專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)地適應(yīng)于其支承的重量的能量吸收器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及航空或汽車(chē)工業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說(shuō)，涉及所有類(lèi)型
的懸掛系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，諸如飛機(jī)上的起落架或座椅。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種有特殊結(jié)構(gòu)的能量吸收器裝置，它能夠以一 種簡(jiǎn)單而可靠的方式適應(yīng)需要由它減速的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
例如，本發(fā)明可應(yīng)用于直升機(jī)的座椅，以期提高抵抗碰撞的性能。
民用和軍用標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)應(yīng)能從一次碰撞中生還的人規(guī)定了從46.5千克(kg) 到96kg的重量范圍。在這一普遍的范圍內(nèi)，骨骼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度在經(jīng)受例如由突 然加速引起的強(qiáng)烈壓縮時(shí)有明顯的不同。因此，就有一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題，就是要 使這樣的形態(tài)變化匹配于座椅特別是直升機(jī)上的座椅的強(qiáng)度和緩沖特性。所說(shuō) 的質(zhì)量也可隨是一條長(zhǎng)凳式座椅上實(shí)際被占用的座位數(shù)目而變。
所以， 一個(gè)能量吸收器的行程需要適配于一個(gè)或多個(gè)就座者的整個(gè)可能的 重量范圍。如果能量吸收器的行程太短，那么由于吸收器系統(tǒng)可能觸底 (abutment)而不能提供任何進(jìn)一步的緩沖，重量大的就座者就有受傷害的危 險(xiǎn)。相反，如果能量吸收器的行程對(duì)應(yīng)于重量大的就座者，那么能量吸收器系 統(tǒng)的尺寸將會(huì)過(guò)大，并且，將不能充分緩沖一個(gè)重量輕的就座者所承受的加速 度。
某些已知的座椅裝有手動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，用它可以使緩沖器的減速度適配于就 座者的重量。這需要人的參與，而這可能導(dǎo)致忘記了調(diào)整或進(jìn)行了錯(cuò)誤的調(diào)整。 這樣的系統(tǒng)往往還很笨重且昂貴。
還已知有這樣的能量吸收器系統(tǒng)，其能夠在吸收器的行程中限制向下的力 的峰值而將其保持不變。但是，其沒(méi)有考慮從就座者與就座者之間的重量變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是力求提供這樣一種新穎的能量吸收器裝置，其不會(huì) 表現(xiàn)出上述缺點(diǎn)，并且其用簡(jiǎn)單而可靠的裝置進(jìn)行工作，以致確保乘客承受的 加速度或減速度保持在一個(gè)閾值以下，而不管乘客的重量如何，且無(wú)需事先進(jìn) 行調(diào)整。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是力求提供這樣一種新穎的能量吸收器裝置，其能夠 以自持方式工作，以致確保其可靠性不會(huì)因某些其它系統(tǒng)諸如電源或液壓動(dòng)力 源的故障而降低。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是力求提供這樣一種新穎的能量吸收器裝置，其結(jié)構(gòu) 緊湊，以致能裝配于現(xiàn)有的座椅或現(xiàn)有的多座位長(zhǎng)座椅。
本發(fā)明的這些目的將在一種用于緩沖載荷支承物相對(duì)于固定基座的運(yùn)動(dòng)的 能量吸收器裝置的幫助下達(dá)到，所述載荷支承物通過(guò)液壓機(jī)械連接而連接于固 定基座，這種能量吸收器裝置的特點(diǎn)是，它包括自動(dòng)且自持的設(shè)定裝置，該裝 置用于首先在靜態(tài)下適配于由支承物支承的載荷的重量，其次在動(dòng)態(tài)下，例如 在出現(xiàn)碰撞類(lèi)型的突然運(yùn)動(dòng)時(shí)，使包括支承物和載荷的組合體承受的加速度或 減速度低于一個(gè)閾值。
通過(guò)優(yōu)化地控制液壓流體的節(jié)流，本發(fā)明的裝置能夠使就座于設(shè)有這種裝 置的座椅的就座者承受的加速度的峰值受到限制，從而在碰撞過(guò)程中起作用以 保持所述加速度基本上恒定在一個(gè)安全的閾值。如果要避免傷害就座者，這個(gè)
閾值可設(shè)定為約14g (就是重力加速度的14倍)。本發(fā)明的裝置的突出特點(diǎn)是
它能適應(yīng)于很寬的就座者身材和重量范圍，例如從26kg到116kg。
