專利名稱：能量耗散元件和包括能量耗散元件的減震器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及縱向延伸的中空體形式的能量耗散元件，其中所述能量耗散元件包括 形成所述中空體的外圍表面的壁，且其中所述能量耗散元件被設(shè)計成在超出施加到所述能 量耗散元件的前端的臨界沖擊力后進(jìn)行響應(yīng)，并且借助塑性變形通過所述能量耗散元件吸 收從傳遞所述沖擊力產(chǎn)生的沖擊能量的至少一部分；即，將其轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱。本發(fā) 明還涉及減震器，特別是用作在軌道交通工具(例如鐵路交通工具)前端的側(cè)緩沖器，或用 在緩沖停止器中，其中所述減震器包括上述類型的能量耗散元件。
背景技術(shù)：
上述類型的能量耗散元件基本上在現(xiàn)有技術(shù)中已普遍所知，并且用于例如軌道交 通工具技術(shù)中，特別是作為減震器的部件。通常，用于軌道交通工具的該類型減震器由牽引 裝置(drawgear)(例如彈簧設(shè)備的形式)和不可逆能量耗散元件的組合構(gòu)成，其中能量耗 散元件用于保護(hù)交通工具，特別是在較大沖擊速度的情況下。因此通常將其提供給牽引裝 置以容納達(dá)到已定義幅度的牽引力和沖擊力，并且開始將超出該已定義幅度的任何力傳導(dǎo) 到能量耗散元件，然后進(jìn)一步將超出額定能量水平的能量傳導(dǎo)到交通工具底座。因此，雖然在交通工具正常工作期間，例如在多構(gòu)件交通工具的單個車體(car body)之間發(fā)生的牽引力和沖擊力被正常地可再生配置的牽引裝置所吸收，但是當(dāng)超出牽 引裝置的工作負(fù)載(例如在交通工具與障礙物碰撞之后)時，牽引裝置以及在單個車體之 間可能提供的任何鉸接或耦合的連接、單個車體之間的接口分別可以確信地被摧毀或損 害。在更高的碰撞能量下，牽引裝置將不足以獨(dú)自吸收全部產(chǎn)生的能量。這導(dǎo)致使交通工 具底座甚至整個軌道車體進(jìn)一步吸收能量的危險。這樣做使同樣的對象承受極端的負(fù)載， 并可能損害或甚至摧毀同樣的對象。在這類情況下，軌道車體存在出軌的危險。破壞性能量耗散元件常常用作額外的或單獨(dú)的能量耗散設(shè)備，其目的在于保護(hù)交 通工具底座免受來自嚴(yán)重沖擊的損害，設(shè)計同樣的能量耗散元件例如使得當(dāng)牽引裝置的工 作吸收被耗盡時進(jìn)行響應(yīng)，并且吸收以及因此耗散由力傳遞的流經(jīng)所述能量耗散元件的能 量的至少一部分。可想象的能量耗散元件的示例是變形體，其在超出臨界壓縮力之后，通過 (故意地)破壞性塑性變形將沖擊能量轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱。使用變形管來轉(zhuǎn)化沖擊能量的能量耗散元件展示了本質(zhì)上為矩形的特性曲線，從 而在激活所述能量耗散元件之后，確保最大能量吸收。在減震器中使用常規(guī)的能量耗散元件是已知的，例如從DE 102 52175 Al中得知。在該現(xiàn)有技術(shù)中，減震器被配置為用于移動或固定支承結(jié)構(gòu)的活塞緩沖器。其使用伸縮式 結(jié)構(gòu)，所述伸縮式結(jié)構(gòu)包括緩沖器套筒形式的緩沖器外殼、至少部分容納在其中的活塞形 式的力傳遞構(gòu)件以及例如彈簧或彈性體形式的阻尼元件。通過該類型的結(jié)構(gòu)，緩沖器外殼 用作縱向?qū)蚝蛯M向力的支承，而容納在緩沖器外殼中的阻尼元件(彈簧或彈性體)用 于在縱向方向上傳送力。DE 102 52 175 Al印刷出版物考慮了以下問題在達(dá)到最大緩沖器沖程之后，即在阻尼元件的阻尼特性已經(jīng)耗盡之后，超出活塞緩沖器的特征工作負(fù)載的沖擊力沒有被進(jìn) 一步無衰減地傳導(dǎo)到支承結(jié)構(gòu)。