專利名稱：組合式緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩沖器。
背景技術(shù)：
薄壁金屬圓柱管是傳統(tǒng)的吸能構(gòu)件，也是應(yīng)用最廣泛的緩沖吸能構(gòu)件之 一。但是薄壁金屬圓柱管作為緩沖器在沖擊過程中，其載荷波動(dòng)較大，單位體 積內(nèi)吸收的能量較小。鋁蜂窩及泡沫鋁緩沖器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖擊載荷較平穩(wěn) 等優(yōu)點(diǎn)，但這類緩沖器單位體積及單位質(zhì)量?jī)?nèi)吸收的能力較少。另一種典型的 緩沖器為薄壁金屬管塑性變形緩沖器，該緩沖器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緩沖吸能效果 好等優(yōu)點(diǎn)，但是，該緩沖器在沖擊過程中的沖擊力不平穩(wěn)，單一的薄壁金屬管 塑性變形緩沖器單位體積內(nèi)吸收的能量還是略顯不足，且軸向尺寸較大，不利 于該類緩沖器的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決薄壁金屬圓柱管緩沖器在沖擊過程中，其載荷波動(dòng)
較大，單位體積內(nèi)吸收的能量較??；鋁蜂窩及泡沫鋁緩沖器，單位體積及單位 質(zhì)量?jī)?nèi)吸收的能力較少及薄壁金屬管塑性變形緩沖器，在沖擊過程中的沖擊力 不平穩(wěn)，且軸向尺寸較大，不利于推廣的問題，進(jìn)而提供一種緩沖吸能效果好、 沖擊力更加平穩(wěn)，使被保護(hù)對(duì)象能夠得到更加有效地保護(hù)的組合式緩沖器。
本發(fā)明為解決上述問題采取的第一種技術(shù)方案是本發(fā)明的緩沖器包括錐 環(huán)和脹環(huán)；所述錐環(huán)為端蓋式錐環(huán)，所述端蓋式錐環(huán)的下端為直徑由上至下逐 漸縮小的錐形體，端蓋式錐環(huán)的上端外壁上設(shè)有環(huán)形外沿，所述環(huán)形外沿與錐 形體之間的端蓋式錐環(huán)的外壁上設(shè)有環(huán)槽，環(huán)形外沿的直徑大于錐形體的最大 直徑，錐形體裝在脹環(huán)內(nèi)且與脹環(huán)的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)的上端位于端蓋式錐 環(huán)的環(huán)槽處，脹環(huán)的上端面與環(huán)形外沿的下端面之間設(shè)有間隙。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的第二種技術(shù)方案是本發(fā)明的緩沖器包 括錐環(huán)和脹環(huán)；所述緩沖器還包括緩沖材料芯，所述錐環(huán)為柱體和錐體組合式 錐環(huán)，所述柱體和錐體組合式錐環(huán)的上端為柱體，柱體和錐體組合式錐環(huán)的下 端為錐體，所述錐體的直徑由上至下逐漸縮小，錐體的最大直徑大于柱體的直徑，錐體裝在脹環(huán)內(nèi)且與脹環(huán)的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)的上端面位于柱體上端面 的下方，錐體下端的脹環(huán)內(nèi)固裝有緩沖材料芯，錐體的下端面與緩沖材料芯的 上端面之間設(shè)有間隙。
本發(fā)明的有益效果是 一、本發(fā)明將薄壁金屬圓柱管緩沖器、薄壁金屬管 塑性變形緩沖器及多孔緩沖材料緩沖器進(jìn)行了有機(jī)的組合，組合式緩沖器相當(dāng) 于在體積幾乎保持不變的條件下，將上述三種緩沖器進(jìn)行了疊加，組合后的緩 沖器具有單位體積吸收能量大、單位質(zhì)量吸收的能量大(比吸能大)的優(yōu)點(diǎn)，
有利于緩沖器的輕量化設(shè)計(jì)及小型化設(shè)計(jì)。二、由于各子緩沖器的沖擊力曲線 形成錯(cuò)位疊加，使得該組合式緩沖器的沖擊力平穩(wěn)，使被保護(hù)對(duì)象能夠得到很 好的保護(hù)。三、由于該組合式緩沖器的所有構(gòu)件均采用金屬材料，使得該緩沖 器能夠很好地適應(yīng)不同的環(huán)境溫度，擴(kuò)大了該組合式緩沖器的使用范圍。四、 通過合理的設(shè)計(jì)，該組合式緩沖器可應(yīng)用在汽車安全及高速列車的結(jié)構(gòu)耐撞性 領(lǐng)域中，還可以應(yīng)用在腿式航天著陸器領(lǐng)域，以成功實(shí)現(xiàn)腿式航天著陸器在所 探測(cè)星球表面的軟著陸，應(yīng)用范圍廣。


