胞元缓冲腔。
14.优选地，所述第一承载件和第二承载件均分别设有限位槽，以对所述吸能元件的周向转动和轴向移动进行限位；所述吸能元件的两端分别与所述第一承载件和所述第二承载件固定。
15.优选地，还包括与所述吸能元件可拆卸的固定连接的防爬齿组件，所述防爬齿组件包括：
16.防爬齿；
17.用以固定所述防爬齿的安装肋板，所述安装肋板经所述第一承载件与所述吸能元件可拆卸的固定连接，所述安装肋板还包括端盖，用以与所述导向件的端部套装固定，所述端盖与所述安装肋板间螺纹连接。
18.优选地，还包括：
19.安装法兰，所述安装法兰套装于所述导向件上，且与所述第二承载件可拆卸的固定连接，所述安装法兰设有用于与车体固定的固定安装孔。
20.优选地，所述防爬齿与所述安装肋板焊接固定，所述防爬齿包括：
21.若干个相互平行设置的防爬齿板，相邻所述防爬齿板间均分别设有卡接固定的卡接件和形成预设间隔的隔板，所述卡接件的两侧分别设有卡接凸起，任一所述防爬齿板均设有与所述卡接凸起配合的的卡接槽孔。
22.优选地，所述吸能元件的个数为两个，两个所述吸能元件分别设于所述安装肋板的长度方向的两端，且沿所述安装肋板的中心线对称设置；
23.所述吸能元件的横截面为圆形或方形或八边形；所述吸能元件为金属或非金属或复合材质吸能元件。
24.本申请提供的一种吸能装置，包括导向件；吸能元件，吸能元件具有导向腔和用以进行缓冲的胞元缓冲腔，导向件穿入导向腔，导向腔沿吸能元件的长度方向设置；用于接收撞击的第一承载件和用于与车体连接的第二承载件，第一承载件和第二承载件分别套装在导向件的两端；当碰撞时吸能元件能够沿导向件的长度方向被压缩。
25.采用本申请实施例中提供的一种吸能装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：
26.在导向件上依次套设第一承载件、吸能元件和第二承载件，当第一承载件接收撞击时，通过第一承载件将撞击力传递至吸能元件，通过吸能元件的胞元缓冲腔的塑性变形来耗散撞击时所产生的能量，通过导向件的配合，使得吸能元件沿导向件的长度方向被压缩，以进一步优化吸能效果，在吸能后无反弹现象，吸能效果稳定；同时，上述装置结构简单，便于设置，且降低制作和维护成本，适用于各种高低温及腐蚀等恶劣环境。
27.为了达到上述第二个目的，本申请还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括上述任一种吸能装置，由于上述的吸能装置具有上述技术效果，具有该吸能装置的轨道车辆也应具有相应的技术效果。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
29.图1为本申请实施例提供的一种吸能装置的剖视结构示意图；
30.图2为本申请实施例提供的一种吸能装置的爆炸结构示意图；
31.图3为本申请实施例提供的一种防爬齿的爆炸结构示意图；
32.图4为本申请实施例提供的一种吸能元件的结构示意图。
33.附图中标记如下：
34.防爬齿1、安装肋板2、第一承载件3、紧定螺栓4、导向件5、吸能元件6、紧定螺钉7、第二承载件8、安装法兰9、肋板10、端盖11、防爬齿板12、隔板13、卡接件14；
35.导向腔61、胞元缓冲腔62。
具体实施方式
36.本发明实施例公开了一种吸能装置，以解决现有的弹簧防爬吸能装置吸能效果差且不稳定、在压缩结束后易发生反弹的问题。
