专利名称：车辆连接器的套筒联结的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆连接器的套筒联结，所述类型的套筒联结包括两个构件，这两个构件具有环形台肩并且通过包括至少两个拱形部分的套筒相互连接，所述拱形部分彼此可以紧固在一起，每个拱形部分分别在两个向内伸出的凸缘之间形成内部凹槽，所述凹槽是由底部和两个相对的传力侧面形成的，所述侧面是倾斜的，以便在径向彼此紧固拱形部分时，可以与所述构件台肩上类似的倾斜台肩表面压在一起，从而通过楔形作用，在将构件的末端压在一起彼此紧密接触时将轴向分力传递到台肩表面。
背景技术：
具有基本上述类型的套筒联结的连接器首先用于连接不同类型的轨道安装车辆，例如，火车系统中的车厢或货车和/或火车头。更具体地，各个车厢的每个末端与连接器连接，该连接器能够与火车系统中相邻车厢上的相配的连接器连接在一起。在现代轨道技术中，主要使用的仅有自动或半永久性中心连接器(central coupler)，其中集成了车厢之间所需的缓冲功能，即车厢不具有单独的缓冲板。在一个方面，连接器可以分成两个主要类型，即，使用钩作为连接元件的简单类型，以及使用更加复杂的闭锁机构的比较复杂类型。
所有类型的现代连接器的共性是它们是由特制的模块化结构制造，因此，为了为不同购买者提供个性化需求和期望，连接器是由多个不同的标准类型以及特殊设计的构件组装在一起形成的，这提供了具有高度可变性能的最终连接器，这些性能是关于，例如，内在强度、长度、传力能力(分别是拉伸力和压缩力)、冲击吸收能力、碰撞吸收能力、价格、服务友好(servicefriendliness)、修理可能性等等。考虑到以下事实对特制制造的需求特别明显仅有几个因素满足连接器的全球市场，并且世界不同国家的轨道交通是由具有移动特征的国家法律和法规控制的，例如，在安全性、速度、旅行舒适度、时间表可靠性、地形地貌等等。因此，发现连接器中构件在数量和性质方面是可变的。因此，在中心连接器中，根据购买者需求的各个规格，除了头部以外，还可以包括，例如，冲击吸收器或缓冲板，长度测定延伸或间隔圈，碰撞吸收变形管，前锚固、铰接支架等等。
为了可靠地彼此连接所述构件，以引言方式提及的套筒联结类型已经使用了很长时间。套筒联结也可以出现在两个共同作用的连接器之间的接口处，即当连接器为半永久性类型时。但是，轨道车辆连接器的先前公知的套筒联结，具有令人讨厌的缺点。一个这样的缺点是联结的重量相当大并且难看。这是由于一起形成环绕套筒的两个拱形部分或半边中的每一个必须形成两个非常坚固的凸缘，以便分别抵抗和承载拉伸和压缩应力，该拉伸和压缩应力在不同驱动状态下，例如，加速、不平稳行程、制动等等交替地施加，并间歇性地将相当大的动力在复杂和可变的力交互作用下传递到构件的末端台肩上，以及从末端台肩上传递出来。因此，公知的套筒的宽度约120mm，重量约12kg(每个拱形部分6kg)，单个内部凸缘的宽度约为总宽度的30％。并且通过楔形作用成对夹在套筒的两个内凸缘之间的末端台肩特别从厚度方面看相当大(即，径向测量，末端台肩从构件的圆柱形环绕表面上突出)。尽管在连接的构件上与该构件共同作用的套筒和套筒的凸缘以及末端台肩坚固且重量大，但建立的连接接头将力系中的动力从一个构件传递到另一个构件的能力并未优化。因此，各个构件和套筒之间的力的传递是通过一个单独接口实现的，这个单独接口是由彼此压紧的两个倾斜的或圆锥形的接触面形成的。这些接触面具有中等面积，并且从径向看离连接接头中心很远。因此，在适当构件中沿轴向永久作用的施力和受力线，经过连接接头在通过时变成相当陡峭的曲线。
套筒联结的结构坚固的实施方式的特别讨厌的缺点是它们重量大，因此每千克的额外重量减小了车辆相应的净载荷能力。因为每个连接器可以包括多个套筒联结，并且火车系统的每节车厢需要两个连接器，所以总的净载荷减小量变得相当大。
