專利名稱：鐵道車輛連接中的牽引裝置和變形管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于火車車鉤的牽引裝置，所述裝置包括桿，在桿的后端包括軸向伸出的銷，銷穿過板中的通孔伸出，板兩側(cè)環(huán)繞有沖擊吸收彈性元件，該彈性元件總是用于將銷保持在相對于板的起始位置，并抵抗銷和桿一起軸向移動的運動。
背景技術(shù)：
雖然實際的上述類型裝置的目的是在動車組(train unit)中的不同車輪支撐單元之間，例如車廂和/或機車之間，不但提供牽引力，而且還提供推動力。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員通常稱之為“牽引裝置”。這些牽引裝置的特征是牽引裝置包括桿或定位臂(通常是管的形狀)，桿或定位臂的后端以一種方式或另一種方式固定在上述車輛單元中包括的車架的一端，并且前端連接到一個或多個附加零件上，以形成車鉤。例如，桿的前端可以直接連接到車鉤頭，并與車鉤頭一起形成自動車鉤，但桿的前端也可以通過套筒聯(lián)結(jié)或類似結(jié)構(gòu)連接到碰撞防護裝置，碰撞防護裝置依次連接到車鉤頭。在牽引裝置中，還包括吸收中等程度的沖擊的裝置，也就是每天都在發(fā)生，并且在行駛過程中以及在與車輛單元連接時在車輛單元之間傳遞的這些沖擊動作。
在市場中，可以找到多種不同類型的牽引裝置，前面開始提到的類型使用彈性元件作為沖擊吸收裝置。更具體地，一個或多個彈性元件安裝在具有通孔的板的兩側(cè)，銷插在通孔中，從牽引裝置的桿或定位臂的后端軸向突出。這些彈性元件，例如可由彈性材料的墊圈或零件組成，主要用于將銷保持在給定的起始位置，從而將桿保持在該位置，只要裝置不受到任何沖擊動作的影響，但一旦出現(xiàn)沖擊并且表明是在一個方向的牽引力和相反方向的推動力，這些動作就會由板兩側(cè)的彈性元件吸收。僅一個這種牽引裝置和車鉤頭組裝成的車鉤就能吸收中等程度的沖擊和震動，但不能吸收碰撞時可能產(chǎn)生的極大沖擊力。近來，對車鉤應(yīng)該具有特殊碰撞防護裝置的需求越來越大，也就是說，與普通沖擊吸收器相比，這種裝置具有消除大量動能的能力，其目的是為了最大可能程度地減小和緩和強烈碰撞導(dǎo)致的后果。如果車鉤需要裝有這種碰撞防護裝置，就需要事先將用作碰撞防護的裝置放在所述牽引裝置的延伸處。實際上，變形管通常插在牽引裝置與車鉤頭之間。但這種方案的主要缺點是，碰撞防護裝置是基于長度的，也就是說，需要整個車鉤具有較長的長度。并且，這種方案制造成本高，并導(dǎo)致在其它方面的結(jié)構(gòu)難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問題而提供一種改進的用于火車車鉤的牽引裝置。因此，第一方面，本發(fā)明的主要目的是提供一種牽引裝置，其中在所述牽引裝置中集成碰撞防護功能。換言之，使用本發(fā)明牽引裝置的車鉤能吸收和消除這種碰撞產(chǎn)生的巨大能量，而不需要在例如車鉤頭和牽引裝置之間插有特殊碰撞防護裝置。另外的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單因而制造成本較低的牽引裝置。本發(fā)明的另一個目的是提供一種牽引裝置，在出現(xiàn)事故后，可以按中等成本進行修復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明，主要目的至少通過權(quán)利要求1的特征部分所限定的特征來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的牽引裝置的優(yōu)選實施方式還進一步在從屬權(quán)利要求2-6中進行限定。