在一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)設(shè)定裝置包括互相獨(dú)立的靜態(tài)設(shè)定裝置和動(dòng)態(tài)設(shè)定
裝置，靜態(tài)設(shè)定裝置能夠根據(jù)載荷的重量進(jìn)行第一自動(dòng)調(diào)整，以及動(dòng)態(tài)設(shè)定裝
置能夠根據(jù)包括支承物和載荷的組合體承受的加速度進(jìn)行第二自動(dòng)調(diào)整。
在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)定裝置包括用于對(duì)液壓流體進(jìn)行節(jié)流的機(jī)構(gòu)，用以控 制其中液壓流體被支承物的運(yùn)動(dòng)壓縮的高壓室和被節(jié)流的液壓流體逃逸入其
中的低壓室之間的液壓流體流量。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，高壓室和低壓室是由圓筒形可伸縮元件限定，所述元件為外部的運(yùn)動(dòng)元件和內(nèi)部的固定元件，外部的運(yùn)動(dòng)元件限定固定于支承物 的運(yùn)動(dòng)的高壓室的一部分，以及內(nèi)部的固定元件限定固定于固定基座的低壓室 的一部分。
在本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，液壓流體節(jié)流機(jī)構(gòu)包括
重元件，其可相對(duì)于固定部分運(yùn)動(dòng)，借以在高加速度作用下加載第 一校準(zhǔn)的返回彈簧；
運(yùn)動(dòng)芯件，其可相對(duì)于固定部分運(yùn)動(dòng)，借以給加載第二校準(zhǔn)的返回 彈簧加載，這個(gè)芯件限定在高壓室里的控制室的一部分，并且根據(jù)其位置允許 從高壓室流向低壓室的液壓流體的直接節(jié)流；
在超過(guò)加速度或減速度的閾值時(shí)，根據(jù)所述重元件和一個(gè)流量限制 器的組合位置，所述芯件受高壓室和低壓室之間的壓力差的控制而平移運(yùn)動(dòng)， 流量限制器的位置代表著包括支承物和載荷的組合體所支承的重量；
所述芯件根據(jù)芯件和所述重元件的相對(duì)位置而動(dòng)作，以使高壓室通 過(guò)至少一個(gè)校準(zhǔn)的供給口以及通過(guò)重元件的內(nèi)室連通于低壓室；
所述內(nèi)室還有至少一個(gè)連通于控制室的附加口和適于使所述內(nèi)室 連通于低壓室的排出口；
所述排出口關(guān)聯(lián)于流量限制器，這使得排出口的節(jié)流斷面可根據(jù)流 量限制器在內(nèi)室內(nèi)的位置以及根據(jù)重元件相對(duì)于固定部分的位置來(lái)調(diào)整；
所述流量限制器在控制室內(nèi)的如由包括支承物和載荷的組合體的 重量產(chǎn)生的初始?jí)毫Φ淖饔孟露ㄎ辉谒鲋卦膬?nèi)室里；
所述流量限制器在高加速度的作用下與重元件一起運(yùn)動(dòng)，而與其在 內(nèi)室里的預(yù)先定位無(wú)關(guān)；以及
所述流量限制器加載裝在低壓室里并支靠在固定部分上的第三校 準(zhǔn)的返回彈簧。
在一個(gè)實(shí)施例中，重元件(heavy element)是圓柱形的沖桿(punch)，芯 件、高壓室、低壓室、以及控制室同軸地圍繞所述圓柱形沖桿。
在一個(gè)實(shí)施例中，低壓室部分地由活塞限定，該活塞由聚酰胺分度環(huán)(index ring)型的鄰接件保持在固定部分里就位，以使得在低壓室內(nèi)達(dá)到預(yù)先確定的壓力時(shí)通過(guò)使這個(gè)鄰接件破壞或例如不可逆地變形來(lái)釋放所述活塞而讓其運(yùn) 動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述流量限制器包括機(jī)械裝置，在所述排出口由于流量 限制器被響應(yīng)高加速度的重元件帶動(dòng)的軸向運(yùn)動(dòng)而打開(kāi)時(shí)，該機(jī)械裝置在流量 限制器在控制室內(nèi)的壓力作用下在內(nèi)室里軸向滑動(dòng)的同時(shí)使流量限制器轉(zhuǎn)動(dòng)， 并相應(yīng)地改變穿過(guò)排出口的節(jié)流斷面。
本發(fā)明的目的還在一種座椅或長(zhǎng)座椅的幫助下來(lái)達(dá)到，該座椅或長(zhǎng)座椅特 別是用在飛機(jī)上的并包括至少一個(gè)如上所述的能量吸收器裝置。
本發(fā)明的目的還在一種起落架的幫助下來(lái)達(dá)到，該起落架特別是用在飛機(jī) 上的并包括至少一個(gè)如上所述的能量吸收器裝置。
本發(fā)明的目的還在一種輪子懸掛系統(tǒng)的幫助下來(lái)達(dá)到，該輪子懸掛系統(tǒng)特 別是用在飛機(jī)上的并包括至少一個(gè)如上所述的能量吸收器裝置。
本發(fā)明的目的還在一種承載重型載荷諸如直升機(jī)的主傳動(dòng)齒輪箱的結(jié)構(gòu)物 的幫助下來(lái)達(dá)到，在發(fā)生碰撞時(shí)所述重型載荷對(duì)所述結(jié)構(gòu)物底下的承坐人員是 危險(xiǎn)的，這個(gè)結(jié)構(gòu)物包括至少一個(gè)如上所述的能量吸收器裝置。因此，可以避