為此，該已知現(xiàn)有技術(shù)的活塞緩沖器的導(dǎo)向構(gòu)件被設(shè)計為 使得在最大緩沖器沖程已經(jīng)耗盡之后，活塞的導(dǎo)向構(gòu)件沖擊已定義的制動器，并且因此折 斷在活塞導(dǎo)向構(gòu)件和活塞之間適當(dāng)提供的斷開連接。提供這類斷開連接允許增加緩沖器的 變形長度，因?yàn)橐坏嚅_連接失敗，則活塞朝著緩沖器外殼的相對運(yùn)動被使能。因此可實(shí)現(xiàn) 的增加的變形長度允許緩沖器外殼在過載后塑性變形。特別地，在從DE 102 52 175 Al印刷出版物已知的解決方案中，活塞的末端伸縮 式地容納在緩沖器外殼中。當(dāng)斷開連接響應(yīng)時，活塞朝著緩沖器外殼運(yùn)動，由此緩沖器外殼 塑性變形，使得沖擊能量破壞性地轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱。因此，在該已知的現(xiàn)有技術(shù)解決方案中，使緩沖器外殼在過載后實(shí)現(xiàn)能量耗散元 件的功能，所述能量耗散元件被設(shè)計成在超出引入到能量耗散元件前端的臨界沖擊力后進(jìn) 行響應(yīng)，并且借助塑性變形通過能量耗散元件吸收從傳遞沖擊力所產(chǎn)生的沖擊能量的至少 一部分，即將其轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱。因此，在過載后發(fā)生的緩沖器外殼變形中提供了沖 擊吸收。因此，從該現(xiàn)有技術(shù)中已知的活塞緩沖器被設(shè)計為在強(qiáng)烈碰撞后，在一定程度上保 護(hù)支承結(jié)構(gòu)免于損害。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于，基于其設(shè)計，當(dāng)吸收沖擊時，該現(xiàn)有技術(shù)解決方案僅可以使用 緩沖器整個長度的大約一半。在緩沖器外殼變形后，特別是在已知解決方案中，在緩沖器的 縱向方向上具有進(jìn)一步縮短是不可能的，因此緩沖器外殼的塑性變形也是不可能的。已經(jīng)說過，從現(xiàn)有技術(shù)中還可知，使用例如變形管形式的能量耗散元件作為減震 器。該減震器在超出臨界響應(yīng)力后進(jìn)行響應(yīng)，其中從傳遞力產(chǎn)生的能量的至少一部分被轉(zhuǎn) 化為變形的能量和熱，并由此被變形管的塑性變形“吸收”。因此可知，通過例如在噴嘴板中 提供的錐形孔壓迫變形管，實(shí)現(xiàn)其剖面的減小。或者當(dāng)在錐形環(huán)上被擠壓時，變形管經(jīng)歷剖 面的增大。在減震器的該實(shí)施例中，需要提供額外的空間來接收塑性變形的變形管?；谶@些缺點(diǎn)，本發(fā)明所基于的任務(wù)是進(jìn)一步發(fā)展在開頭引用的類型的能量耗散 元件，使得當(dāng)耗散能量時，可以盡可能優(yōu)化地使用接收能量耗散元件所需要的空間。具體地 說，將進(jìn)一步發(fā)展在開頭引用的類型的能量耗散元件，使得能量耗散元件在被激活時可以 在所述能量耗散元件的縱向方向上盡可能長(與其整個長度相比)的變形路徑上塑性變 形，使得在吸收能量期間，通過能量耗散元件的已定義響應(yīng)和事件的可預(yù)測順序使能足夠 高的能量耗散。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過在開頭引用的類型的能量耗散元件解決了該任務(wù)，所述能量耗 散元件具有沿外形形成并且沿著中空體的縱向軸線延伸的至少一個變形元件，所述變形元 件形成被配置為縱向延伸中空體的能量耗散元件的壁。對于中空體形式的、被配置為變形元件的能量耗散元件，在此可以想象使用例如沿外形(例如中空外形)配置的環(huán)形(toroidal)變形元件，其中環(huán)形變形元件的旋轉(zhuǎn)軸線 對應(yīng)于中空體的縱向軸線。