用于车辆的撞击能量吸收装置的制作方法

专利名称：用于车辆的撞击能量吸收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于车辆的撞击能量吸收装置。本发明适合用于-但不局限于-铁路车辆。
不带牵引机车的列车组，例如ICE(城际特快)，按照当今的现有技术是刚性连挂的列车连接，其能量吸收装置位于列车端部处以及各车厢之间的连接器和/或缓冲器中。对于与障碍物发生撞击的情况，在充分利用连接器吸收之后而使车厢相互撞击或在正面部位产生变形。后果是会产生很高的乘员加速度，伴有相应的严重人体伤害，并对车厢或列车具有明显的结构损伤。在未来，对例如电力驱动或内燃机驱动的列车组的碰撞安全性还提出越来越高的要求。欲消除的碰撞能量的大小是由参数质量和速度确定的。由参数力和行程得到所要承受的变形功。力通常是由经验所确定的设计负荷(UIC 566/DIN EN 12663)来限定的，例如在连接器支座上1500kN的压力。力在车厢横截面上尽可能均匀的分布具有结构上的极限并且只能局限于此。确定针对较大设计负荷的车厢或其横截面尺寸不仅具有经济上的极限而且具有重量方面的极限。
目前，将固定装配的吸收装置固定在铁路车辆上，该吸收装置可逆或不可逆地变形，同时消除碰撞能量，即，承受变形功并将动能转化为热量。对于弹性吸收装置，例如缓冲器，碰撞能量被存储在弹性元件中并接着同样转化成热量。
这种方案的缺陷是，承受要被消除的撞击能量的能力是有限的。承受能力的增加一方面受到重量的限制，另一方面受到吸收装置和车辆尺寸的限制。此外这还可能牵涉到增加制造和运行中成本的问题。
此外，外形设计也限制了吸收装置的结构空间，或者，考虑到吸收装置而必须对外形设计进行改变。在DE 197 05 226 A1中，介绍了一种用于铁路车辆的过冲击能量吸收装置，其中通过一触发机构，过冲击能量吸收元件逆着冲击方向向前移动到端面车辆轮廓之外并顶靠到连挂的相邻车辆的同样的过冲击能量吸收元件。在此，缺陷在于，使能量吸收元件逆着冲击方向所能移动的行程是有限的。该行程最大为在能量吸收元件区域两个连挂的相邻机车之间的距离。由此也大大限制了要被吸收的撞击能量的承受能力。DE 32 28 941 A1描述了一种后接于一中间缓冲连接器的装置，用以承受过度撞击。同时在一保险杠上固定一个固定在中间缓冲连接器上部的爬越保护(Kletterschutz)，保险杠固定在过冲击保险的中间连接下面的一个下机架上并通过一个接板支承中间缓冲连接器。接合头的对撞面突出于爬越保护对撞面一定的距离，该距离等于装置镦入的深度。爬越保护与车辆正面的距离大于过冲击保险的镦入深度。在此，缺陷是，承受要被吸收的撞击能量的能力很小。DE 36 32 578 A1公开了一种缓冲撞击能量吸收装置，尤其是用于城市交通一轨道车辆，该装置具有一个初级的、组合在一个中间缓冲连接器里的、吸收在行驶和调车作业时产生的缓冲力的能量吸收装置和一个次级的、吸收由过大靠拢冲撞引起的撞击能量的能量吸收装置。其中一个水平的、基本笔直的连接器横梁纵向移动地设置在车辆缓冲梁里面，该连接器横梁在车辆纵轴线上铰接地支承着中间缓冲连接器，并在侧面、靠近其横端支承着所述次级能量吸收装置。在此缺陷也是，承受要被吸收的撞击能量的能力很小。吸收器不能适配于碰撞情况，而只能满足专门的要求。
本发明的目的是，克服现有技术的上述缺陷，特别是提出一种撞击能量吸收装置，该装置也能够满足未来对于碰撞安全性的要求。
这个目的通过具有权利要求1所述特征的撞击能量吸收装置而实现。
在从属权利要求中给出本发明符合目的的结构设计和扩展结构。
所有目前已知的在列车端部处和列车连挂车厢之间的撞击能量吸收元件或系统在尺寸与功能之间没有差别。作为用于在碰撞时要被消除的碰撞能量的工作行程，通常只有连接器面和/或缓冲器面与内部司机室起始处之间的行程供使用。延长司机室前面的头部不利于司机的视野并且加长了列车，而没有改善运输效率。为了实现较大的工作行程，而不必增加力，因此按照本发明在空间上转移能量吸收过程。在通过参数力F和行程s按等式E＝F·s确定出可吸收的能量E数值大小、并限定了铁路车辆的最大可承受的作用力水平之后，本发明旨在有效地利用已有的车厢间的距离和/或延长铁路车辆正面区域中吸收元件的可利用行程。
按照本发明的撞击能量吸收装置具有用于吸收撞击能量的机构，其中这些机构是可激活或可隋化的。
在一个实施例中，在激活撞击吸收机构时车辆的一个正面部分逆着撞击方向、尤其是逆着行驶方向驶出、转出和/或移出，而由于正面部分的驶出、转出和/或移出所产生的空隙随后被能量吸收元件至少部分地、特别是全部地充满。
在也可以与上述实施例组合的另一实施例中，在激活撞击吸收机构时至少两个相邻且相互间隔的车辆部分之间尤其是两个列车车厢之间存在的空隙至少部分地、特别是全部地被能量吸收元件充满。
本发明不局限于吸收元件的某一特定实施形式。可以是可逆以及不可逆工作的、初级和/或次级吸收元件。