免那些必須能夠承受約48g的加速度的結(jié)構(gòu)物的尺寸過(guò)大。
本發(fā)明的目的還在一種可安全地變形的結(jié)構(gòu)物的幫助下來(lái)達(dá)到，該結(jié)構(gòu)物 諸如道路或鐵路車(chē)輛的前部車(chē)身構(gòu)造，它包括如上所述的能量吸收器裝置。這 樣，可將客艙的峰值加速度限制為14g。在這樣的條件下，可以設(shè)法降低甚至 消除客艙的變形區(qū)域，而同時(shí)又能保證乘坐者的良好安全性。


本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在閱讀了下面通過(guò)非限制性的例子參照附圖進(jìn) 行描述之后更詳細(xì)地顯現(xiàn)出來(lái)，各附圖中
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的一個(gè)應(yīng)用例子，具體地說(shuō)是一 個(gè)座椅的圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的工作的圖3a和3b表示出根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的一個(gè)實(shí)施例的工作的一部分；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的一個(gè)實(shí)施例的縱向剖視圖5是根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的一個(gè)實(shí)施例的局部切除立體圖(省 略了重元件和沖桿)，表示出各腔室之間的各種流體連通口；
圖6到11表示出圖5的能量吸收器裝置的控制元件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)； 圖12和13是根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置中包括的排出口流量限制器的 功能圖；以及
圖14和15分別是對(duì)于26kg的支承重量和116kg的支承重量的曲線圖，表 示出例如在碰撞過(guò)程中根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置的柱塞的運(yùn)動(dòng)、芯件的運(yùn) 動(dòng)、以及流量限制器的運(yùn)動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
圖1表示出把座椅2連接于固定基座3的根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置1。 舉例來(lái)說(shuō)，固定基座是直升機(jī)的地板。能量吸收器裝置1包括固定于地板的固 定部分4和固定于座椅2的運(yùn)動(dòng)部分5。固定部分4和運(yùn)動(dòng)部分5是圓筒形且 套疊可伸縮的，它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到液壓流體節(jié)流機(jī)構(gòu)的緩沖。
圖2用于表示出根據(jù)本發(fā)明的能量吸收器裝置1的工作。這種裝置包括自 動(dòng)的和自持的設(shè)定裝置，其包括液壓流體節(jié)流機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)控制高壓室6和低 壓室7之間的流體流量。高壓室6內(nèi)的壓力與載荷支承物的運(yùn)動(dòng)引起的液壓流 體的壓縮相關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，該支承物構(gòu)成座椅2，而載荷代表一個(gè)或多個(gè)乘坐 者。
運(yùn)動(dòng)部分5是形成高壓室6的外側(cè)的外部元件，因而運(yùn)動(dòng)部分5是可運(yùn)動(dòng) 的，而固定部分4限定固定的低壓室7的外側(cè)。
液壓流體節(jié)流機(jī)構(gòu)可響應(yīng)高量級(jí)的應(yīng)力而使液壓流體能流向低壓室7。
節(jié)流機(jī)構(gòu)包括重元件8，它可相對(duì)于固定部分4運(yùn)動(dòng)而同時(shí)加載第一校準(zhǔn)的 返回彈簧9的。箭頭D表示重元件8的運(yùn)動(dòng)。如果能量吸收器裝置1承受高量 級(jí)的加速度，第一返回彈簧9就承受沿著箭頭A方向的壓縮。
節(jié)流機(jī)構(gòu)還包括芯件10，其可相對(duì)于固定部分4運(yùn)動(dòng)而同時(shí)加載第二校準(zhǔn)的返回彈簧11。芯件10限定在高壓室6里的控制室12的一部分。只要一旦重 元件8承受超過(guò)預(yù)定加速度例如14g的加速度，就致使芯件10開(kāi)始平移移動(dòng) 而打開(kāi)對(duì)流體產(chǎn)生直接節(jié)流的通路，如箭頭L所指。然后沖桿或稱(chēng)柱塞8a開(kāi) 始打開(kāi)排出口 17，其可將來(lái)自芯件10的控制室12的流體排空。