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，提供至少兩個環(huán)形變形元件，每個環(huán)形變 形元件沿著中空體的縱向軸線延伸，其中每個所述至少兩個環(huán)形變形元件的旋轉(zhuǎn)軸線對應(yīng) 于中空體的縱向軸線。然而，當(dāng)然也可能僅使用一個單一的環(huán)形變形元件來形成能量耗散元件。同樣可以想象，使用在此作為替換中空體形式的、配置為變形元件的能量耗散元 件的是沿外形形成的螺旋/螺線管狀(helical)或螺旋形(spiral)變形元件，其中螺旋狀 或螺旋形變形元件的縱向軸線對應(yīng)于中空體的縱向軸線。因此螺旋狀或螺旋形變形元件應(yīng) 該優(yōu)選具有存在或不存在間距的至少兩個堆疊線圈。所發(fā)明的解決方案能夠達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)是明顯的不管使用沿外形形成的環(huán)形變形元 件或沿外形形成的螺旋狀或螺旋形變形元件，都形成本質(zhì)上為管狀的或錐形的能量耗散元 件。能量耗散元件的外圍表面是由線圈自身的外表面形成的。因?yàn)橹辽僖粋€環(huán)形的或螺旋 狀/螺旋形的變形元件是沿外形(特別是中空外形)形成的，所以當(dāng)激活能量耗散元件時， 單個環(huán)形變形元件、螺旋狀或螺旋形變形元件的單個線圈分別發(fā)生塑性變形。這導(dǎo)致當(dāng)能 量耗散元件進(jìn)行響應(yīng)時，與從現(xiàn)有技術(shù)和上面描述內(nèi)容中已知的解決方案相比，在其最大 變形下能量耗散元件的塊長度相對于在其非變形狀態(tài)下能量耗散元件的長度非常小。所發(fā)明的解決方案允許耗散大量的能量，而同時使能量耗散元件具有低的縱向縮 短。因此可以減小安裝能量耗散元件所需的空間和發(fā)生碰撞時其展開所需的空間。因?yàn)楸慌渲脼橹锌阵w的能量耗散元件的特殊結(jié)構(gòu)包括沿外形形成并且沿著中空 體的縱向軸線延伸的至少一個變形元件，所以當(dāng)吸收能量時能量耗散元件具有自穩(wěn)定特 性。這在能量耗散元件的每一變形狀態(tài)下尤其適用。因此吸收能量的事件的可預(yù)測順序是 可能的。此外，由于能量耗散元件不僅在其非變形狀態(tài)下，而且在其變形狀態(tài)下也展現(xiàn)出縱 向上和橫向上足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此可以將能量耗散元件軸向地和徑向地在結(jié)構(gòu)上連接 到其他部件。注意到所發(fā)明的解決方案的另一優(yōu)點(diǎn)是，能量耗散元件的響應(yīng)行為對所述能量耗 散元件的材料中可能存在的任何缺陷不敏感。另外，當(dāng)沿外形形成的螺旋狀或螺旋形變形元件用于沿著中空體的縱向軸線延伸 的變形元件時，也可以實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，其中螺旋狀或螺旋形變形元件的縱向軸線對應(yīng)于中 空體的縱向軸線。可以看出螺旋狀或螺旋形變形元件的優(yōu)點(diǎn)是，在變形期間，在螺旋狀或螺 旋形縱向軸線方向上螺旋狀或螺旋形外形以基本恒定水平的變形力進(jìn)行連續(xù)變形。形成沿著中空體的縱向軸線延伸的至少一個變形元件(環(huán)形的或螺旋狀的變形 元件)所沿的外形可以展示任何任意的剖面幾何形狀，例如特別是圓形、橢圓形、六邊形或 矩形剖面幾何形狀。已經(jīng)說過，當(dāng)然也可以想象，該外形被配置為開放的剖面外形例如具有 “L”形、“U”形、雙T或Z形剖面的外形。由沿中空外形形成并且沿著中空體的縱向軸線延伸的至少一個變形元件形成的 能量耗散元件的縱向延伸中空體可以展示在能量耗散元件的縱向方向上不變化的剖面。另 一方面，當(dāng)然中空體的剖面在能量耗散元件的縱向方向上變化也是可能的。特別地，在此可 以想象，中空體展現(xiàn)出錐形(tapering)形狀。該類圓錐形設(shè)計使得能量耗散元件相對于橫 向力和力矩以及相對于不同心的縱向力具有較高穩(wěn)定性的優(yōu)勢。