在第二方面，本發(fā)明還涉及一種變形管，該變形管用于根據(jù)本發(fā)明的牽引裝置中。該變形管的特征見于權(quán)利要求7。根據(jù)本發(fā)明的變形管的優(yōu)選實施方式還進一步在權(quán)利要求8中進行限定。
管狀的碰撞防護裝置本身是已知的，參見EP1312527，該裝置利用裝有錐體的心軸而可以變形。但是，在這種情況下，碰撞防護裝置是以連桿連接的形式安裝的，缺少具有根據(jù)本發(fā)明的牽引裝置特征的任何類型的沖擊吸收彈性元件。


在附圖中圖1是表示根據(jù)本發(fā)明制造并安裝在鐵道車廂車架上的牽引裝置局部剖的透視圖；圖2是單獨的牽引裝置的局部剖的放大透視圖；圖3是貫穿處于最初起始位置的牽引裝置的局部放大的軸向截面圖；圖4是表示在觸發(fā)碰撞防護裝置之后牽引裝置的類似軸向截面圖；圖5是沿圖3中A-A的剖視圖；以及圖6是貫穿包括在牽引裝置中的變形管的軸向截面圖。
具體實施例方式
在圖1中，1一般用于表示任何車輛單元(例如，車廂、機車或類似裝置)中包括的車架，這些車輛單元與其它車輛單元一起可以形成動車組。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員來說，車架有時也表示車體或底盤。在車架的一端2安裝有整體用3表示的牽引裝置，以及兩個固定板(dead block)4，圖1中僅顯示一個。在圖示的車架中，包括有兩塊板或面板5、6，二者之間形成中空空間7。在該中空空間中，容納有牽引裝置3的后部，而牽引裝置的前部從車架一端2伸出一段距離。就此而言，應(yīng)該清楚的是，術(shù)語“前”和“后”分別涉及所述牽引裝置，而不是車架。換言之，在所選的術(shù)語中，車廂的一端2在動車組中朝前或朝后并不重要。
牽引裝置3的主要部分包括桿或定位臂8，桿或定位臂8實際上包括圓柱形管。在該實施例中，鄰近桿8的前端，顯示有套筒聯(lián)結(jié)9，套筒聯(lián)結(jié)9的目的是使桿和另一組件相互連接，例如，車鉤頭，用于形成自動車鉤。銷10從桿8的后端(見圖3和4)伸出，銷10比桿8細，并與桿的幾何中心線C同軸。銷10穿過由11表示的板中的孔40。在該板的兩側(cè)設(shè)置有沖擊吸收器或者沖擊吸收彈性元件12，優(yōu)選地可以由彈性可變形材料的墊圈或零件組成，但也可以由機械壓縮彈簧，例如盤形彈簧或螺旋彈簧組成。更具體地，在板11后側(cè)設(shè)置一個這種彈性元件12，而在前側(cè)設(shè)置兩個彈性元件12，并用墊圈13相互隔開。圓盤14壓靠在后彈性元件12上。通過固定元件15，如螺母，圓盤14以預(yù)定壓力保持壓緊在彈性元件12上，使彈性元件12產(chǎn)生所需程度的壓縮。
到此為止，所述的圖示牽引裝置的所有本質(zhì)特征以前都是公知的。但是，在以前公知的這種類型的牽引裝置中，板11作為緊固件，直接固定在車廂或車輛單元的車架上。這樣，牽引裝置以令人滿意的方式，不但滿足在連接的車廂之間傳遞牽引力和推動力的目的，而且還滿足吸收和減緩在如行駛過程中持續(xù)出現(xiàn)的這種中等沖擊運動的目的。但是，該牽引裝置仍沒有任何能力消除在可能碰撞時產(chǎn)生的這些大量動能。
本發(fā)明的特征在于，上述板11包括在整體表示為16的心軸中，心軸16插在變形管17中，在所述變形管下面。除了板11之外，心軸16包括從板11向后延伸的圓筒18，圓筒18的后端具有標(biāo)記為19的錐體。在圖示的優(yōu)選實施方式中，板11和圓筒18是由諸如鑄鐵的第一材料整體制成的。按這種方式制成的部件具有類似于圓桶的形狀。錐體19由第二材料制成并形成有錐面20的環(huán)組成，第二材料的壓縮強度比桶狀部件11、18的材料的壓縮強度大。優(yōu)選地，環(huán)19可以由硬化鋼制成，該環(huán)永久性地結(jié)合在圓筒18上，例如，通過焊接。錐面20的圓錐角可以優(yōu)選等于大約40°(2×20°)。