芯件IO不會(huì)響應(yīng)高量級(jí)的加速度而運(yùn)動(dòng)，但它在被壓縮的高壓室6內(nèi)的液 壓流體的作用下以及在重元件8的位置的作用下可相對(duì)于固定部分4和相對(duì)于 重元件8運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)重元件8的相對(duì)位置，芯件10有能使高壓室6通過(guò)重元件8的內(nèi)室14 與控制室12連通的通路13，為此，這個(gè)內(nèi)室14設(shè)有至少一個(gè)校準(zhǔn)口 15。
內(nèi)室14還有至少一個(gè)建立與控制室12的直接連通的補(bǔ)償口 16，以及還有 用于使兩個(gè)內(nèi)室12和14連通于低壓室7的排出口 17。通過(guò)排出口 17的節(jié)流 作用用箭頭E表示。
在出現(xiàn)那種可能傷害座椅的載荷或就座者的完整性的高加速度時(shí)，通過(guò)排 出口 17的節(jié)流作用就以這樣的方式控制直接節(jié)流，以得到基本上恒定的且匹 配于載荷的質(zhì)量的減速度。
排出口 17與流量限制器18相關(guān)，流量限制器18用于根據(jù)它在內(nèi)室14里 的位置以及根據(jù)重元件8相對(duì)于固定部分4的位置來(lái)調(diào)整排出口 17的節(jié)流斷 面。
流量限制器18在控制室12里的初始?jí)毫Φ淖饔孟卤欢ㄎ辉趦?nèi)室14內(nèi)，所 述初始?jí)毫κ怯砂ㄖС形?和載荷的組合體的質(zhì)量產(chǎn)生的并被從高壓室6通 過(guò)口 13和15傳遞到內(nèi)室14。
流量限制器18可獨(dú)立于重元件8運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)加載第三校準(zhǔn)的返回彈簧 19，流量限制器18被預(yù)先定位在內(nèi)室14內(nèi)，第三返回彈簧19裝在低壓室7 里并且支靠在固定部分4上。
圖3a和3b表示出運(yùn)動(dòng)部分5沿著箭頭A相對(duì)于固定部分4的運(yùn)動(dòng)。隨之， 在高壓室6內(nèi)壓縮液壓流體，引起芯件10的運(yùn)動(dòng)以及引起對(duì)流向低壓室7的 流體的直接節(jié)流，這些動(dòng)作只有自預(yù)先確定的加速度閾值發(fā)生，這個(gè)閾值優(yōu)選 的是14g，其被稱(chēng)為安全閾值。在這一壓力以下，不管施加于這兩個(gè)部分之間的力是何量級(jí)，運(yùn)動(dòng)部分5都相對(duì)于固定部分4保持不動(dòng)。
圖4中所示的重元件8是例如由頂上裝有校準(zhǔn)的重塊8b的圓柱形的沖桿或 稱(chēng)柱塞8a構(gòu)成的。芯件IO、高壓室6、低壓室7、以及控制室8同軸地圍繞著 圓柱形沖桿8a。
控制室12由殼體20限定，殼體20也用于引導(dǎo)芯件10。殼體20上設(shè)有開(kāi) 口 15a，這些開(kāi)口對(duì)應(yīng)于圖2中的開(kāi)口 13。芯件10的與高壓室6接觸的表面 面積等于它的與控制室12接觸的表面面積，因而可確保芯件10的移動(dòng)只被由 于控制室12產(chǎn)生的壓力差驅(qū)動(dòng)。
殼體20還有附加的排出口 21b，被流量限制器18和排出口 17節(jié)流的流體 流過(guò)這些附加口。
圖6到11表示出圖4所示的能量吸收器裝置的實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖6表 示出芯件10是例如由兩個(gè)輕的合金零件用螺紋連接在一起制成的，而兩個(gè)零 件是通過(guò)車(chē)削加工制成的。
芯件IO有中心通孔10a，用以配合于重元件8的沖桿8a，如圖7和8中所 示。芯件10上裝有墊圈10b，用于只要芯件10保持固定不動(dòng)就限制高壓室6 內(nèi)的流體。
沖桿8a是空心的圓柱體，在其大致中央部分設(shè)有至少一個(gè)校準(zhǔn)口 15。沖桿 8a的頂端有臺(tái)肩8c和半徑比中央部分小的圓柱部分8b。這個(gè)部分用于監(jiān)測(cè)校 準(zhǔn)的質(zhì)量8b。
沖桿8a的底端包括半徑較大的空心圓柱形部分，排出口 17形成在其上， 排出口優(yōu)選的是大致長(zhǎng)方形的。這個(gè)半徑較大的圓柱形部分，通過(guò)以緊密不漏 的方式與流量限制器18的一部分相結(jié)合，而構(gòu)成內(nèi)室14的一部分?；旧显?沖桿8a的底端附近形成沖桿8a上的附加口 16，以實(shí)現(xiàn)控制室12和內(nèi)室14之 間的液壓流體連通。
圖10中以部分切除立體圖表示的殼體20是固定于固定部分4并包括圓筒 形部分21b，這一部分基本上同軸地圍繞著內(nèi)室14并被設(shè)計(jì)成容納復(fù)雜的零件 20a，這個(gè)零件限定芯件10的控制室12。圖11以部分切除立體圖表示這個(gè)復(fù) 雜零件20a。圓筒形部分21d由截頭圓錐形部分21c向內(nèi)延伸，芯件10通過(guò)對(duì)應(yīng)的墊圈 10b所形成的截頭圓錐形臺(tái)肩與截頭圓錐e形部分21c接觸。圓筒形部分21d 的外部在基本上與截頭圓錐形部分21c同一高度上有環(huán)槽22，其用于接納密封 圈23。這個(gè)密封圈用于在運(yùn)動(dòng)部分5具體地說(shuō)是限定高壓室6的外圓柱在固定 部分4上滑動(dòng)時(shí)建立高壓室16的密封，該密封對(duì)于裝置的正確操作是很重要 的。