所發(fā)明的能量耗散元件的一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展提供了沿中空外形形成的至少一個輔助環(huán)形變形元件，其旋轉(zhuǎn)軸線對應(yīng)于多個環(huán)形變形元件的旋轉(zhuǎn)軸線，其中在所述能 量耗散元件中由鄰接布置的多個環(huán)形變形元件形成中空體的壁，并且可以通過材料配合 (fit)將其結(jié)合在一起。由此可以將輔助環(huán)形變形元件布置于在兩個鄰接螺線管形變形元件之間形成的圓環(huán)(annular)凹槽中，并且通過材料配合或粘合劑將其連接到鄰接的環(huán)形 變形元件。然而，另一方面，也可以想象，在外部將輔助環(huán)形變形元件布置到在兩個鄰接環(huán) 形變形元件之間形成的環(huán)形凹槽上。已經(jīng)說過，可以想象能量耗散元件除了被提供所述螺旋狀或螺旋形變形元件外， 還被提供輔助螺旋狀或螺旋形變形元件，其中該輔助螺旋狀或螺旋形變形元件的縱向軸線 對應(yīng)于變形元件的縱向軸線，且在所述能量耗散元件中，被配置為螺旋狀或螺旋形元件的 變形元件是沿中空外形形成并沿著中空體的縱向方向延伸的。在處理中，可以將輔助螺旋 狀或螺旋形變形元件的線圈布置于在所述螺旋狀或螺旋形變形元件的線圈之間配置的凹 槽中。然而，當(dāng)然也可以想象，與螺旋狀或螺旋形變形元件相比，輔助螺旋狀或螺旋形變形 元件展現(xiàn)出不同的線圈方向和/或不同的節(jié)距，使得將輔助螺旋狀或螺旋形變形元件不布 置于在螺旋狀或螺旋形變形元件的線圈之間配置的凹槽中。優(yōu)選通過材料配合或粘合劑在 至少一個點(diǎn)上將輔助螺旋狀或螺旋形變形元件連接到螺旋狀或螺旋形變形元件。當(dāng)然也可 以想象，通過拉伸將輔助螺旋狀或螺旋形變形元件固定到螺旋狀或螺旋形變形元件上。


下面將對照附圖更詳細(xì)地描述所發(fā)明的能量耗散元件的實(shí)施例。所顯示的是圖1 所發(fā)明的能量耗散元件的第一實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例在圖1中描繪的能量耗散元件的縱向剖面圖；圖3 所發(fā)明的能量耗散元件的第二實(shí)施例的側(cè)視圖；圖4 根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例在圖3中描繪的能量耗散元件的縱向剖面圖；圖5 所發(fā)明的能量耗散元件的第三實(shí)施例的側(cè)視圖；圖6 根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例在圖5中描繪的能量耗散元件的縱向剖面圖；圖7 所發(fā)明的能量耗散元件的第四實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8 根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例在圖7中描繪的能量耗散元件的縱向剖面；圖9 中空外形的可想像的剖面形狀，沿該中空外形形成至少一個變形元件；圖IOa 在非變形狀態(tài)下所發(fā)明的能量耗散元件的實(shí)施例的透視圖；以及圖IOb 在最大變形下在圖IOa中描繪的能量耗散元件的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1描繪了所發(fā)明的能量耗散元件1的第一實(shí)施例的側(cè)視圖。將能量耗散元件1 布置在力傳遞元件4和基板5之間，使得將引入到力傳遞元件4的壓縮力通過能量耗散元 件1的壁2傳送到基板5。如所描繪的，將能量耗散元件1配置為在縱向方向L上延伸的中 空體形式。由能量耗散元件1的壁2形成該中空體的外圍表面。根據(jù)圖1中描繪的所發(fā)明的能量耗散元件1的第一實(shí)施例，由多個環(huán)形變形元件 3.1至3. η形成所述能量耗散元件1的壁2。