在圖6中單獨表示的變形管17，具有基本的圓柱形狀，該變形管17包括后部21，后部21與較粗的前部22通過腰部23隔開，腰部23從粗的前部22向細的后部21呈圓錐形地逐漸變細。顯而易見，前部22的內(nèi)徑大于后部21的內(nèi)徑。更具體地說，前部22的內(nèi)徑可以對應(yīng)于心軸16的外徑，或者比心軸16的外徑稍大，因為這主要取決于錐體19的最大直徑。但是，后部21的內(nèi)徑明顯小于錐體19的外徑。限定腰部23的內(nèi)部錐面標(biāo)記為24。該表面的圓錐角優(yōu)選對應(yīng)于環(huán)19的錐面20的圓錐角(40°)。但，小的角度差也是可行的。
在變形管17的前端，變形管17具有相當(dāng)堅固的法蘭25，在該實施例中法蘭25制成為單獨的零件，法蘭25具有管套25‘，管套通過焊接接頭26連接到變形管的其它部分。法蘭25具有矩形輪廓，從管的前部22上伸出，法蘭和管套的內(nèi)徑基本對應(yīng)于管的前部22的內(nèi)徑。但是，在法蘭的環(huán)狀端面27附近，形成有凹陷的環(huán)狀槽，這是由平的環(huán)狀表面29以及圓柱形表面限定形成的。在圖示的優(yōu)選實施例中，在所述圓柱形表面上形成有內(nèi)螺紋31，此螺紋可以直接形成在法蘭材料上，或者也可以選擇制成特殊的嵌入環(huán)，然后固定在圓柱表面上。所述螺紋31的寬度或軸向延伸距離略小于所述槽的寬度或深度。
所述槽的目的是容納具有外螺紋33的卡環(huán)32。
從圖4可以更好地看出，在板11的前側(cè)34附近也形成有圓周槽，該槽是由環(huán)形平臺肩表面36以及圓柱表面37限定形成的。該圓柱表面37的寬度優(yōu)選地對應(yīng)于環(huán)32的寬度(由于這是因為在環(huán)的平面相反端面之間)，但略小于法蘭25中形成的槽的深度。
在圖5中(圖3的A-A截面)，可以看出，銷10具有非圓的截面形狀。更具體地，該形狀是由兩個平行平面38以及兩個曲面39限定形成的。板11中穿過銷10的孔40具有基本正方形的截面形狀，并且比銷10粗得多。從圖3和圖4可以看出，如橡膠的彈性可變形或彈性材料制成的兩個嵌件41，從相反方向插入孔40中。在每個這種嵌件41中，形成有與銷10相同的非圓截面形狀的通孔。至少銷10的平的外表面38嚴格裝配在嵌件41相應(yīng)的平的內(nèi)界面上?？勺冃蔚那都?1保證銷10一般呈圖5所示的旋轉(zhuǎn)角度位置。但是，在相當(dāng)頻繁的情況下，當(dāng)桿8受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，從而銷10也受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時，嵌件允許銷一定程度的轉(zhuǎn)動，盡管總是與材料中彈力作用相逆。換言之，該嵌件形成扭轉(zhuǎn)懸置，一方面保證兩個車廂之間連接必需的靈活性，另一方面總是將桿(屬于它的車鉤頭)帶回到所需的起始或正常位置。
首先，參看圖1，其中由參考數(shù)字42表示的垂直壁或板固定在車架的中空空間7中，更具體地，在車架末端2內(nèi)的一定距離上。在該板42中具有貫通的圓形開口，該開口的直徑至少略大于變形管粗的前部22的外徑。這樣，變形管可以通過此開口插入，直到法蘭25壓到板42上。隨后，通過將適合的緊固件，如螺栓，分別裝配于法蘭和板上的配合孔43上，可以將法蘭固定于板上。