與環(huán)槽22成一直線地(in line with)，殼體20有半徑較小的圓筒形部分， 其設(shè)有通往高壓室6的圓周開(kāi)孔21e，在對(duì)流體進(jìn)行直接節(jié)流時(shí)，即在芯件IO 不支靠在截頭圓錐形部分21c時(shí)，液壓流體可通過(guò)這些開(kāi)孔21e流向低壓室7。 與圓周開(kāi)孔21e成一直線地，這個(gè)直徑較小的圓筒形部分設(shè)有開(kāi)孔21a，這些 開(kāi)孔位于芯件10的頂端以上。
大致與各開(kāi)孔21a相互對(duì)準(zhǔn)并在其中同軸地，這個(gè)直徑較小的圓筒形部分 包括處在內(nèi)部的用于引導(dǎo)沖桿8a的引導(dǎo)部分27。引導(dǎo)部分27有供給孔15a， 在沖桿8a處在其極端高位時(shí)，如圖4所示，這些供給孔15a可使內(nèi)室14通過(guò) 沖桿8a上的校準(zhǔn)口 15得到液壓流體供給。引導(dǎo)部分27還有內(nèi)臺(tái)肩27a，第一 校準(zhǔn)的返回彈簧9支靠在這個(gè)臺(tái)肩上。這樣，第一返回彈簧9就是被約束在臺(tái) 肩27a和重塊8b之間。
在圖4所示的實(shí)施例中，各供給孔15a可在結(jié)構(gòu)上和功能上替代圖2所示 的形成在芯件10上的通路13。
復(fù)雜零件20a的圓柱形外壁7a和圓柱形內(nèi)壁7b限定低壓室7。內(nèi)壁7b還 限定控制室12的外壁?？刂剖?2有環(huán)形端12a，當(dāng)?shù)诙?zhǔn)的返回彈簧11 被芯件10的運(yùn)動(dòng)加載時(shí)它就支靠在這個(gè)環(huán)形端上。
還設(shè)有內(nèi)引導(dǎo)壁12b，這個(gè)引導(dǎo)壁用于在柱塞處于不允許液壓流體流過(guò)排出 口17而被節(jié)流的位置時(shí)，即在加速度安全閾值以下時(shí)，引導(dǎo)沖桿8a的底端的 平移以及用于關(guān)閉所述排出口 17。
朝向內(nèi)引導(dǎo)壁12b的底部，附加的排出口 21b允許被節(jié)流的液壓流體通過(guò) 排出口 17并通過(guò)流量限制器18流進(jìn)低壓室7。
復(fù)雜零件20a的底端還有中心突臺(tái)24，其用于支承將被流量限制器18的運(yùn)動(dòng)加載的第三校準(zhǔn)的返回彈簧19。舉例來(lái)說(shuō)，構(gòu)造成碟形彈簧墊圈的第三返回 彈簧19的剛度是非線性的。除可做到結(jié)構(gòu)緊湊之外，這使得可在其預(yù)先定位
中將流量限制器18固定并能避免在響應(yīng)高量級(jí)加速度時(shí)與沖桿8a的運(yùn)動(dòng)發(fā)生 干涉。
低壓室7部分地由活塞25限定，而活塞25是由鄰接件28諸如用聚酰胺(聚 四氟乙烯(PTFE))制成的環(huán)或分度指狀件(index finger)保持定位在固定部 分4里，以便在低壓室7里達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，通過(guò)使鄰接件28以剪切或例如 不可逆變形方式破壞而釋放活塞25的運(yùn)動(dòng)。鄰接件構(gòu)造成在固定基座3的正 常的日常運(yùn)動(dòng)中不會(huì)屈服，以及只要芯件10還沒(méi)有開(kāi)始打開(kāi)口 21c它就不承 受任何流體壓力。
有利的是，流量限制器18包括機(jī)械裝置，它在排出口 17被流量限制器18 在重元件8響應(yīng)高量級(jí)加速度的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的軸向運(yùn)動(dòng)至少部分地打開(kāi)時(shí)，該 機(jī)械裝置能夠在流量限制器18在控制室12內(nèi)的壓力作用下在內(nèi)室14里作軸 向滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)X的同時(shí)對(duì)流量限制器18施加轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)R，從而以對(duì)應(yīng)的方式改 變排出口 17的節(jié)流斷面。
圖9是表示流量限制器18的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，其剖面圖也表示于圖4。 流量限制器18由空心圓柱體構(gòu)成，該圓柱體有長(zhǎng)度大致相同并被分隔壁18c 隔開(kāi)的兩個(gè)部分。分隔壁構(gòu)成內(nèi)室14的底。頂部在其頂邊緣包括大致長(zhǎng)方形 的開(kāi)端軸向槽18b。軸向槽18b設(shè)計(jì)為定位成與排出口 17對(duì)準(zhǔn)，并且軸向槽 18b可隨著其角度位置的變化將排出口 17封閉到或大或小的程度。
