專利名稱：火車車鉤中的碰撞保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及火車車鉤中的結(jié)構(gòu)，更具體地說，涉及一種集成在火車 車鉤中的碰撞保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中在火車車鉤中包括能量吸收結(jié)構(gòu)是已知的，用于吸收由于火 車的異常運行而產(chǎn)生的強大的力，例如與其它火車、公路車輛相撞，或者火 車脫軌。這種碰撞保護(hù)裝置的實現(xiàn)形式可以是一種能量吸收管段，該管段在 碰撞過程中由于牽引桿在軸向上被強制壓入管中而導(dǎo)致該管段在徑向上膨 脹。
另外，在火車車鉤中通常還包括能量吸收裝置用于吸收由于火車的正常 運行而產(chǎn)生的較小的能量，例如在加速和行駛過程中產(chǎn)生的拉動，或者在連 接操作中產(chǎn)生的推動。這種能量吸收結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)形式可以是設(shè)置在火車車鉤 中的和/或火車底盤上的車鉤固定點中的油/氣減振器、彈簧組件或彈性可壓 縮元件。下面，這些組件將被稱作緩沖減振器。
緩沖減振器和變形管的一個目的是為了保護(hù)火車底盤不被在緩沖方向 上作用的力破壞。為此，變形管設(shè)計成具有吸收緩沖方向上的力的能力。為 此目的，變形管設(shè)計成能夠通過管壁變形來吸收力，使底盤結(jié)構(gòu)免遭破壞。 變形管只有在力超過正常緩沖載荷的情況下才啟用，在力低于正常緩沖載荷 時變形管保持不動，力是由緩沖減振器吸收。
鐵路工作人員希望在火車單元之間盡可能高的相對速度下進(jìn)行火車單 元的連接。然而，變形管的額定緩沖載荷能力在實踐中限制了正常運行時緩 沖減振器的緩沖載荷能力，因此也限制了在不啟用碰撞保護(hù)裝置的情況下進(jìn)行連接操作時所能夠允許的最大相對速度。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是為了解決這個問題。
本實用新型的目的通過下面的火車車鉤來實現(xiàn)，該火車車鉤包括支撐在 牽引桿前端的車鉤頭，所述牽引桿可通過接頭連接到火車底盤上，其中在火 車車鉤中設(shè)置有緩沖減振器和碰撞保護(hù)裝置，所述緩沖減振器用于有效吸收 火車正常運行時產(chǎn)生的沿緩沖方向的正常載荷，所述碰撞保護(hù)裝置用于有效 吸收火車異常運行時產(chǎn)生的過大的緩沖載荷，并且其中所述碰撞保護(hù)裝置是 集成在牽引桿中的變形管，該變形管能夠在變形管的膨脹段的強制徑向膨脹 過程中吸收能量。所述變形管具有加強結(jié)構(gòu)，該加強結(jié)構(gòu)位于由于緩沖載荷 超過所述變形管的膨脹段的額定緩沖載荷能力而開始徑向膨脹的位置，所述 加強結(jié)構(gòu)為所述位置提供了抵抗峰值載荷沖擊的能力，該峰值載荷沖擊大于 所述變形管的膨脹段的額定緩沖載荷能力。
簡言之，變形管設(shè)計成具有抗變形的初始峰值，因此具有吸收高于其額 定緩沖載荷能力的緩沖載荷的初始能力，從而變形管不會在受到額定緩沖載 荷時產(chǎn)生變形。
提出的設(shè)計允許提供一種火車車鉤，其中緩沖減振器能夠設(shè)計成用于吸 收超過額定緩沖載荷的緩沖載荷，其中所述額定緩沖載荷為導(dǎo)致碰撞保護(hù)裝 置被啟用的緩沖載荷。
實現(xiàn)的技術(shù)效果和優(yōu)點在于，火車車鉤允許在火車單元之間的相對速度 增加時進(jìn)行連接操作，而不會啟用碰撞保護(hù)裝置。
該實施方案的原理能夠通過不同的實施方式予以實現(xiàn)，如同下面將要描 述的。