附圖1是本發(fā)明的組合式緩沖器的主視剖面圖(采用端蓋式空心錐環(huán)7， 并設(shè)置有緩沖材料芯9)，附圖2是本發(fā)明的組合式緩沖器的主視剖面圖(采 用端蓋式實(shí)心錐環(huán)ll，并設(shè)置有緩沖材料芯9)，圖3是本發(fā)明的組合式緩沖 器的主視剖面圖(采用端蓋式空心錐環(huán)7，未設(shè)置有緩沖材料芯9)，圖4是本 發(fā)明的組合式緩沖器的主視剖面圖(采用端蓋式實(shí)心錐環(huán)11，未設(shè)置有緩沖 材料芯9)，圖5是本發(fā)明的組合式緩沖器的主視剖面圖(采用柱體和錐體組 合式空心錐環(huán)16，并設(shè)置有緩沖材料芯9)，圖6是本發(fā)明的組合式緩沖器的 主視剖面圖(采用柱體和錐體組合式實(shí)心錐環(huán)14，并設(shè)置有緩沖材料芯9)， 圖7-a是薄壁金屬管塑性變形緩沖器的主視剖面圖，圖7-b是薄壁金屬圓柱管 緩沖器的主視剖面圖，圖7-c是多孔緩沖材料緩沖器的主視剖面圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1~圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的緩沖器 包括錐環(huán)和脹環(huán)2;所述錐環(huán)為端蓋式錐環(huán)l，所述端蓋式錐環(huán)1的下端為直 徑由上至下逐漸縮小的錐形體3，端蓋式錐環(huán)1的上端外壁上設(shè)有環(huán)形外沿4， 所述環(huán)形外沿4與錐形體3之間的端蓋式錐環(huán)1的外壁上設(shè)有環(huán)槽5，可保證緩沖器能夠順利地進(jìn)行變形從而吸收沖擊能量，環(huán)形外沿4的直徑大于錐形體 3的最大直徑，錐形體3裝在脹環(huán)2內(nèi)且與脹環(huán)2的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)2的 上端位于端蓋式錐環(huán)1的環(huán)槽5處，脹環(huán)2的上端面與環(huán)形外沿4的下端面之 間設(shè)有間隙。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖l-圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的端蓋式 錐環(huán)1為端蓋式實(shí)心錐環(huán)11或者是在錐形體3的下端面上設(shè)置有中心沉孔6 的端蓋式空心錐環(huán)7，采用端蓋式空心錐環(huán)7可以減輕緩沖器的整體重量。其 它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的端蓋式空心錐環(huán)7的中心沉孔6內(nèi)的下端固裝有 壓板8，所述壓板8與端蓋式空心錐環(huán)7組合構(gòu)成錐環(huán)組件，可提高緩沖器的 整體強(qiáng)度。本實(shí)施方式中，端蓋式空心錐環(huán)7與壓板8采用焊接的方式固定在 一起。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖l、圖2和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的緩沖器還包括緩沖材料芯9;所述 緩沖材料芯9固裝在端蓋式實(shí)心錐環(huán)11下端的脹環(huán)2內(nèi)或者固裝在端蓋式空 心錐環(huán)7下端的脹環(huán)2內(nèi)，端蓋式實(shí)心錐環(huán)11的下端面與緩沖材料芯9的上 端面之間或者端蓋式空心錐環(huán)7的下端面與緩沖材料芯9的上端面之間均設(shè)有 間隙，緩沖材料芯9由鋁蜂窩緩沖材料或泡沫鋁緩沖材料制成，可提高緩沖效 果。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的緩沖器 包括錐環(huán)和脹環(huán)2;所述緩沖器還包括緩沖材料芯9，所述錐環(huán)為柱體和錐體 組合式錐環(huán)12,所述柱體和錐體組合式錐環(huán)12的上端為柱體10，柱體和錐體 組合式錐環(huán)12的下端為錐體13，所述錐體13的直徑由上至下逐漸縮小，錐 體13的最大直徑大于柱體10的直徑，可保證緩沖器能夠順利地進(jìn)行變形從而 吸收沖擊能量，錐體13裝在脹環(huán)2內(nèi)且與脹環(huán)2的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)2的 上端面位于柱體10上端面的下方，錐體13下端的脹環(huán)2內(nèi)固裝有緩沖材料芯 9，錐體13的下端面與緩沖材料芯9的上端面之間設(shè)有間隙，可保證緩沖器不 發(fā)生互相干涉現(xiàn)象。