底部從底邊緣起包括斜槽18a，固定于復(fù)雜零件20a的銷(xiāo)子18d配合于斜槽 18a內(nèi)。這樣，在流量限制器18在內(nèi)室14內(nèi)的壓力作用下向下滑動(dòng)時(shí)，銷(xiāo)子 18d就同時(shí)地對(duì)流量限制器18施加轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。那么，軸向槽18b和排出口 17 的可達(dá)到的相對(duì)位置就可限定不同的節(jié)流斷面。這些相對(duì)位置由流量限制器18 的平移與轉(zhuǎn)動(dòng)的組合來(lái)達(dá)到。
下面參照?qǐng)D4說(shuō)明本發(fā)明的能量吸收器裝置應(yīng)用于直升機(jī)的座椅時(shí)的工作。
在乘客(載荷)坐在座椅(支承物)上時(shí)，座椅壓縮高壓室6里的液壓流 體。運(yùn)動(dòng)部分5是固定于座椅的缸體。在靜態(tài)下，供給孔15a和校準(zhǔn)口 15是連通的并能根據(jù)乘客的重量使控制室12和內(nèi)室14里建立起初始?jí)毫?。這個(gè)初
始?jí)毫︻A(yù)先定位流量限制器18，以對(duì)超過(guò)14g的高加速度給出確定的節(jié)流斷 面?？墒牵捎跊_桿8a的初始位置沒(méi)有改變，排出口 17仍被關(guān)閉著。在沖桿 8a軸向地運(yùn)動(dòng)時(shí)，它通過(guò)流體的排出控制芯件10的運(yùn)動(dòng)，在加速度或減速度 超過(guò)閾值時(shí)，這樣的動(dòng)作就會(huì)發(fā)生。
在乘客由于例如碰撞而承受壓縮力時(shí)，這個(gè)力或者被該乘客吸收，或者被 通過(guò)座椅傳遞到能量吸收器裝置，假定該裝置已被為吸收對(duì)應(yīng)的能量正確地設(shè) 定好了。
一旦沖桿8a或重元件具有的加速度超過(guò)預(yù)定的校準(zhǔn)閾值即14g，高壓室6 和控制室12之間的壓力差就使芯件10運(yùn)動(dòng)而克服第二校準(zhǔn)的返回彈簧11的 返回力，進(jìn)而使液壓流體在其流向低壓室7的路上受到直接節(jié)流。直接節(jié)流之 所以發(fā)生是因?yàn)閴|圈10b脫離其支承表面即截頭圓錐形鄰接部21c。然而，必 須對(duì)這一直接節(jié)流加以調(diào)制，以將乘客的質(zhì)量維持在恒定的減速度閾值。
由座椅支承的乘客承受的高加速度也施加于能量吸收器裝置1。這個(gè)高加速 度使重塊8b和沖桿8a運(yùn)動(dòng)而打開(kāi)排出口 17，于是對(duì)流向低壓室7的液壓流體 的流動(dòng)進(jìn)行節(jié)流。在碰撞過(guò)程中，節(jié)流斷面因根據(jù)乘客重量而變的流量限制器 18的自動(dòng)預(yù)先定位和重元件8或沖桿8a的排出口 17的加速度控制的綜合作用 而變化。在這一節(jié)流階段，沖桿8a的校準(zhǔn)口 15仍保持關(guān)閉著。
當(dāng)加速度或減速度的量級(jí)降低，沖桿8a向其初始高位返回。在返回通過(guò)預(yù) 先建立的安全加速度閾值時(shí)，第二校準(zhǔn)的返回彈簧18驅(qū)使芯件10向上，使芯 件10抵靠截頭圓錐形鄰接部21c。由該裝置進(jìn)行的能量耗散階段就此結(jié)束。于 是乘客的運(yùn)動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，承受已回到非臨界值量級(jí)的碰撞終了階段的減速度。 本發(fā)明的裝置保持完好無(wú)損，同時(shí)也沒(méi)有讓所保護(hù)的乘客受傷。
由排出口 17的節(jié)流作用引起的壓頭損失控制著芯件10的下降。結(jié)果，本
發(fā)明的裝置的能量吸收考慮了乘客的質(zhì)量，從而把所述乘客承受的加速度維持 成基本上恒定。
圖14和15是曲線圖，它們表示出例如在碰撞過(guò)程中沖桿8a、芯件10和流 量限制器18的位移對(duì)時(shí)間的關(guān)系，分別以曲線C1、 C2禾t]C3表示。沿著縱坐標(biāo)D繪制以毫米(mm)為單位的位移D，沿著橫坐標(biāo)繪制以毫秒(ms)為單 位的時(shí)間。圖14表示出被支承質(zhì)量為26kg的情況，其例如對(duì)應(yīng)于一個(gè)兒童， 而圖15關(guān)于被支承質(zhì)量為116kg的情況，其例如對(duì)應(yīng)于一個(gè)成年人。
曲線C3描繪的流量限制器18的行程在支承116kg的質(zhì)量時(shí)是支承26kg 的質(zhì)量時(shí)的兩倍。對(duì)比來(lái)看，曲線10的行程之所以較小是因?yàn)楸景l(fā)明的裝置 節(jié)流了更多的流體。在碰撞過(guò)程中，流量限制器18的最大行程，對(duì)于26kg的 質(zhì)量穩(wěn)定在約2mm，而對(duì)于116kg的質(zhì)量穩(wěn)定在約4mm。因此，可以獨(dú)立于 質(zhì)量地限制承受的加速度峰值，而避免超過(guò)安全閾值例如14g。
本發(fā)明的能量吸收器裝置的優(yōu)點(diǎn)是，它是完全自持的，不依賴可能在碰撞 中受損的任何電路或液壓回路。
此外，本發(fā)明的裝置的純粹機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和不存在易損元件使得維護(hù)操作 最少，只要進(jìn)行視覺(jué)檢查就可以了。