37.为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.请参阅图1
‑
4，图1为本申请实施例提供的一种吸能装置的剖视结构示意图；图2为本申请实施例提供的一种吸能装置的爆炸结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种防爬齿的爆炸结构示意图；图4为本申请实施例提供的一种吸能元件的结构示意图。
39.在一种具体的实施方式中，本申请提供的吸能装置，包括导向件5、吸能元件6、第一承载件3和第二承载件8。导向件5优选为具有一定长度的导向管。吸能元件6具有导向腔61和胞元缓冲腔62，导向腔61沿吸能元件6的长度方向设置，导向件5套设在导向腔61中，由此以在被压缩时，吸能元件6能够沿长度方向收缩，使得各胞元缓冲腔62被充分挤压，防止吸能元件6在压缩过程中倾斜或弯折，提高吸能效率。胞元缓冲腔62优选为沿吸能元件6的长度方向或宽度方向设置，以便于生产加工。胞元缓冲腔62的个数优选为多个，可进行均匀排布，以进行均匀吸能。
40.第一承载件3优选设置在导向件5的长度方向的前端，用以接收撞击。第二承载件8设置在导向件5的长度方向的后端，用于与车体连接，吸能元件6设置在第一承载件3和第二承载件8的中间，通过第一承载件3将撞击力充分且均匀传递至吸能元件6，以使吸能元件6的端壁均匀受力。具体的，第一承载件3和第二承载件8可分别设置为端板，以进一步优化撞击力的传递，提高释能效果。在其他实施例中，第一承载件3和第二承载件8也可以不同设置，只要能够达到相同的技术效果即可，均在本申请的保护范围内。在导向件5的导向下，吸能元件6进行一维运动，第一承载件3压缩吸能元件6，使其产生塑性变形，完成吸能。
41.采用本申请实施例中提供的一种吸能装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：
42.在导向件5上依次套设第一承载件3、吸能元件6和第二承载件8，当第一承载件3接收撞击时，通过第一承载件3将撞击力传递至吸能元件6，通过吸能元件6的胞元缓冲腔62的塑性变形来耗散撞击时所产生的能量，通过导向件5的配合，使得吸能元件6沿导向件5的长度方向被压缩，以进一步优化吸能效果，在吸能后无反弹现象，吸能效果稳定；同时，上述装置结构简单，便于设置，且降低制作和维护成本，适用于各种高低温及腐蚀等恶劣环境。
43.具体的，吸能元件6包括中空壳体和胞元缓冲壳体。中空壳体可设置为矩形、八边形或其他形状的壳体，如在一种实施例中，中空壳体设置为八边形壳体，由此以通过增加肋边提高吸能元件6的垂向承载力。为了进一步提高胞元缓冲壳体的吸能效果，胞元缓冲壳体沿长度方向设于中空壳体的内部，胞元缓冲壳体的内壁和中空壳体的内壁连接形成导向腔61，胞元缓冲壳体的外壁与中空壳体的内壁形成胞元缓冲腔62。更进一步地，可以在导向腔
61中进一步设置导向壳体，通过导向壳体形成二次导向腔61，以进一步优化导向效果。或者，在另一种实施例中，胞元缓冲壳体和中空壳体形成胞元缓冲腔62，设置导向壳体与中空壳体配合形成导向腔61，胞元缓冲腔62和导向腔61不连通。