本发明的优点在于，较高的碰撞能量值可以通过增加的可供使用的能量吸收行程而吸收。此外较高的撞击能量在列车上分散地被吸收。这可以实现对于检测到的碰撞情况的适配性。因此提高乘员安全性。减少或根本不损伤车体结构，从而，随后的维修时间因为只是简单地更换包括有能量吸收元件的吸收模块而得以缩短。此外有利的是，满足了未来对客运列车组的碰撞要求，而不必永久地延长头部。同样，也可以实现车辆的再配备。模块化的结构可以用于例如区域铁路，也可以用于ICE列车。
借助于实施例更详细地描述本发明。
例1列车组的正面部分在紧急情况中逆着行驶方向驶出约500mm的间距。由于正面部分的驶出而产生的空隙紧接着被能量吸收元件至少部分地、特别是全部地充满。由此较高的碰撞能量值可以通过增加的供使用的能量吸收行程被吸收。这实现一种对于检测到的碰撞情况的适配性。由此提高乘员安全性。减少或根本不损伤车体结构，从而，随后的维修时间因为只是简单地更换包括有能量吸收元件的吸收模块而得以缩短。
所述可驶出的正面部分可以仅仅包括缓冲器或头部模块的车厢的部件。在本实施例中，整个正面部分从风挡下缘开始包括设于正面外壳下面的组件如照明灯、嗽叭、车头盖板翻转机构，而连接器不会通过导向元件和促动器逆着行驶方向驶出。同时，吸收元件置于所产生的空隙中，吸收元件在具体的使用情况中处于缓冲器高度。
列车的正面部分不仅仅局限于沿行驶方向靠前的列车部件，因为碰撞也可能发生在行驶方向靠后的机车部件上。
例2附加地或是另选地，至少在列车的两个相邻车厢之间存在的空隙至少部分地、特别是全部地被能量吸收元件充满。由此可以将较高的撞击能量在列车上分散地被吸收。通过有目的地激活某些能量吸收元件和有目的地隋化其他能量吸收元件而能够实现对出现的碰撞情况的适配性。由此提高乘员安全性。减少或根本不伤害车体结构，从而，随后的维修时间因为只是简单地更换包括有能量吸收元件的吸收模块而得以缩短。
为了使整个系统的动态特性合理恰当，而有选择地使用能量吸收元件，即，在靠近碰撞侧的空隙中，有更多的能量吸收元件驶入到该空隙和/或有一比列车端部区域更高的既定的能量吸收元件作用力水平。因此所有从属于列车的车厢以更小的加速度水平实现均匀的制动和待吸收动能的均匀分布。
在本实施例中，有四个可驶出、可转出和/或可移出的管状能量吸收元件位于各车厢的车厢正面壁上的四个角附近。在此，能量吸收元件的选择使用这样进行，即，根据需要只有一部分或所有四个能量吸收元件定位到空隙里面。例如在第一车厢后面激活所有四个能量吸收元件，在列车中段只激活两个能量吸收元件，而在列车端部，连接器就足以承受撞击能量。
也可以使激活能量吸收元件的数量和/或其作用力水平适配于列车速度和/或列车与引起碰撞的障碍物例如一相向驶来的车辆之间的相对运动速度。例如在低速时没有或只有很少可驶出、可转出和/或可移出的能量吸收元件被激活，而在中速时有一部分可驶出的能量吸收元件进入到空隙。在高速时激活大部分或所有的能量吸收元件。
这种可激活的能量吸收元件，除了可以是可移动的能量吸收元件外，还可以是可转动的能量吸收元件。在此，能量吸收元件借助于一杠杆机构(Hebelkinematik)可转动地支承在其位置上。因此给出了将能量吸收元件组合进一个现有的结构空间的可能性，例如组合在车体中或车体上。在这个位置，能量吸收元件是隋化的。在需要时能量吸收元件转到一个位置，在该位置能量吸收元件尤其是管状能量吸收元件可以承受轴向作用力。可转动的能量吸收元件由一个评价逻辑电路(Bewertungslogik)激活，对该逻辑电路馈入实际行驶状态的、识别周围环境的尤其是识别障碍物的、行驶路程信息的和/或靠近的车辆的数据。可转动的能量吸收元件是一种可逆操作的能量吸收元件，即，当不使用或误动时能量吸收元件可以再转回到待命位置。车辆可以继续行驶。为了在碰撞中能实现对置的管状能量吸收元件的导向，相互撞击的管状能量吸收元件正面是这样的形式，即，在接触时实现一种形锁合。
权利要求
1.用于车辆尤其是铁路车辆的撞击能量吸收装置，其特征在于，有用于撞击能量吸收的机构，其中所述机构是可激活的或可隋化的，并且用于撞击能量吸收的所述机构在于在激活撞击吸收机构时，铁路车辆的一个正面部分逆着撞击方向尤其是逆着行驶方向驶出、转出和/或移出，而由于正面部分的驶出、转出和/或移出所产生的空隙随后被能量吸收元件至少部分地、特别是全部地充满，和/或至少两个相邻且相互间隔的车辆部分之间尤其是两个列车车厢之间存在的空隙至少部分地、特别是全部地被能量吸收元件充满。
2.如权利要求1所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，在激活撞击能量吸收机构时，正面部分尤其是借助于导向元件和促动器驶出、转出和/或移出100mm至1000mm、最好约500mm的距离。
3.如权利要求1或2所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述可驶出、可转出和/或可移出的正面部分包括缓冲器和/或头部模块的车厢的部件。