5下面將參照附圖進(jìn)一步解釋本實用新型，附圖示意性地顯示了如何實現(xiàn) 本實用新型的例子。附圖中
圖1是局部剖視側(cè)視圖，顯示了包括緩沖減振器和變形管形式的碰撞保 護(hù)裝置的火車車鉤；
圖2是顯示圖1的火車車鉤中所包括的變形管和牽引桿部分的放大縱截 面圖3是力-變形量圖形，包含了顯示吸收的緩沖載荷相對于牽引桿壓縮 長度的曲線圖；以及
圖4是力-時間圖形，顯示在正常和異常運行中作用在火車車鉤中的緩 沖減振器和變形管上的緩沖載荷沖擊的典型的時間長度。
具體實施方式
參照圖1，火車車鉤1包括支撐在牽引桿前端的車鉤頭2以及接頭4， 牽引桿通常由標(biāo)記數(shù)字3表示，牽引桿和車鉤頭通過接頭4樞軸地連接到軌 道車輛(未顯示)的底盤(未顯示)上。在這里，"前"是指從接頭4朝車 鉤頭2看去的方向。緩沖減振器5通常包括在火車車鉤中，并且布置成在火 車正常運行中吸收緩沖方向F的力。緩沖減振器可以在局部剖視的接頭組件 4中看到?；疖囓囥^中還包括碰撞保護(hù)裝置，在這里以變形管6的形式實現(xiàn)。 變形管6的內(nèi)徑小于牽引桿3前段3'的外徑。牽引桿段3'的后端安裝在變形 管6加寬的前端內(nèi)。若在緩沖方向F作用有超過變形管6額定緩沖載荷能力 的力，則牽引桿段3'的后端將在軸向上被強制壓到變形管6中，變形管6通 過徑向膨脹發(fā)生變形，同時吸收能量。
變形管6和牽引桿段3'在圖2中放大顯示。在此圖示的實施方式中，牽 引桿3'是一管段，在其后端具有環(huán)7，環(huán)7具有外倒角8。牽引桿段3'的后 端安裝在變形管6的前端內(nèi)，外倒角8鄰接變形管6加寬前端的壁9上對應(yīng)的內(nèi)倒角。變形管6的后端安裝在夾座10中，借此牽引桿段和變形管通過 圖1中所示的夾具11可以連接到接頭4上。同樣地，夾座10'形成于牽引桿 段3，的前端，便于牽引桿與車鉤頭2之間的連接(同樣通過圖1中所示的夾 具11，)。夾座10形成于實心牽引桿段12的后端，實心牽引桿段12從變形 管6的中心穿過并到達(dá)牽引桿段3'中。鎖環(huán)13通過螺栓14固定在牽引桿段 12的前端。鎖環(huán)13壓緊于牽引桿段3'中整體形成的軸肩15上，通過這種 方式將牽引桿段3'、變形管6和牽引桿段12組件固定。
如果緩沖載荷F超過了變形管6膨脹段的載荷極限，則牽引桿段3'將沿 緩沖方向朝變形管內(nèi)移動。由于牽引桿段3'的外半徑大于變形管6的內(nèi)半徑， 因此隨著牽引桿段3，被強制壓入變形管6，變形管將發(fā)生徑向膨脹。在火車 車鉤的軸向壓縮過程中，通過使?fàn)恳龡U段3'在牽引桿段12的外側(cè)滑動(從 圖中可以理解)，可以避免彎曲。
為了實現(xiàn)在不導(dǎo)致變形管變形的情況下允許高速連接操作的目的，可以 在變形管的前端(通常是徑向膨脹開始的地方)，局部設(shè)置能增加結(jié)構(gòu)強度 的加強結(jié)構(gòu)16。
在所示的實施方式中，所述加強結(jié)構(gòu)16實現(xiàn)為使變形管6的壁9增加 一定厚度的區(qū)域。增加的壁厚有利地且優(yōu)選地應(yīng)用于連接變形管6的前側(cè)圓 柱形壁段6'和后側(cè)圓柱形壁段6"的圓錐形壁段9'，如圖2所示的實施方式。 增加的材料厚度可以基本上連續(xù)地應(yīng)用于變形管6的整個圓周上，或者作為 替換，可以凸起的形式局部地應(yīng)用，這些凸起優(yōu)選圍繞變形管6的圓周等距 間隔開。
在替換結(jié)構(gòu)中，加強結(jié)構(gòu)可以材料環(huán)的形式實現(xiàn)，該材料環(huán)被熔接到變 形管的外側(cè)，例如通過焊接。
