CN103821864A - 利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法及防撞缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法及根据该方法制得的防撞缓冲装置，所述防撞缓冲装置包括用于与被保护基础固定连接的定位部件，用于承接撞击的防护部件，以及设置于定位部件与防护部件之间的弹性体，还包括用于锁定弹性体位置以防止防护部件受到撞击后回弹的锁定机构，所述锁定机构包括飞轮和与飞轮相啮合的齿条，所述飞轮与定位部件、齿条与防护部件固定连接，或者，所述飞轮与防护部件、齿条与定位部件固定连接。本发明的防撞缓冲装置不但能够对冲击载体和被冲击载体进行有效保护，最大程度的减少弹性体回弹对冲击载体带来的二次损伤，而且该装置结构简单，便于重复利用。

Description

利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法及防撞缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种防止弹性缓冲装置缓冲后回弹的方法，以及一种采用上述方法制得的防撞缓冲装置。

背景技术

弹簧是一种可以储能的缓冲机械零部件。已知弹簧缓冲装置可以对冲击载体进行缓冲，但不能阻止弹簧回弹。对冲击载体进行缓冲减少了载体损伤，保护了被冲击载体，但弹簧的回弹力同样可能对冲击和被冲击载体造成损伤。

申请号为200720085767.4的专利公开了一种弹簧缓冲防撞桥墩，其主要结构包括防撞桥墩，防撞板与防撞桥墩之间设置有缓冲弹簧。该专利采用缓冲弹簧作为缓冲装置，用来防止船只对桥墩的撞击，可该设置方式带来了另一个危险：如果弹簧支撑力小了作用不大，如果弹簧支撑力足够大的话，它将有效保护桥墩，但弹簧可能有足够的回弹力对船只带来麻烦。

申请号为03153765.0的专利公开了一种分解缓冲撞击力的方法及其装置。先利用主换从装置的弹性件缓冲撞击力，并吸收其一部分能量；再利用其柱塞通过液力传动副缓冲装置的弹性体上并改变撞击力的方向；直到壳体变形、被破坏，消耗撞击力的能量，减轻对被保护机体的冲击。该装置的缺点是结构复杂，且壳体在撞击时受到破坏，因此缺乏重复利用性。

综上所述，需研究一种能够有效防止缓冲体缓冲后回弹对冲击载体造成二次损伤的方法或装置，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法，该方法解决了现有技术的弹簧缓冲装置受力后对冲击载体造成回弹伤害的问题。另外，本发明还根据上述方法制成的一种防撞缓冲装置，该防撞缓冲装置能够对冲击载体和被冲击载体进行有效保护，同时最大程度的减少了弹簧回弹对冲击载体带来的二次损伤。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的目的之一是提供一种利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法，所述方法包括以下步骤：S1)设定弹性体缓冲行程，使得所述弹性体只能在设定的行程内工作并在受力后对施力载体进行缓冲；S2)设定飞轮的转动方向，使得飞轮只能在弹性体缓冲行程上单向转动，并阻止弹性体在对施力载体进行有效缓冲后回弹。

本发明的目的之二是提供一种根据上述方法制得的防撞缓冲装置，所述防撞缓冲装置包括用于与被保护基础固定连接的定位部件，用于承接撞击的防护部件，以及设置于定位部件与防护部件之间的弹性体，还包括用于锁定弹性体位置以防止防护部件受到撞击后回弹的锁定机构，所述锁定机构包括飞轮和与飞轮传动配合的齿条，所述飞轮与定位部件、齿条与防护部件连接，或者，所述飞轮与防护部件、齿条与定位部件连接。

进一步，所述飞轮通过连接组件与防护部件连接，所述连接组件包括与齿条平行设置的导杆和垂直设置于导杆一端的中轴，所述导杆的另一端与防护部件固定连接，所述飞轮同轴套设在所述中轴上。

进一步，所述飞轮包括外套、芯子和千斤，所述芯子与中轴固定连接，所述外套与齿条相互啮合。

进一步，所述中轴垂直穿过导杆的端部并通过定位螺钉紧固。

作为上述技术方案的并列方案，所述飞轮包括外套、芯子和千斤，所述外套与导杆固定连接，所述芯子与中轴固定连接，所述中轴上同轴固定设置有齿轮，所述齿轮与所述齿条相互啮合。