44.在该具体实施例中，为了便于生产加工，胞元缓冲壳体的中心线与中空壳体的中心线平行设置；优选地，导向腔61处于胞元缓冲壳体的中心处，至少两个胞元缓冲壳体沿中空壳体的轴心对称设置，由此以使胞元缓冲壳体分布均匀，以在吸能装置在压缩过程中均匀叠缩，并对褶皱大小进行控制，进一步提高承载能力。其中，胞元缓冲壳体为十字形壳体，十字形壳体的外壁与中空壳体形成四个胞元缓冲腔62；在其他实施例中，也可以根据吸能元件6的尺寸在各个胞元缓冲腔62中设置次级缓冲壳体，将任一一个胞元缓冲腔62一分为二，以进一步提高垂向承载力。上述吸能元件6通过若干个胞元缓冲腔62进行缓冲吸能，在受到冲击变形时产生塑性变形消耗能量，且通过若干个胞元缓冲腔62以便于吸能元件6在压缩过程中叠缩，相较于弹簧吸能装置，吸能元件6通过胞元缓冲腔62产生塑性变形，在压缩结束后不会产生回弹，吸能稳定，且装置结构简单，便于设置。
45.可以理解的是，在受到撞击时，导向件5沿纵向向靠近车体的方向移动，带动第一承载件3向靠近车体的方向移动，第一承载件3压缩吸能元件6，使吸能元件6发生塑性变形，为了更好地对第一承载件3和导向件5进行固定，优化压缩效果，在第一承载件3与吸能元件6接触的侧壁上设置限位槽，吸能元件6的端壁与限位槽卡接，即吸能元件6的端部插入至限位槽中进行包覆，这样在第一承载件3沿纵向移动的过程中，能够更好地对吸能元件6的压缩方向进行导向，防止其发生径向偏移，便于撞击力的传递以使吸能元件6的各胞元缓冲腔62被完全压缩。进一步地，第二承载件8和吸能元件6间同样设置限位槽，其设置方式可参考上述第一承载件3和吸能元件6的限位槽的设置方式；以通过第二承载件将撞击力沿导向件5传递至车体。
46.为了实现模块化设置并进一步优化撞击力的传递，吸能元件6的两端分别与第一承载件3和第二承载件8固定，优选为焊接，第一承载件3和第二承载件8均分别设有限位槽，以对吸能元件6的周向转动和轴向移动进行限位；吸能元件6的两端和限位槽卡接，以对吸能元件6绕自身轴线的转动限位，并在预定位后，通过焊接将第一承载件3、第二承载件8分别和吸能元件6焊接固定。
47.在上述各实施例的基础上，还包括与吸能元件6可拆卸的固定连接的防爬齿1组件，如可拆卸的固定连接，可通过螺纹紧固件实现固定，同时便于拆装。防爬齿1组件包括防爬齿1和用以固定防爬齿1的安装肋板2。安装肋板2经第一承载件3与吸能元件6可拆卸的固定连接。具体的，在安装肋板2上设置螺纹孔，在第一承载件3上设置通孔，螺纹紧固件依次自下至上穿过第一承载件3和安装肋板2，并与安装肋板2的螺纹孔紧固，螺纹紧固件优选为紧定螺栓4。
48.导向件5对吸能元件6的压缩方向进行导向，并对垂向力进行承载，同时对吸能元件6的径向移动进行限位，防爬齿组件与导向件5形成刚体，在45
°
碰撞时，产生沿导向方向的纵向力和垂直导向方向的横向力，纵向力通过吸能元件6塑性变形衰减，横向力通过两侧导向件5整体承载。
49.为了便于导向件5的端部沿着安装肋板2伸出，以使得安装肋板2能够将撞击力传递至吸能元件6，安装肋板2还包括端盖11，用以与导向件5的端部套装固定，防爬齿1将端盖
11顶住，使得在受到撞击后，防爬齿1推动端盖11、导向件5沿纵向向后移动，压缩吸能元件6，可以理解的是，安装法兰9与车体固定，车体上设有用以为导向件5的伸出进行让位的让位空间，防爬齿1、端盖11、导向件5共同向后移动，可以理解的是，相邻防爬齿1间的距离小于端盖11的口径，以增加推动端盖11时的施力面积。
50.或者在一种实施例中，也可以将端盖11与安装肋板2间螺纹连接，通过该种可拆卸的固定连接方式，当安装肋板2收到冲击后，通过螺纹脱扣的方式实现导向件5的向外伸出，以使得安装肋板2整体能够带动导向件5向靠近车体的方向移动，同时向第一承载件3和第二承载件8施力，压缩吸能元件6，使其发生塑性变形，在此过程中导向件5因刚性而保持不变，其仅沿纵向向靠近车体的方向移动，同时为第一承载件3和吸能元件6的移动进行导向。可以理解的是，在其他实施例中，也可以直接在安装肋板2上设置内螺纹与导向件5的外螺纹配合。