另一可預(yù)期的替換結(jié)構(gòu)是，對壁9進(jìn)行局部冶金處理，產(chǎn)生局部加強的 抵抗變形和徑向膨脹的能力，例如通過硬化處理。再一可預(yù)期的替換結(jié)構(gòu)是，變形管由具有不同性能和不同能量吸收能力 的金屬構(gòu)成，例如通過表面處理、熔接或者合金化，等等。
結(jié)果，通過上述預(yù)期方案中的任何一種或者它們之間的任意組合，變形
管6設(shè)計成提供了初始抗變形能力，因此具有吸收超過額定緩沖載荷的緩沖 載荷的初始能力，超過額定緩沖載荷時變形管的膨脹段將通過徑，膨脹來變 形。
提供的技術(shù)效果顯示于圖3的力-變形量(stroke)圖形中?？v坐標(biāo)表示 沿緩沖方向作用的載荷(kN)，橫坐標(biāo)表示沿緩沖方向的變形量的軸向長度 (mm)，即牽引桿的壓縮長度。圖形的水平部分是在變形管的膨脹部分發(fā)生 變形時由變形管6吸收的額定載荷N。圖形左側(cè)的上升曲線表示火車車鉤中 所包括的緩沖減振器的載荷能力D。峰值P表示在變形管的前端提供的提高 的載荷能力，這通過上述的加強結(jié)構(gòu)16增加抗變形強度來實現(xiàn)。
從圖形中可明顯看出，緩沖減振器能夠設(shè)計成吸收超過變形管6膨脹部 分的額定緩沖載荷能力N的緩沖載荷沖擊，這種方式允許更高的連接速度， 而不會導(dǎo)致通過變形管變形啟用碰撞保護(hù)。
因連接操作而產(chǎn)生的緩沖載荷通常以短時間內(nèi)沖擊的形式出現(xiàn)，如圖4 的圖形中所示，其中縱坐標(biāo)表示沿緩沖方向作用的載荷(kN)，橫坐標(biāo)是以 毫秒定義的時間軸。如圖3的圖形所示，設(shè)置加強結(jié)構(gòu)，在壓縮變形量的最 初長度期間保持峰值載荷能力P仍然是有利的。
在上文中，公開了作為應(yīng)用本實用新型的一個例子的一種實施方式。在 不偏離這里所教導(dǎo)的前提下可以進(jìn)行一些修改。例如，火車車鉤l中的變形 管6和緩沖減振器5的布置可以與所示的不同，但仍然具有改進(jìn)的變形管6 的優(yōu)點。此外，設(shè)計細(xì)節(jié)當(dāng)然可以與所示的實施方式不同。對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員來說在閱讀本說明書之后能夠很自然地想到的任何這種修改都將理解 為被權(quán)利要求所覆蓋。
8
權(quán)利要求1、一種火車車鉤(1)，該車鉤(1)包括支撐在牽引桿(3)前端的車鉤頭(2)，所述牽引桿(3)能通過接頭(4)連接到火車底盤上，其中在火車車鉤中設(shè)置有緩沖減振器(5)和碰撞保護(hù)裝置，所述緩沖減振器(5)用于有效吸收火車正常運行時產(chǎn)生的沿緩沖方向(F)的正常載荷，所述碰撞保護(hù)裝置用于有效吸收火車異常運行時產(chǎn)生的過大的緩沖載荷，并且其中所述碰撞保護(hù)裝置是集成在牽引桿(3)中的變形管(6)，該變形管(6)能夠在變形管的膨脹段的強制徑向膨脹過程中吸收能量，其特征在于所述變形管(6)具有加強結(jié)構(gòu)(16)，該加強結(jié)構(gòu)(16)位于由于緩沖載荷超過所述變形管的膨脹段的額定緩沖載荷能力(N)而開始徑向膨脹的位置，所述加強結(jié)構(gòu)(16)為所述位置提供了抵抗峰值載荷沖擊(P)的能力，該峰值載荷沖擊(P)大于所述變形管(6)的膨脹段的額定緩沖載荷能力(N)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火車車鉤，其特征在于，所述加強結(jié)構(gòu)(16) 是在所述變形管(6)的壁(9)中增加的壁厚。