发明内容
本发明旨在克服车辆连接器的先前公知套筒联结的上述缺点，并且提供改进的套筒联结。因此，本发明的主要目的是提供一种套筒联结，它重量轻，并且用于将强度方向增加(strength-wise expedient)力系中出现的动力从一个构件传递到另一个构件。本发明的目的是还提供，如果需要，增大用于传递力的接触面的有效面积的可能性，其中最终目的是提高套筒联结的强度和可靠性。在一个特殊方面，本发明旨在提供一种套筒联结，在普遍方式下不但使具有一个且相同类型连接台肩的构件连接，而且使具有不同类型末端台肩的构件连接。本发明的目的是还提供一种在维修和保养方面易于处理的套筒联结。
根据本发明，至少主要目的是通过权利要求1特征限定的特征而达到的。根据本发明的套筒联结的优选实施方式进一步限定在从属权利要求中。
在附图中图1是根据本发明具有套筒联结的连接器从前方倾斜看到的分解透视图；图2是从侧面看到的同一连接器的分解图；图3是从后面倾斜看到的连接器的分解透视图；
图4是包括在套筒联结中的单个构件的透视图，更准确地是延伸管的形式；图5表示经过图4所示管的纵截面；图6表示图5中部分B的放大详细图；图7是拱形部分的正视图，它构成包括在套筒联结中的一半套筒；图8是根据图7的拱形部分的透视图；图9表示经过图7所示拱形部分的放大截面A-A；图10是经过另一个套筒联结的示意性纵截面；图11是经过另外的第三实施方式套筒联结的类似部分；图12是经过现有技术的套筒联结的示意性截面。
具体实施例方式
在图1-3中示出了单个连接器，该连接器包括前面盒状的头部1，以及两个部分构件2、3，在连接器的装配状态下，两个部分构件2、3彼此之间以及与头部1之间相互连接。在所讨论的这个例子中，连接器包括自动连接器，在连接器头部的前侧4形成有凸出的突起5，以及凹下的插座6，在盒状头部内具有棘轮机构，使该连接器与邻近车厢的相应连接器连接，更具体地是将共同连接的连接器中的突起5插入相应的插座6中(反之亦然)。在头部1的后侧具有圆孔7，构件2可以连接并固定在上面。在此例子中，构件2包括定距管或延伸管，其主要功能是最终决定加工后的连接器的总长度。管2是旋转对称的，更具体地具有圆柱体基本形状，并与连接器的中心轴线C同心。管2可以通过多种方式固定在头部1上。但是，优选的是焊接(头部与管之间形成基本永久性连接，即，不可拆卸)。第二构件3也包括管，例如能量吸收管，其作用是在发生可能的碰撞时承受冲击力或撞击力。在装配的连接器中，管2和3可拆卸地彼此连接在一起，更具体地是通过标记为8的整个套筒。此套筒包括常见的两个拱形部分9，二者可以通过螺栓相互连接，在此例子中包括四根螺栓10以及附属的螺母11。
在进一步描述本发明之前，参看用于说明根据现有技术的套筒的图12。在这种情况下，套筒包括两个拱形部分9，由此两个管2、3上彼此相对的两个环形端面12可以彼此压在一起紧密接触。为此，拱形部分与相应管上的环形末端台肩13共同作用。从基本半圆柱形拱形部分9向内伸出两个凸缘14，两个凸缘14之间是凹槽或凹陷15，它是由半圆柱底面16以及两个相对的传力侧面17形成的，侧面17具有基本圆锥形。参看截面图，凹槽15基本是U形，两个侧面或侧翼表面17与底面16形成钝角。钝角可以在100-110°范围内。按类似方式，两个末端台肩13在所述台肩表面以下形成倾斜的或圆锥形表面18。所述台肩表面18和中心轴线C之间的角度基本等于侧面17和中心轴线之间的角度。末端台肩13的外径比底面16的内径稍小，从而当拱形部分拧紧时，在台肩外侧与凹槽15内侧之间形成至少几毫米的间隙。以类似方式，凸缘14的内径比管2、3的圆周表面19的外径稍大，从而在凸缘内侧与管圆周表面之间形成间隙。换言之，套筒与管之间的表面接触仅仅在传力圆锥面17、18之间的接触面上。