本發(fā)明的裝置能夠自動(dòng)地適應(yīng)所支承的質(zhì)量而無(wú)需進(jìn)行任何外部調(diào)整，它 甚至考慮了單個(gè)人的視重量的變化。這樣的變化可能由例如乘客把他的雙腳或 較重地或較輕地踩在地板上而弓I起。
本發(fā)明的裝置還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，它可使多座位的長(zhǎng)座椅適應(yīng)各就座者 的總重量的變化。
這種裝置結(jié)構(gòu)緊湊，因而可用在飛機(jī)座艙內(nèi)或裝配于現(xiàn)有的座椅。所以其 應(yīng)用成本是很低的。
由于本發(fā)明的裝置不涉及利用塑性變形，所以其可被重新使用，例如在沒(méi) 有導(dǎo)致裝置毀壞的硬著陸之后。
本發(fā)明的裝置特別適應(yīng)于在0'C到40°C的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用。
權(quán)利要求
1. 一種用于緩沖載荷支承物(2)相對(duì)于固定基座(3)的運(yùn)動(dòng)的能量吸收器裝置(1)，所述載荷支承物(2)通過(guò)液壓機(jī)械連接而連接于所述固定基座(3)，所述能量吸收器裝置的特征在于，它包括自動(dòng)且自持的設(shè)定裝置，所述設(shè)定裝置用于首先在靜態(tài)下適應(yīng)于由所述支承物(2)支承的載荷的重量，并且其次在動(dòng)態(tài)下例如在出現(xiàn)碰撞類(lèi)型的突然運(yùn)動(dòng)時(shí)使包括所述支承物(2)和所述載荷的組合體承受的加速度或減速度低于一個(gè)閾值。
2. 如權(quán)利要求1所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于，所述自動(dòng)的設(shè) 定裝置包括互相獨(dú)立的靜態(tài)設(shè)定裝置和動(dòng)態(tài)設(shè)定裝置，所述靜態(tài)設(shè)定裝置能夠 根據(jù)所述載荷的重量進(jìn)行第一自動(dòng)調(diào)整，并且所述動(dòng)態(tài)設(shè)定裝置能夠根據(jù)包括 所述支承物(2)和所述載荷的所述組合體承受的加速度進(jìn)行第二調(diào)整。
3. 如權(quán)利要求2所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于，所述設(shè)定裝置 包括用于對(duì)液壓流體進(jìn)行節(jié)流的機(jī)構(gòu)，用以控制液壓流體在其中受所述支承物 的運(yùn)動(dòng)壓縮的高壓室(6)和被節(jié)流的液壓流體逃逸入其中的低壓室(7)之間 的液壓流體流量。
4. 如權(quán)利要求3所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于，所述高壓室(6) 和所述低壓室(7)由圓筒形的可伸縮元件限定，所述元件為外部的運(yùn)動(dòng)元件(5)和內(nèi)部的固定元件(4)，所述外部的運(yùn)動(dòng)元件(5)限定固定于所述支 承物(2)的所述運(yùn)動(dòng)的高壓室(6)的一部分，所述內(nèi)部的固定部分(4)限 定固定于所述固定基座(3)的所述低壓室(7)的一部分。
5. 如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于， 所述液壓流體節(jié)流機(jī)構(gòu)包括 重元件(8)，所述重元件相對(duì)于所述固定部分(4)可運(yùn)動(dòng)，借以在高 加速度作用下加載第一校準(zhǔn)的返回彈簧(9); 運(yùn)動(dòng)芯件(10)，所述芯件可相對(duì)于所述固定部分(4)運(yùn)動(dòng)，借以加 載第二校準(zhǔn)的返回彈簧(11)，所述芯件(10)限定在所述高壓室(6)里的 控制室(12)的一部分，并且根據(jù)其位置允許從所述高壓室(6)流向所述低壓室(7)的液壓流體的直接節(jié)流； 在超過(guò)所述加速度或減速度的閾值時(shí)，根據(jù)所述重元件(8)和流量限 制器(18)的組合位置，所述芯件(10)受所述高壓室(6)和所述低壓室(7) 之間的壓力差的控制而平移運(yùn)動(dòng)，所述流量限制器(18)的所述位置代表包括 所述支承物(2)和所述載荷的所述組合體所支承的重量； 所述芯件(10)根據(jù)所述芯件(10)和所述重元件(8)的相對(duì)位置而 動(dòng)作，以使所述高壓室(6)通過(guò)至少一個(gè)校準(zhǔn)的供給口 (15)以及通過(guò)所述 重元件(8)的內(nèi)室(14)連通于所述低壓室(7); 所述內(nèi)室(14)還有至少一個(gè)連通于所述控制室(12)的附加口 (16) 和適于使所述內(nèi)室(14)連通于所述低壓室(7)的排出口 (17); 所述排出口 ( 17 )關(guān)聯(lián)于所述流量限制器(18)，這使得所述排出口 ( 17 ) 的節(jié)流斷面根據(jù)所述流量限制器(18)在所述內(nèi)室(14)內(nèi)的位置以及所述重 元件(8)相對(duì)于所述固定部分(4)的位置進(jìn)行調(diào)整； 所述流量限制器(18)在所述控制室(12)內(nèi)的如由包括所述支承物(2) 和所述載荷的所述組合體的重量所產(chǎn)生的初始?jí)毫Φ淖饔孟?，定位在所述重?件(8)的所述內(nèi)室(14)里； 所述流量限制器(18)在高加速度的作用下與所述重元件(8) —起運(yùn) 動(dòng)，而與其在所述內(nèi)室(14)內(nèi)的預(yù)先定位無(wú)關(guān)；并且 所述流量限制器(18)加載裝在所述低壓室(7)里并支靠在所述固定 部分(4)上的第三校準(zhǔn)的返回彈簧(19)。