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火車車鉤，其特征在于，所述增加的壁厚圍 繞所述變形管(6)的圓周連續(xù)形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火車車鉤，其特征在于，所述增加的壁厚局 部地應(yīng)用于圍繞所述變形管(6)的圓周等距間隔的位置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的火車車鉤，其特征在于，所述加強結(jié)構(gòu)(16) 是熔接到所述變形管的外側(cè)的材料環(huán)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的火車車鉤，其特征在于，所述加強結(jié)構(gòu)(16) 是通過焊接的方式熔接到所述變形管的外側(cè)的材料環(huán)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1一6中任意一項所述的火車車鉤，其特征在于，所述 牽引桿(3)的牽引桿段(3')的后端容納在所述變形管(6)的加寬的前端 內(nèi)，所述牽引桿段(3')的后端的外倒角(8)鄰接所述變形管(6)的壁(9) 上所形成的對應(yīng)的內(nèi)倒角。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1一6中任意一項所述的火車車鉤，其特征在于，該火 車車鉤包括前側(cè)的、管狀的牽引桿段(3')，該牽引桿段(3')的前端設(shè)置有連接裝 置(IO')用于和車鉤頭(2)連接；后側(cè)的、實心的牽引桿段(12)，該牽引桿段(12)的前端設(shè)置為與所 述前側(cè)牽引桿段(3，)的后端通過螺栓(14)連接，并且該牽引桿段(12) 的后端設(shè)置有連接裝置(10)用于和接頭(4)連接；同心地支撐在所述實心牽引桿段(12)周圍的變形管(6)，該變形管(6) 在軸向方向上被固定在所述前側(cè)牽引桿段(3')的后端與所述后側(cè)牽引桿段 (12)的后端之間，由此所述變形管(6)的前端的內(nèi)倒角(9')鄰接所述前側(cè)牽引桿段(3')的 后端的外倒角(8)，并且其中，所述變形管(6)的前端的內(nèi)倒角(9，)設(shè)置在連接所述變形管(6)的 前側(cè)圓柱形壁段(6，)和后側(cè)圓柱形壁段(6")的結(jié)構(gòu)強度加強的圓錐形壁 段(9，)上。專利摘要一種火車車鉤，包括支撐在牽引桿(3)前端的車鉤頭(2)，牽引桿通過接頭(4)連接到火車底盤上。在火車車鉤中設(shè)置有緩沖減振器(5)，用于有效吸收火車正常運行時產(chǎn)生的沿緩沖方向(F)的正常載荷。在火車車鉤中還設(shè)置有碰撞保護(hù)裝置，用于有效吸收火車異常運行時產(chǎn)生的過大的緩沖載荷。碰撞保護(hù)裝置是集成在牽引桿(3)中的變形管(6)，其能夠在變形管的膨脹段的強制徑向膨脹過程中吸收能量。變形管(6)具有加強結(jié)構(gòu)(16)，其位于由于緩沖載荷超過所述變形管的膨脹段的額定緩沖載荷能力(N)而開始徑向膨脹的位置。加強結(jié)構(gòu)(16)為所述位置提供了抵抗大于變形管膨脹段額定緩沖載荷能力(N)的峰值載荷沖擊(P)的能力。
文檔編號B61G9/04GK201283874SQ20082011535
公開日2009年8月5日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者A·韋斯特邁 申請人:德爾納車鉤公司