进一步，所述定位部件包括导轨，所述导杆与导轨滑动配合。

进一步，所述弹性体为压簧，所述压簧套设在导杆上，压簧的两端分别抵接在防护部件和定位部件上。

进一步，所述弹性体为压簧，该压簧设置有多个，所述多个压簧均匀设置在防护部件与定位部件之间。

进一步，所述弹性体为拉簧，所述拉簧的两端分别与定位部件和中轴固定连接。

进一步，所述防护部件为缓冲板。

本发明的有益效果：

1)本发明的利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法提供了有效解决弹簧回弹对冲击载体造成二次损害的问题。根据该方法我们可以制造出多种采用飞轮的防撞缓冲装置，进而为我国建筑、桥梁、车船等领域的安全提供了有效保障。

2)根据上述方法，本发明具体地提供了一种采用飞轮的防撞缓冲装置，该防撞缓冲装置不但能够对冲击载体和被冲击载体进行有效保护，最大程度的减少弹性体回弹对冲击载体带来的二次损伤，而且该装置结构简单，便于重复利用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1为本发明设置有拉簧的防撞缓冲装置的立体结构示意图；

图2为本发明设置有拉簧的防撞缓冲装置的侧视图；

图3为本发明设置有压簧的防撞缓冲装置未受撞击时立体结构示意图；

图4为本发明设置有压簧的防撞缓冲装置未受撞击时的侧视图；

图5为本发明设置有压簧的防撞缓冲装置受撞击缓冲时立体结构示意图；

图6为本发明设置有压簧的防撞缓冲装置受撞击缓冲时的侧视图；

图7为本发明防撞缓冲装置中飞轮的内部结构示意图；

图8为本发明防撞缓冲装置的多个组合使用时的立体结构示意图；

图9为本发明防撞缓冲装置的多个组合安装于桥墩上时的俯视图；

图10为本发明防撞缓冲装置的多个组合安装于桥墩上时的立体结构视图。

图11为本发明防撞缓冲装置的另一种立体结构示意图；

图12为本发明防撞缓冲装置中飞轮的另一种内部结构示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

实施例1一种利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法

所述利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法，包括以下步骤：S1)设定弹性体缓冲行程，使得所述弹性体只能在设定的行程内工作并在受力后对施力载体进行缓冲；S2)设定飞轮的转动方向，使得飞轮只能在弹性体缓冲行程上单向转动，并阻止弹性体在对施力载体进行有效缓冲后回弹。上述方法中所述弹性体可以为拉簧、压簧、橡胶簧、金属簧等；所述弹性体的缓冲行程和设定行程是指弹簧在受力时开始缓冲变形的点为起点，到弹簧停止缓冲并开始回弹的点为终点，这两点之间的距离为缓冲行程；弹簧由终点复位到不再受力的起点之间的距离为回弹行程。

采用上述方法可以制成多种形式的以飞轮为主要防回弹结构的防撞缓冲装置，为研究人员研制出具有防回弹功能的防撞缓冲装置提供了明确的方向和方法，使得研究人员据此方法无需进一步付出劳动即可解决现有技术的弹簧缓冲装置受力后对冲击载体造成回弹伤害的问题。因此，本发明所提供的方法具有显著的进步。

实施例2一种防撞缓冲装置

如图1至10所示，本发明的防撞缓冲装置，包括用于与被保护基础固定连接的定位部件1，用于承接撞击的防护部件2，以及设置于定位部件1与防护部件2之间的弹性体3，还包括用于锁定弹性体3位置以防止防护部件2受到撞击后回弹的锁定机构，所述锁定机构包括飞轮4和与飞轮传动配合的齿条5，所述飞轮4与定位部件1、齿条5与防护部件2连接，或者，所述飞轮4与防护部件2、齿条5与定位部件1连接。

所述定位部件1用于将防撞缓冲装置与被保护基础或载体固定连接；所述防护部件2在撞击时与冲击载体首先接触，用以承接冲击力；所述弹性体3用于对防护部件2受到的冲击力进行缓冲。当弹性体3缓冲过程中变形时，所述飞轮4和齿条5两者中的一个将随防护部件2一起运动，而飞轮4和齿条5两者中的另一个将相对不动，由于飞轮4与齿条5相互啮合，所以飞轮4将在弹性体3缓冲变形过程中发生单向旋转；当弹性体3缓冲变形结束后，由于飞轮4的单向旋转特性，使得变形后的弹性体3无法回弹，从而避免了因弹性体3回弹对冲击载体和被保护机体造成的二次回弹损害。