6. 如權(quán)利要求5所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于，所述重元件(8) 是圓柱形的沖桿(8a)，所述芯件(10)、所述高壓室(6)、所述低壓室(7)、 以及所述控制室(12)同軸地圍繞所述圓柱形沖桿(8a)。
7. 如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的能量吸收器裝置(1)，其特征在于， 所述低壓室(7)部分地由活塞(25)限定，所述活塞由聚酰胺環(huán)或分度指狀 件型的鄰接件(28)保持在所述固定部分(4)里就位，以使得在所述低壓室(7)內(nèi)達(dá)到預(yù)先確定的壓力時(shí)通過(guò)使所述鄰接件(28)破壞或例如不可逆地 變形來(lái)釋放所述活塞(25)而讓其運(yùn)動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求5至7中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收器裝置(1)，其特 征在于，所述流量限制器(18)包括機(jī)械裝置，在所述排出口 (17)由于所述 流量限制器(18)被響應(yīng)髙加速度的所述重元件(8)帶動(dòng)的軸向運(yùn)動(dòng)而打開(kāi) 時(shí)，該機(jī)械裝置在所述流量限制器(18)在所述控制室(12)內(nèi)的壓力作用下 在所述內(nèi)室(14)里軸向滑動(dòng)的同時(shí)使所述流量限制器(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，并相應(yīng)地 改變穿過(guò)所述排出口 (17)的節(jié)流斷面。
9. 一種座椅或長(zhǎng)座椅，特別是用在飛機(jī)上并包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至 8中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收器裝置(1)。
10. —種包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至8中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收 器裝置(1)的飛機(jī)起落架。
11. 一種包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至8中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收 器裝置(1)的車(chē)輛車(chē)輪懸掛系統(tǒng)。
12. —種飛機(jī)，包括承載諸如直升機(jī)的主傳動(dòng)齒輪箱的重型載荷的結(jié)構(gòu)物， 在發(fā)生碰撞時(shí)所述重型載荷對(duì)所述結(jié)構(gòu)物下方的承坐人員來(lái)說(shuō)是危險(xiǎn)的，所述 結(jié)構(gòu)物包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1至8中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收器裝 置(1)。
13. —種包括如權(quán)利要求1至8中的任一權(quán)利要求所述的能量吸收器裝置 (1)的安全的可變形結(jié)構(gòu)物，諸如道路或鐵路車(chē)輛的前部車(chē)身構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于緩沖載荷支承物(2)相對(duì)于固定基座(3)的運(yùn)動(dòng)的能量吸收器裝置(1)，所述載荷支承物通過(guò)液壓機(jī)械連接而連接于固定基座(3)。這種裝置包括自動(dòng)并自持的設(shè)定裝置，該設(shè)定裝置用于首先在靜態(tài)下適應(yīng)于由支承物(2)支承的載荷的重量，并且其次在動(dòng)態(tài)下例如在出現(xiàn)碰撞類(lèi)型的突然運(yùn)動(dòng)時(shí)使包括支承物(2)和載荷的組合體承受的加速度或減速度低于一個(gè)閾值。
文檔編號(hào)B64C25/58GK101428689SQ20081017578
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
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