當(dāng)牽引裝置呈起始或正常狀態(tài)(見圖1-3)時，心軸16的錐體19保持壓緊于變形管17的腰部23，不運動。這是利用卡環(huán)32來實現(xiàn)的，卡環(huán)32通過螺紋連接31、33使心軸保持在錐面20、24以一定壓力彼此壓緊的位置。夾緊心軸本質(zhì)上僅利用螺紋卡環(huán)32。但是，實際上，優(yōu)選地利用強力的液壓夾緊機構(gòu)(未圖示)壓緊心軸，然后緊固卡環(huán)，同時形成止動，使心軸在向前方向的軸向位移不可能發(fā)生。換言之，卡環(huán)將心軸保持在變形管寬的前部22的適當(dāng)位置上。相反，卡環(huán)32不阻止心軸沿軸向向后運動。但是，在圖3的正常狀態(tài)下腰部23阻止心軸的這種運動。
在任何正常情況下，例如，分別在行進和連接情況下，牽引裝置中彈性元件12和嵌件41形式的運動阻尼裝置，分別按傳統(tǒng)方式工作，也就是說，兩車廂之間連接的牽引、推動、旋轉(zhuǎn)運動以平滑和仔細的方式被吸收。
但是，如果發(fā)生碰撞，特別是在高速行進時發(fā)生碰撞，則激活由心軸16和變形管17形成的碰撞防護裝置。在牽引裝置中，產(chǎn)生高動能的相互作用力，桿8與心軸16一起插入變形管。這種插入的發(fā)生不受卡環(huán)32的阻擋，因為心軸的光滑圓柱表面37可以從同樣光滑的卡環(huán)內(nèi)側(cè)自由移動。當(dāng)心軸16離開卡環(huán)并開始向后運動時，如圖4所示，管17在動能轉(zhuǎn)換成熱能過程中連續(xù)變形。以這種方式，在快速減少動車組的車廂以及可能其中的乘客碰撞導(dǎo)致的后果期間，消除了動能。在這一方面，需要指出的是，桿8的后端法蘭44(見圖4)的外徑至少略小于心軸16的外徑。這意味著桿的末端法蘭44可以在變形管中進入一個深的距離，而不會被變形管阻擋。根據(jù)碰撞性質(zhì)以及由此在接頭產(chǎn)生的沖擊力大小，心軸在所有能量消除之前可以在變形管內(nèi)進入不同的深度。因此，在特別嚴重的情況下，管可以沿其長度的主要部分變形。
根據(jù)本發(fā)明的牽引裝置的主要優(yōu)點是該牽引裝置具有固有的碰撞防護裝置，該碰撞防護裝置可通過結(jié)構(gòu)簡單且低成本的裝置來實現(xiàn)。此外，所述碰撞防護功能可以集成在牽引裝置中，而不需要增大從車架伸出的桿的長度。因此，該必需的變形管可以整體容納在車架中已經(jīng)形成的空間內(nèi)。另一個優(yōu)點是，牽引裝置的結(jié)構(gòu)給在碰撞發(fā)生后以較低的成本修復(fù)牽引裝置提供了合理的可能性。因此，在心軸插入變形管并且當(dāng)材料在管內(nèi)塑性變形過程中改變變形管的形狀時，僅僅發(fā)生變形管的破壞。但是，在有利的情況下，裝置的其它零件可以保持原樣，通過更換變形管的簡單措施就可以使?fàn)恳b置恢復(fù)到工作狀態(tài)。
因此，所述變形管制成備用或可替換零件，其特征參見權(quán)利要求7和8。
本發(fā)明并不僅是局限在上面描述以及附圖所示的實施方式。因此，例如，通過銷連接桿或定位臂的心軸，可以按照不同于附圖所示詳細實施方式的多種方式制成。因此，在說明書和權(quán)利要求中所使用的術(shù)語“板”應(yīng)按最廣泛的涵義來解釋。因此，不是相同厚度的板，心軸的前部可以具有任何適合的形狀，只要所討論的零件適合加工出用于銷的通孔，并將沖擊吸收彈性元件壓緊于心軸。
權(quán)利要求