作为上述技术方案的进一步改进，如图7所示，所述飞轮4包括外套4a、芯子4b和千斤4c，所述外套4a与齿条5相互啮合。所述飞轮4通过连接组件与防护部件2连接，所述连接组件包括与齿条5平行设置的导杆6和垂直设置于导杆6一端的中轴7，所述导杆6的另一端与防护部件2固定连接，所述芯子4b与中轴7固定连接。当防护部件2受到冲击力后，将推动导杆6和与导杆6固定连接的中轴7一起沿同一方向运动，所述中轴7将带动飞轮4单向旋转，此时弹性体3处于缓冲行程；当弹性体3的缓冲行程结束后，因为飞轮4的单向旋转特性，使得弹性体3及与弹性体3连接的防护部件2无法同弹，进而保护了冲击载体的安全。

上述飞轮4的工作原理是：当弹性体缓冲行程内变形带动飞轮4转动时，飞轮内齿与千斤4c之间产生相对滑动，由此将千斤4c压缩到芯子4b的槽口内，千斤4c又压缩了千斤簧；当弹性体的缓冲行程结束将发生回弹时，此时飞轮内齿和千斤4c相含，使得外套4a与芯子4b不会发生相对旋转，因为芯子4b与中轴7固定连接，所以此时外套4a既不会发生转动，进而使得弹性体3缓冲后无法回弹。

作为上述技术方案的进一步改进，所述定位部件1包括导轨8，所述导杆6与导轨8滑动配合。所述导杆6导入导轨8的轨槽并可在轨槽内垂直于轨槽来回滑动，导轨8是导杆6运动方向的约束装置和平衡装置，整个装置是否平稳、飞轮是否能够有效控制回弹主要由导轨8的轨槽与导杆6的滑行部分紧密结合并可自由滑行的精密度决定的。另外导轨8的轨槽的几何形状由导杆6在导轨8的轨槽内滑行部分的几何形状决定，即导杆6可以是多种结构和形状复合或组合，导杆6在导轨8的轨槽内滑行部分的形状可以根据装置精密度要求制成不规则的形状。根据缓冲强度的需要，导杆6与导轨8的组合方式可以是多种组合，即同一个导轨8可以设置多个轨槽以使多个导杆6与弹性体和飞轮组合，或者，多个导轨8与一个导杆6组合，以加强装置的缓冲能力；也可以是多个导轨8与多个导杆6组合，并与多组弹簧和飞轮或飞轮组组合，以增加装置的缓冲防护面和强度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体3为压簧，所述压簧套设在导杆6上，压簧的两端分别抵接在防护部件2和定位部件1导轨8上。本发明所述的弹性体3可以为拉簧、压簧、橡胶簧、金属簧等，本实施例中优选压簧作为主要的弹性缓冲元件，所述压簧由金属材料制成，相对橡胶材质制成的弹性体3更加耐腐蚀和老化，因此采用压簧可以提高本发明所述防撞缓冲装置的使用寿命。

作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体3为压簧，该弹性体3设置有多个，所述多个弹性体3均匀设置在防护部件2与定位部件1导轨8之间。在防护部件2与导轨8之间设置多个压簧可以增强装置的缓冲力度，使得本发明的防撞缓冲装置能够用于桥梁、船只、机动车等大型基础上面，以提高其安全性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述弹性体3为拉簧，所述拉簧的两端分别与导轨8和中轴7固定连接。当防护部件2带动中轴7一起运动时，因为中轴7与拉簧连接，中轴7在拉簧拉力的作用下将对防护部件2受到的冲击力进行缓冲，当拉簧的缓冲行程结束后，因单机飞轮的单向旋转特性，使得拉簧无法恢复原状，从而避免了对冲击载体的同弹伤害。

作为上述技术方案的进一步改进，本发明所述的弹性体3还可以是由压簧和拉簧搭配组合而成的，且压簧和拉簧的数量可根据所抗冲击载体的不同而做相应的调整。压簧和拉簧有效组合可以进一步提高本发明的缓冲性能。