布置這些環(huán)形變形元件3. 1至3. η,使得每個 環(huán)形變形元件3. 1至3. η的旋轉(zhuǎn)軸線L’對應(yīng)于中空體的縱向軸線L。從圖2的描繪(其示出了圖1中所示的能量耗散元件1的縱向剖面圖)中可以直 接看出，環(huán)形變形元件3. 1至3. η在能量耗散元件1的縱向方向L上齊平地堆疊。鄰接的環(huán)形變形元件3. 1至3. η是互連的。在此可以想象，單個環(huán)形變形元件3. 1至3. η是通過 徑向和/或縱向的焊縫或點(diǎn)焊在外部和/或內(nèi)部連接在一起的。雖然當(dāng)然也可以想象，拉 伸或粘附地結(jié)合各個鄰接的環(huán)形變形元件3. 1至3. η的各個接觸表面。從圖2的描繪中還可以看出，每個環(huán)形變形元件3. 1至3. η是沿外形形成的。為 此，特別使用具有圓形剖面形狀的封閉中空外形。當(dāng)然也可以想象，使用具有其他(例如六 邊形、橢圓形或矩形)剖面幾何形狀的外形來形成環(huán)形變形元件3. 1至3. η。圖9示出了可能的外形剖面幾何形狀的示例。通常來說，雖然金屬材料適合作為 外形材料，但是塑料也是可能的，例如熱塑性塑料或纖維增強(qiáng)的塑料。圖3示出了所發(fā)明的能量耗散元件1的第二實(shí)施例的側(cè)視圖。圖4是圖3中所描 繪的能量耗散元件1的縱向剖面圖。所發(fā)明的能量耗散元件1的第二實(shí)施例與之前參考圖1和圖2所描述的實(shí)施例不 同，因?yàn)槌谁h(huán)形變形元件3. 1至3. η外，提供了多個輔助環(huán)形變形元件6. 1至6. η。這些 輔助環(huán)形變形元件6. 1至6. η同樣也沿外形形成。輔助變形元件6. 1至6. η的外形可以具 有與用于環(huán)形變形元件3. 1至3. η的中空外形的剖面不同的剖面。在圖3和圖4中描繪的 能量耗散元件1的實(shí)施例中，輔助環(huán)形變形元件6. 1至6. η具有比變形元件3. 1至3. η小 的剖面。然而，輔助變形元件6. 1至6. η的剖面也可以與變形元件3. 1至3. η的剖面具有 相同的大小，或比變形元件3. 1至3. η的剖面大。從圖4中可以特別注意到，每個輔助環(huán)形變形元件6. 1至6. η被布置于在兩個鄰 接環(huán)形變形元件之間形成的圓環(huán)凹槽中。如例如圖9中所示的，不同的剖面幾何形狀可以 應(yīng)用于用來形成輔助環(huán)形變形元件6. 1至6. η的外形的剖面形狀。圖5和圖6描繪了所發(fā)明的能量耗散元件1的第三實(shí)施例。具體地說，圖5示出 了根據(jù)第三實(shí)施例的能量耗散元件1的側(cè)視圖，而圖6示出了圖5中描繪的能量耗散元件 1的縱向剖面圖。與所發(fā)明的能量耗散元件1的第一實(shí)施例相比，第三實(shí)施例僅使用一個變形元 件，該變形元件沿外形形成并且沿著中空體的縱向軸線延伸。在此該單個變形元件被配置 為螺旋狀變形元件3，其縱向軸線L’對應(yīng)于中空體的縱向軸線。具體地說，螺旋狀變形元件3展示了具有或不具有間距的多個堆疊線圈7. 1至7. η，其中可以通過例如材料配合將螺旋 狀變形元件3的各自鄰接的外形線圈7. 1至7. η的單個線圈連接在一起。替換地或附加地，可以想象，在能量耗散元件1的壁2的外側(cè)和/或在所述能量耗 散元件1的內(nèi)壁側(cè)提供例如縱向焊縫。根據(jù)圖5和圖6所示沿外形形成螺旋狀變形元件3，所述外形可以具有如圖所示的 圓形剖面幾何形狀。然而，如圖9中示例性描繪的，其他剖面形狀也是可以想象的，例如橢 圓形、六邊形或矩形剖面形狀。雖然其他材料(例如塑料)也將是適合的，但是形成螺旋狀 變形元件3所依據(jù)的外形優(yōu)選是金屬材料。圖7和圖8描繪了所發(fā)明的能量耗散元件1的第四實(shí)施例。該第四實(shí)施例本質(zhì)上 對應(yīng)于參考圖5和圖6所描繪的上述第三實(shí)施例，但是其中除了螺旋狀變形元件3外，還提 供了沿外形形成的額外輔助螺旋狀變形元件6，其縱向軸線對應(yīng)于螺旋狀變形元件的縱向 軸線L’。