4.如权利要求1至3中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述可驶出的正面部分包括正面外壳和信号元件，但不包括正面连接器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述可驶出的正面部分从风挡下缘开始包括正面外壳以及设于其下面的组件，特别是照明灯、嗽叭、车头盖板翻转机构。
6.如权利要求1至5中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，可有选择地激活一个铁路车辆的多个能量吸收元件。
7.如权利要求6所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，在靠近撞击侧的空隙中，有较大数量的能量吸收元件驶出、转出和/或移出到该空隙中，和/或有一比铁路车辆端部区域更高的既定的能量吸收元件作用力水平。
8.如权利要求6或7所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，激活能量吸收元件的数量和/或其作用力水平适配于铁路车辆的速度和/或铁路车辆与引起碰撞的障碍物例如一相向驶来的车辆之间的相对运动速度。
9.如权利要求6至8中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，在低速时没有或只有很少的能量吸收元件被激活，和/或在中速时有一部分能量吸收元件被激活，和/或在高速时所有或大部分能量吸收元件被激活。
10.如权利要求1至9中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，至少有一个能量吸收元件借助于一杠杆机构可转动地支承在其位置上。
11.如权利要求10所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述能量吸收元件在激活时在一个位置上是可转动的，在该位置上所述能量吸收元件尤其是管状能量吸收元件可以承受轴向作用力。
12.如权利要求1至11中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述能量吸收元件在隋化状态组合到一个现有的结构空间中，尤其是车厢中或车厢上。
13.如权利要求1至12中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，至少一个能量吸收元件是一可逆操作的能量吸收元件。
14.如权利要求1至13中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，通过开关来实现撞击能量吸收机构的激活。
15.如权利要求1至14中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，通过接通装置来实现撞击能量吸收机构的激活，该接通装置与现有的安全系统、尤其是气囊和/或制动辅助设备相耦合。
16.如权利要求1至15中任一项所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，有用于识别一即将来临的碰撞和提供相应数据的机构、用于评价数据的机构，并且，根据数据评价来决定激活或隋化撞击能量吸收机构。
17.如权利要求16所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，所述识别机构包括一个传感器，用以检测实际行驶状态的、识别周围环境的尤其是识别障碍物的、行驶路程信息的和/或靠近的车辆的数据。
18.如权利要求16或17所述的撞击能量吸收装置，其特征在于，用于评价的机构包括一评价逻辑电路，该逻辑电路计算出评价现状的数据，并在必要时触发撞击能量吸收机构。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆的撞击能量吸收装置。本发明适用于－但不局限于－铁路车辆。本发明提出一种撞击能量吸收装置，该装置对于未来的碰撞安全性也要求是足够的。为了实现较大的工作行程，在不必增加力的情况下在空间上转移能量吸收过程。撞击能量吸收装置具有可激活或可惰化的撞击能量吸收机构。在一个实施例中，当激活这个机构时铁路车辆的正面部分逆着撞击方向尤其是逆着行驶方向驶出、转出和/或移出，而所产生的空隙随后被能量吸收元件至少部分地、特别是全部地充满。在也可以与上述实施例组合的另一实施例中，在激活撞击吸收机构时至少两个相邻且相互间隔的车辆部分之间尤其是两个列车车厢之间存在的空隙至少部分地、特别是全部地被能量吸收元件充满。
文档编号B61D15/00GK1471483SQ01818233
公开日2004年1月28日 申请日期2001年10月31日 优先权日2000年11月3日
发明者卢茨·里斯托, 马蒂亚斯·诺尔, 卢茨 里斯托, 斯 诺尔 申请人:勃姆巴迪尔运输有限公司