作为上述技术方案的进一步改进，所述防护部件2为缓冲板。本实施例中优选缓冲板作为受力载体，所述缓冲板可由纤维增强材料或金属材料制成，当其受到大的冲击时不易发生变形，进而提高本发明的使用寿命。当然，本发明的防护部件2还可以是金属网、废橡胶轮胎等。

作为上述技术方案的进一步改进，所述中轴7垂直穿过导杆6的端部并通过定位螺钉9紧固。当本发明的防撞缓冲装置受到撞击后，因为飞轮的作用无法回弹，但为使其本发明的防撞缓冲装置可以重复利用，所述飞轮、弹性体和防护部件2需要设置成可以恢复到原状的，为此，本发明将中轴7设置成通过定位螺钉9紧固在导杆6端部上的，当需要飞轮、弹性体和防护部件2恢复原位时，只需旋松定位螺钉9，允许中轴7自由旋转即可。

实施例3一种防撞缓冲装置

作为上述技术方案的替换方案，如图11和12所示，本发明的防撞缓冲装置中的飞轮包括外套4a′、芯子4b′和千斤4c′，所述外套4a′与导杆6固定连接，所述芯子4b′与中轴7固定连接，所述中轴7上同轴固定设置有齿轮10，所述齿轮10与所述齿条5相互啮合。上述结构设置的好处特别是在不规则空间的情况下，可以增强锁定机构的同步协调性和使用设计的灵活性，因为飞轮是本发明的安全构件，其承载负荷应远大于弹性体的弹性支撑力，增加飞轮的数量采用多个飞轮组合的方式来满足承载需求的同时，使用齿轮与齿条啮合可以更加灵活的更换齿轮和齿条来达到啮合力的要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种利用飞轮防止弹性体缓冲后回弹的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1)设定弹性体缓冲行程，使得所述弹性体只能在设定的行程内工作并在受力后对施力载体进行缓冲；

S2)设定飞轮的转动方向，使得飞轮只能在弹性体缓冲行程上单向转动，并阻止弹性体在对施力载体进行有效缓冲后回弹。

2.一种根据权利要求1中所述方法制得的防撞缓冲装置，包括用于与被保护基础固定连接的定位部件(1)，用于承接撞击的防护部件(2)，以及设置于定位部件(1)与防护部件(2)之间的弹性体(3)，其特征在于，还包括用于锁定弹性体(3)位置以防止防护部件(2)受到撞击后回弹的锁定机构，所述锁定机构包括飞轮(4)和与飞轮传动配合的齿条(5)，所述飞轮(4)与定位部件(1)、齿条(5)与防护部件(2)连接，或者，所述飞轮(4)与防护部件(2)、齿条(5)与定位部件(1)连接。

3.根据权利要求2所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述飞轮(4)通过连接组件与防护部件(2)连接，所述连接组件包括与齿条(5)平行设置的导杆(6)和垂直设置于导杆(6)一端的中轴(7)，所述导杆(6)的另一端与防护部件(2)固定连接，所述飞轮(4)同轴套设在所述中轴(7)上。

4.根据权利要求3所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述飞轮(4)包括外套(4a)、芯子(4b)和千斤(4c)，所述芯子(4b)与中轴(7)固定连接，所述外套(4a)与齿条(5)相互啮合。

5.根据权利要求4所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述中轴(7)垂直穿过导杆(6)的端部并通过定位螺钉(9)紧固。

6.根据权利要求3所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述飞轮(4)包括外套(4a′)、芯子(4b′)和千斤(4c′)，所述外套(4a′)与导杆(6)固定连接，所述芯子(4b′)与中轴(7)固定连接，所述中轴(7)上同轴固定设置有齿轮(10)，所述齿轮(10)与所述齿条(5)相互啮合。

7.根据权利要求5或6所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述定位部件(1)包括导轨(8)，所述导杆(6)与导轨(8)滑动配合。

8.根据权利要求5或6所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述弹性体(3)为压簧，所述压簧套设在导杆(6)上，压簧的两端分别抵接在防护部件(2)和定位部件(1)上。

9.根据权利要求5或6所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述弹性体(3)为压簧，该压簧设置有多个，所述多个压簧均匀设置在防护部件(2)与定位部件(1)之间。

10.根据权利要求5或6所述的防撞缓冲装置，其特征在于：所述弹性体(3)为拉簧，所述拉簧的两端分别与定位部件(1)和中轴(7)固定连接。

Images