1.一種火車車鉤的牽引裝置，該牽引裝置包括桿(8)，桿(8)的后端包括軸向伸出的銷(10)，銷(10)穿過板(11)中的通孔(40)延伸，板(11)的兩側(cè)環(huán)繞有沖擊吸收彈性元件(12)，彈性元件(12)總是將銷(10)保持在相對板(11)的起始位置，并抵抗銷(10)和桿(8)一起在軸向可移動的運動，其特征在于，所述板(11)包括在具有錐體(19)的心軸(16)中，所述心軸(16)插在變形管(17)中，更確切地，插在粗的管的前部(22)中，管的前部(22)通過腰部(23)過渡到較細的管的后部(21)，后部(21)在所述心軸插入時可以變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引裝置，其特征在于，除了所述板(11)之外，心軸(16)還包括從所述板(11)向后延伸的圓筒(18)，圓筒(18)的自由后端具有所述錐體(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽引裝置，其特征在于，板(11)和圓筒(18)由第一材料制成整體，而所述錐體由環(huán)(19)組成，所述環(huán)(19)由第二材料制成并形成有錐面(20)，第二材料的壓縮強度大于第一材料的壓縮強度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的牽引裝置，其特征在于，在最初起始位置的心軸(16)通過卡環(huán)(32)保持在變形管(17)中，一方面，卡環(huán)(32)防止心軸在僅受到中等程度力的作用下沿軸向向前運動到管外部，另一方面，如果心軸受到相當(dāng)大的壓力，允許心軸自由地從該位置向后運動到管(17)的細的后部(21)，從而使后部(21)變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牽引裝置，其中，通過由卡環(huán)外側(cè)的外螺紋(33)和管內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋(31)形成的螺紋連接，卡環(huán)(32)連接到變形管(17)，所述卡環(huán)用于在起始位置將心軸的錐體(19)壓緊于位于管的細和粗的部分(21、22)之間的腰部(23)，以使心軸不能運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的牽引裝置，其特征在于，所述心軸(16)的前端(34)具有圓周槽，卡環(huán)(32)的內(nèi)部分裝配在所述槽中。
7.一種火車車鉤牽引裝置的變形管，其特征在于，所述變形管為基本圓柱形，并包括后部(21)，后部(21)通過逐漸變粗的腰部(23)轉(zhuǎn)變成較粗的前部(22)，法蘭(25)結(jié)合在前部(22)上，用于將所述變形管固定在車輛單元的車架或底盤上，并且在較粗的前部(22)內(nèi)具有用于固定卡環(huán)(32)的機構(gòu)(31)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變形管，其特征在于，所述機構(gòu)由與卡環(huán)(32)的外螺紋(33)配合的內(nèi)螺紋(31)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于火車車鉤的牽引裝置，所述裝置包括桿(8)，桿(8)的后端包括軸向伸出的銷(10)，銷(10)穿過板(11)中的通孔(40)，板(11)的兩側(cè)環(huán)繞有沖擊吸收彈性元件(12)，彈性元件(12)總是將銷保持在相對板的起始位置，并抵抗銷和桿一起軸向移動的運動。根據(jù)本發(fā)明，所述板(11)包括在具有錐體(19)的心軸(16)中，所述心軸插入變形管(17)中，更確切地，插在粗的管的前部(22)中，管的前部(22)通過腰部(23)過渡到細的管的后部(21)，管的后部(21)可以通過所述心軸變形。在一個特別的方面，本發(fā)明還涉及一種這樣的變形管。
文檔編號B61G9/00GK1914080SQ200580003288
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月4日
發(fā)明者M·霍格布林 申請人:德爾納車鉤公司