如從圖8中可以特別看出的，可以將輔助螺旋狀變形元件6的線圈布置于在螺旋 狀變形元件3的線圈7. 1至7. η之間形成的螺旋狀凹槽中。為此，要將輔助螺旋狀變形元件6至少在一點(diǎn)處連接到或粘附地結(jié)合到螺旋狀變形元件3。當(dāng)然也可以想象，通過拉伸將 輔助螺旋狀變形元件6固定到螺旋狀變形元件3上。下面將參考圖IOa和圖10b，對所發(fā)明的能量耗散元件1如何工作提供更詳細(xì)的描 述。雖然圖IOa和圖IOb示出了展示中空體形式的變形元件的能量耗散元件1，其中所述中 空體是由多個環(huán)形變形元件3. 1至3. η形成的，但是下面的論述也可以類似地應(yīng)用到使用 螺旋狀或螺旋形變形元件形成的能量耗散元件。圖IOa示出了能量耗散元件1，如上面例如參考圖1和圖2所描述的，其處于非變 形狀態(tài)。圖IOb示出了在最大變形下能量耗散元件1的縱向剖面圖。如圖所示，可以看出在已經(jīng)超出可預(yù)定義的臨界響應(yīng)力之后，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo) 所配置的能量耗散元件1通過沿著圓環(huán)面軸線L的中空外形剖面的塑性變形將沖擊能量轉(zhuǎn) 化為變形的能量和熱。因?yàn)樵谖漳芰繒r環(huán)形結(jié)構(gòu)不被破壞，所以即使在已變形的狀態(tài)下， 能量耗散元件1也展示出縱向和橫向的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這允許在軸向和徑向上將能量耗散元 件1在結(jié)構(gòu)上連接到其他部件。如在圖IOb中可以特別看出的，在激活能量耗散元件1之后，沿中空外形形成的環(huán) 狀變形元件3. 1至3. η在所述能量耗散元件1的縱向方向上壓縮變形元件。這對沒有使用 一個或多個環(huán)狀變形元件而是替代地使用螺旋狀或螺旋形變形元件的能量耗散元件1也 是類似地正確的。在螺旋狀或螺旋形結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)激活能量耗散元件時，沿著螺旋軸線 和沿著所述能量耗散元件的縱向軸線各自地發(fā)生中空外形剖面的連續(xù)變形，其中該變形以 基本穩(wěn)定水平的變形力在螺旋狀或螺旋形縱向軸線的方向上發(fā)生。在能量耗散元件是環(huán)形 結(jié)構(gòu)的情況下，在激活能量耗散元件1之后，發(fā)生單個環(huán)形變形元件3. 1至3. η的中空外形 剖面的順序變形，使得變形力僅輕微地振蕩。不管是否為變形元件3或3. 1選擇螺旋狀/螺旋形結(jié)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu)，在每個各自 的變形狀態(tài)中變形元件都具有自穩(wěn)定特性。因此該外形設(shè)計使得能夠具有在最大變形下能 量耗散元件的塊長度和在非變形狀態(tài)下初始長度之間的低比率。本發(fā)明不限于在圖中描繪的能量耗散元件1的實(shí)施例。特別地可以想象，被配置 為中空體的能量耗散元件1的外表面和/或內(nèi)表面可以被增強(qiáng)或焊接，則在能量耗散元件 1的縱向方向和橫向方向上都可以實(shí)現(xiàn)更大的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性。由此可以增加變形力水 平，其中盡管是焊縫，但由于僅輕微地減少了可耗盡的最大變形路徑，因此在相同的外形剖 面和相同的材料厚度下能夠有利地增加能量的吸收。也可以想象，能量耗散元件1被配置成具有沿著縱向軸線改變的剖面的中空體形 式。雖然在此情況下仍需要確保的是外形幾何形狀能夠在能量耗散元件的縱向方向上變 形。剖面改變的示例可以是兩個或更多交替布置的剖面或在能量耗散元件的縱向方向上延 伸的擴(kuò)展或漸縮剖面，以便形成例如用作能量耗散元件的基本形式的圓錐形或平頂錐形。 