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖5和圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的柱體和錐體組合式錐環(huán)12為柱體和錐體組合式實(shí)心錐環(huán)14或者是在錐體13的下端 面上設(shè)置有中心內(nèi)沉孔15的柱體和錐體組合式空心錐環(huán)16。采用柱體和錐體 組合式空心錐環(huán)16可以減輕緩沖器的整體重量。其它組成及連接關(guān)系與具體 實(shí)施方式五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的柱體和錐體組合式空心錐環(huán)16的中心內(nèi)沉孔15 內(nèi)的下端固裝有壓板8，所述壓板8與柱體和錐體組合式空心錐環(huán)16組合構(gòu) 成錐環(huán)形組件，可提高緩沖器的整體強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式以圖5所示的結(jié)構(gòu)為例，本實(shí)施方式的緩沖 器可以分解為三個(gè)緩沖器，分別相當(dāng)于圖7-a所示的薄壁金屬管塑性變形緩沖 器、圖7-b所示的薄壁金屬圓柱管緩沖器及圖7-c所示的多孔材料緩沖器。對(duì) 于圖7-b所示的薄壁金屬圓柱管緩沖器，由于薄壁金屬圓柱管己經(jīng)受到圖5所 示錐環(huán)形組件的作用，圖5所示的脹環(huán)2已經(jīng)發(fā)生彈塑性變形，因此，該薄壁 金屬圓柱管已經(jīng)變成與脹環(huán)2的上端大直徑相同的薄壁圓柱管。而對(duì)于7-c所 示的多孔緩沖材料緩沖器，多孔緩沖材料為鋁蜂窩或泡沬鋁緩沖材料。
為了保證三個(gè)子緩沖器不發(fā)生互相干涉的情況，圖7-a所示的薄壁金屬管 塑性變形緩沖器應(yīng)最先起作用，因此將錐環(huán)形組件設(shè)計(jì)成上端面與脹環(huán)3的上 端面有一定的間隙，錐環(huán)形組件的下端面與緩沖材料芯9的上端面有一定的間 隙。
本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明的組合式緩沖器可以分解為三個(gè)子緩沖器， 它們分別為薄壁金屬管塑性變形緩沖器，薄壁金屬圓柱管緩沖器及多孔緩沖材 料緩沖器。下面分別對(duì)三個(gè)子緩沖器的工作原理進(jìn)行介紹。對(duì)于薄壁金屬管塑 性變形緩沖器，其工作原理如圖7-a所示，當(dāng)外部輸入沖擊載荷超過設(shè)定的閾 值時(shí)，由于錐環(huán)大端的外徑大于脹環(huán)下端的內(nèi)徑，所以在錐環(huán)進(jìn)入脹環(huán)時(shí)脹環(huán) 會(huì)發(fā)生擴(kuò)徑現(xiàn)象，外部的沖擊能量轉(zhuǎn)換為脹環(huán)材料的彈塑性變形及脹環(huán)和錐環(huán) 形組件之間的摩擦熱能，從而達(dá)到了緩沖吸能的目的。對(duì)于薄壁金屬圓柱管緩 沖器，其工作原理如圖7-b所示，當(dāng)外部輸入沖擊載荷超過一定值時(shí)，金屬薄 壁管發(fā)生塑性坍塌從而將外部能量轉(zhuǎn)換為材料的變形能，達(dá)到吸收沖擊能量的 目的。對(duì)于多孔緩沖材料緩沖器，其工作原理如圖7-c所示，其與薄壁金屬圓 柱管緩沖器的工作原理相似。另外，組成緩沖器的所有構(gòu)件均為金屬材料，使 得該緩沖器具有良好的適應(yīng)環(huán)境溫度的能力。
權(quán)利要求
1、一種組合式緩沖器，所述緩沖器包括錐環(huán)和脹環(huán)(2)；其特征在于所述錐環(huán)為端蓋式錐環(huán)(1)，所述端蓋式錐環(huán)(1)的下端為直徑由上至下逐漸縮小的錐形體(3)，端蓋式錐環(huán)(1)的上端外壁上設(shè)有環(huán)形外沿(4)，所述環(huán)形外沿(4)與錐形體(3)之間的端蓋式錐環(huán)(1)的外壁上設(shè)有環(huán)槽(5)，環(huán)形外沿(4)的直徑大于錐形體(3)的最大直徑，錐形體(3)裝在脹環(huán)(2)內(nèi)且與脹環(huán)(2)的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)(2)的上端位于端蓋式錐環(huán)(1)的環(huán)槽(5)處，脹環(huán)(2)的上端面與環(huán)形外沿(4)的下端面之間設(shè)有間隙。