51.如图3所示，具体的，防爬齿1与安装肋板2焊接固定，防爬齿1包括：
52.若干个相互平行设置的防爬齿板12，相邻防爬齿板12间均分别设有卡接固定的卡接件14和形成预设间隔的隔板13，卡接件14的两侧分别设有卡接凸起，任一防爬齿板12均设有与卡接凸起配合的的卡接槽孔。
53.防爬齿1包括若干个相互平行设置的防爬齿板12，各个防爬齿板12的结构优选为相同设置，以便于生产加工。相邻防爬齿板12间均分别设有用以卡接固定的卡接件14和用以形成预设间隔的隔板13，通过隔板13对相邻防爬齿板12进行支撑，并在卡接件14的两侧分别设有卡接凸起，任一防爬齿板12均设有与卡接凸起配合的的卡接孔，通过卡接孔和卡接凸起的配合实现相邻防爬齿板12间的固定。其中，安装肋板2包括安装板和肋板10，安装板用以与防爬齿1安装形成整体，肋板10用以将若干个防爬齿板12连接，当吸能元件6的个数为两个时，分别在肋板10的两端设置安装板，以分别与吸能元件6一一对应设置。
54.具体的工作过程为：防爬齿1受到撞击载荷后，通过安装肋板2和端盖11将载荷传递至导向件5，并推动导向,5向靠近车体的方向移动，导向件5带动与其固定的第一承载件3移动，第一承载件3将载荷传递至吸能元件6，吸能元件6在载荷的作用下各边及多条肋边发生屈服，产生塑性变形吸收能量，防爬齿、导向件5和第一承载件3共同向安装法兰9端方向移动，压缩吸能元件6，完成吸能作业。
55.为了实现与车体的固定，吸能装置还包括安装法兰9，安装法兰9套装于导向件5上，其上设有与导向件5套装的通孔，且与第二承载件8可拆卸的固定连接，如紧定螺钉7固定，优选为在安装法兰9的顶角处分别设置螺纹紧固件。安装法兰9设有用于与车体固定的固定安装孔，固定安装孔的个数根据实际需要进行设置。
56.在一种实施例中，吸能元件6的个数为两个，两个吸能元件6分别设于安装肋板2的长度方向的两端，且沿安装肋板2的中心线对称设置。在其他实施例中，可根据需要设置吸能元件6的个数，均在本申请的保护范围内。在实际应用过程中，吸能装置可设置为若干级，以优化释能效果。吸能元件6的横截面为圆形或方形或八边形；吸能元件6为金属或非金属或复合材质吸能元件6，使得装置轻量化，降低整体重量，优选为铝型材。同时，中空壳体如矩形壳体、圆形壳体或其他正多边形壳体，优选地，中空壳体沿长度方向的两端为开口设置，以降低加工成本。胞元缓冲壳体的形状也可以根据需要进行设置，当胞元缓冲壳体将中空壳体分为若干个胞元缓冲腔62时，通过胞元缓冲壳体形成的肋边以提高垂向承载力，并
结合吸能元件6的材质，进一步优化吸能效果。在一种实施例中，吸能元件6为八边形金属管，在受到撞击作用力时发生屈服，产生塑性变形，多边型结构提高能量吸收效果，且能够稳定吸能；且适合各种高低温及腐蚀环境使用，提高装置的适用范围。
57.基于上述实施例中提供的吸能装置，本申请还提供了一种轨道车辆，该轨道车辆包括上述实施例中任意一种吸能装置，由于该轨道车辆采用了上述实施例中的吸能装置，所以该轨道车辆的有益效果请参考上述实施例。
58.尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
59.显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。