還可以想象，環(huán)形變形元件、螺旋形或螺旋狀變形元件的線圈直徑各自地在耗散元件的長 度上變化。圖9描繪了可想象的外形剖面的示例。因此可用的是具有例如環(huán)形、矩形、六邊形或橢圓形剖面的封閉中空外形。雖然未明確地示出，但是開放剖面形狀也是可能的外形，例 如“L”形、“U”形、雙T或Z形剖面形式。如上面已經(jīng)指示的，所發(fā)明的能量耗散元件可以應(yīng)用為具有基板和力傳遞元件的減震器，其中將能量耗散元件布置在基板和力傳遞元件之間。在這類減震器的一個優(yōu)選實(shí) 施例中，將能量耗散元件安裝在基板和力傳遞元件之間而無間隙。由于能量耗散元件即使在變形狀態(tài)下也在縱向和橫向方向上展示出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性， 并且該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以比在非變形初始狀態(tài)下更高，因此在軸向和徑向方向上都可以將能 量耗散元件在結(jié)構(gòu)上連接到其他部件。有利的是連接到例如具有對應(yīng)于能量耗散元件的相 同管狀剖面的直接鄰接的內(nèi)部體或外部體，其中伴隨變形的附加滑動摩擦支承產(chǎn)生變形力 的一致路徑。使用所發(fā)明的能量耗散元件的減震器特別地可應(yīng)用為在軌道交通工具(特別是鐵路交通工具)前端的側(cè)緩沖器或應(yīng)用在緩沖停止器中。然而，當(dāng)然其他應(yīng)用也是可想象 的，例如用于其他交通工具或固定式應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種用于交通工具和固定結(jié)構(gòu)的、在縱向方向上延伸的中空體形式的能量耗散元件(1)，其中所述能量耗散元件(1)包括形成所述中空體的外圍表面的壁(2)，且其中所述能量耗散元件(1)被設(shè)計成在超出施加到所述能量耗散元件(1)的前端的臨界沖擊力后進(jìn)行響應(yīng)，并且因此通過所述能量耗散元件(1)將從傳遞所述沖擊力產(chǎn)生的沖擊能量的至少一部分借助塑性變形轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱；其中提供了沿外形形成并且沿著所述中空體的縱向軸線(L)延伸的至少一個變形元件(3，3.1至3.n)，所述變形元件形成所述能量耗散元件(1)的所述壁(2)；其中沿著所述中空體的縱向軸線(L)延伸的所述變形元件被配置為螺旋狀或螺旋形的變形元件(3)，該變形元件的縱向軸線(L)對應(yīng)于所述中空體的縱向軸線(L)；以及其中所述螺旋狀或螺旋形的變形元件(3)展示出兩個堆疊的線圈(7.1至7.n)，優(yōu)選地?zé)o間距，其特征在于優(yōu)選地通過逐點(diǎn)材料配合將鄰接的線圈(7.1至7.n)的接觸表面結(jié)合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量耗散元件，其中沿封閉剖面的中空外形形成所述至少一 個變形元件(3，3.1至3.11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量耗散元件(1)，其中沿著所述中空體的縱向軸線(L) 延伸的所述變形元件(3.1至3.11)被配置為環(huán)形形狀，其中所述環(huán)形變 形元件(3.1至3.11) 的旋轉(zhuǎn)軸線(L’ )對應(yīng)于所述中空體的縱向軸線(L)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中除了所述螺旋狀或螺旋 形變形元件(3)，還提供沿外形特別是中空外形形成的輔助螺旋狀或螺旋形變形元件(6)， 其縱向軸線對應(yīng)于所述螺旋狀或螺旋形變形元件(3)的縱向軸線(L’)，其中將所述輔助變 形元件(6)的線圈優(yōu)選地布置于在所述變形元件(3)的所述線圈(7.1至7.11)之間形成的 凹槽中，且其中優(yōu)選地通過材料配合至少在一個點(diǎn)處將所述輔助變形元件(6)連接到所述 變形元件⑶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量耗散元件(1)，其中與變形元件(3)相比，所述輔助變形 元件(6)展示出不同的線圈方向和/或節(jié)距。