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式緩沖器，其特征在于所述端蓋式錐環(huán)(l) 為端蓋式實(shí)心錐環(huán)(11)或者是在錐形體(3)的下端面上設(shè)置有中心沉孔(6) 的端蓋式空心錐環(huán)(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式緩沖器，其特征在于所述端蓋式空心錐 環(huán)(7)的中心沉孔(6)內(nèi)的下端固裝有壓板(8)，所述壓板(8)與端蓋式 空心錐環(huán)(7)組合構(gòu)成錐環(huán)組件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合式緩沖器，其特征在于所述緩沖器還包括 緩沖材料芯(9);所述緩沖材料芯(9)固裝在端蓋式實(shí)心錐環(huán)(11)下端的 脹環(huán)(2)內(nèi)或者固裝在端蓋式空心錐環(huán)(7)下端的脹環(huán)(2)內(nèi)，端蓋式實(shí) 心錐環(huán)(11)的下端面與緩沖材料芯(9)的上端面之間或者端蓋式空心錐環(huán)(7)的下端面與緩沖材料芯(9)的上端面之間均設(shè)有間隙。
5、 一種組合式緩沖器，所述緩沖器包括錐環(huán)和脹環(huán)2;其特征在于所述 緩沖器還包括緩沖材料芯(9)，所述錐環(huán)為柱體和錐體組合式錐環(huán)(12)，所 述柱體和錐體組合式錐環(huán)(12)的上端為柱體(10)，柱體和錐體組合式錐環(huán)(12) 的下端為錐體(13)，所述錐體(13)的直徑由上至下逐漸縮小，錐體(13) 的最大直徑大于柱體(10)的直徑，錐體(13)裝在脹環(huán)(2)內(nèi)且與 脹環(huán)(2)的內(nèi)壁緊密配合，脹環(huán)(2)的上端面位于柱體(10)上端面的下 方，錐體(13)下端的脹環(huán)(2)內(nèi)固裝有緩沖材料芯(9)，錐體(13)的下 端面與緩沖材料芯(9)的上端面之間設(shè)有間隙。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合式緩沖器，其特征在于所述柱體和錐體組 合式錐環(huán)(12)為柱體和錐體組合式實(shí)心錐環(huán)(14)或者是在錐體(13)的 下端面上設(shè)置有中心內(nèi)沉孔(15)的柱體和錐體組合式空心錐環(huán)(16)。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式緩沖器，其特征在于所述柱體和錐體組 合式空心錐環(huán)(16)的中心內(nèi)沉孔(15)內(nèi)的下端固裝有壓板(8)，所述壓 板(8)與柱體和錐體組合式空心錐環(huán)(16)組合構(gòu)成錐環(huán)形組件。
全文摘要
組合式緩沖器，它涉及一種緩沖器。針對(duì)薄壁金屬圓柱管緩沖器在沖擊過程中，其載荷波動(dòng)較大，單位體積內(nèi)吸收的能量較??；鋁蜂窩及泡沫鋁緩沖器，單位體積及單位質(zhì)量?jī)?nèi)吸收的能力較少及薄壁金屬管塑性變形緩沖器，在沖擊過程中的沖擊力不平穩(wěn)，軸向尺寸較大問題。方案一錐環(huán)為端蓋式錐環(huán)(1)，端蓋式錐環(huán)(1)的下端錐形體(3)，上端設(shè)有環(huán)形外沿(4)，環(huán)形外沿(4)與錐形體(3)之間的端蓋式錐環(huán)(1)的外壁上設(shè)有環(huán)槽(5)，脹環(huán)(2)的上端面與環(huán)形外沿(4)的下端面之間設(shè)有間隙。方案二錐環(huán)為柱體和錐體組合式錐環(huán)(12)，柱體和錐體組合式錐環(huán)(12)的上端為柱體(10)，下端為錐體(13)，錐體(13)和緩沖材料芯(9)裝在脹環(huán)(2)內(nèi)。本發(fā)明具有緩沖吸能效果好、沖擊力更加平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16F7/12GK101303056SQ20081006483
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者劉榮強(qiáng), 奎 李, 萌 李, 羅昌杰, 鄧宗全 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)