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中提供至少兩個變形元件 (3，3. 1至3. η)，每個所述變形元件沿外形特別是中空外形形成并沿著所述中空體的縱向 軸線(L)延伸且在接觸表面處鄰接，以及其中以材料配合連接將在所述能量耗散元件(1) 的縱向方向(L)上延伸的所述至少兩個變形元件(3，3. 1至3. η)結(jié)合在一起。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中沿所述外形形成沿著所 述中空體的縱向軸線(L)延伸的所述至少一個變形元件(3，3. 1至3. η)，所述外形展示出例 如圓形、橢圓形、六邊形或矩形的剖面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和3至6中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中沿所述外形形成 沿著所述中空體的縱向軸線(L)延伸的所述至少一個變形元件(3，3. 1至3.Π)，所述外形被 配置為開放剖面外形，特別是具有“L”形、“U”形、雙T或Z形的剖面的外形。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中所述中空體展示出圓 形、橢圓形、六邊形或矩形的剖面。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中所述中空體的剖面在所述能量耗散設(shè)備(1)的縱向方向(L)上不變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的能量耗散元件(1)，其中所述中空體的剖面在 所述能量耗散設(shè)備(1)的縱向方向(L)上變化。
12.一種減震器，特別是用作交通工具特別是軌道交通工具前端的側(cè)緩沖器，或用在固 定結(jié)構(gòu)特別是緩沖停止器中，其中所述減震器包括下述部分基板(5)；力傳遞元件(4)；以及根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的安裝在所述基板(5)和所述力傳遞元件(4)之間而 無間隙的能量耗散元件(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在縱向方向(L)上延伸的中空體形式的能量耗散元件(1)，其中所述能量耗散元件(1)包括形成所述中空體的外圍表面的壁(2)，且其中所述能量耗散元件(1)被設(shè)計成在超出施加到所述能量耗散元件(1)的前端的臨界沖擊力后進(jìn)行響應(yīng)，并且通過所述能量耗散元件(1)將從傳遞所述沖擊力產(chǎn)生的所述沖擊能量的至少一部分借助塑性變形轉(zhuǎn)化為變形的能量和熱。為了達(dá)到以下目的，即剩余塊長度在可用空間中盡可能小，以及因此在吸收能量期間，能量耗散元件(1)將使得能夠以所述能量耗散元件(1)的已定義響應(yīng)和事件的可預(yù)測順序在縱向方向(L)上進(jìn)行足夠高的能量耗散，根據(jù)本發(fā)明的所述能量耗散元件(1)包括沿外形(特別是中空外形)形成并且沿著所述中空體的縱向軸線(L)延伸的至少一個變形元件(3，3.1至3.n)，所述中空體形成所述能量耗散元件(1)的所述壁(2)。
文檔編號B61G11/14GK101837794SQ20101013638
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者S·德羅貝克, U·貝卡 申請人:福伊特專利公司