外观上，两个拱形部分由半圆柱形外圆周表面20以及两个环形端面21形成。
在图12中，用肉眼可以观察到，两个向内伸出的凸缘14是实体的，它们的宽度(在此截面中)占据端面21之间计算的拱形部分总宽度的一大部分。更具体地，各个凸缘的宽度约占总宽度的30％。如上所述，拱形部分的总宽度可以是120mm，由此得出各个凸缘的宽度约36mm。
下面参看图4-9，它们详细表示根据本发明的套筒联结。更具体地，图4-6所示的延伸管2设计有台肩(第二管3具有类似的台肩设计，因此未单独图示)，而图7-9表示一个拱形部分9的几何形状设计，它与类似的一个拱形部分形成连续套筒。
根据本发明，构件管2具有两个(或多个)轴向间隔的台肩13、13’，每个台肩13、13’分别包括倾斜的台肩表面18、18’。按类似方式，如图9所示，拱形部分9具有两对轴向间隔的凸缘14、14’，每个凸缘14、14’的突出程度分别小于先前公知的图12套筒联结的单独凸缘14，每个凸缘14、14’分别包括倾斜的或圆锥侧面17、17’。这对圆锥接触面17、17’相互平行，并与标记为P的平面的倾斜角度为α，平面P垂直于中心轴线C延伸。在此例子中，所述角度α为15°，即，表面的圆锥角为150°(2×75°)。所述圆锥角可以改变，但应在140-160°范围内。从图6中可以看出，作为台肩13、13’的接触面的圆锥面18、18’也相互平行，并且其倾斜角度与圆锥面17、17’的倾斜角度α相同。
在两个台肩13、13’之间具有圆周槽22，该槽是由接触面18以及第一间隙面22’形成的，第一间隙面22’与表面18之间形成锐角β。在此例子中，此角度β等于68°。按类似方式，在凸缘14、14’之间形成槽24，槽24是由圆锥面17’以及第二间隙面23形成的，第二间隙面23与表面17’形成角λ，角λ小于角β，在此例子中角λ等于65.5°。所述角度差(68-65.5＝2.5°)意味着当拱形部分9彼此夹紧并环绕各个构件管的台肩对时，表面22’、23彼此不接触并形成间隙。并且，已经采取措施使台肩13、13’上的两个圆柱后表面25不接触套筒中相应的槽24和凹槽15的底部。这样，两个后表面25的外径D1分别小于拱形部分的相应内径D2和D3。在特定实施方式的例子中，D1＝150mm，而D2＝155mm，D3＝152.7mm。并且，在此例子中，槽22的直径D4＝140mm，而凸缘14、14’的内径D5＝143mm。这种几何形状可以保证套筒与构件管台肩之间仅仅通过圆锥接触面17、17’、18、18’接触。
在本质上公知的方式中，两个构件管2、3具有一个或多个半圆柱凹槽27，该凹槽27与套筒内侧的一个或多个突起28(见图3)共同作用。在此例子中，每个拱形部分9包括这样的突起28，管2、3包括两个圆周上相对的凹槽27。当套筒紧固并环绕台肩对时，突起28保证管之间的刚性连接。单个突起28装在拱形部分9中部的孔29(见图9)中，在孔29周围具有埋头孔30，当所述拱形部分在装配套筒8中形成下部时，可以通过埋头孔30排出水。
由于力是通过两个轴向间隔的接触面而不是仅仅一个接触面在套筒8与构件管2、3之间传递的，因此构件管的台肩以及套筒的内凸缘，分别与总力传递表面未减小的上述公知连接器的套筒联结中的相应台肩和凸缘相比，可以突出得小一些。相反，无论台肩和凸缘的半径尺寸减小到什么程度，都可以增大总传力接触面。台肩和凸缘半径尺寸的减小意味着接触面外圆周更加靠近连接器的中心轴线C，这也意味着构件管和套筒的圆柱壁之间的受力系或受力线出现在离中心轴线C最小半径距离的通道上，即，比图12所示的公知套筒联结更加明显靠近管的圆周表面或圆柱壁。并且，力的传递以彼此压在一起的成对圆锥面17、18和17’、18’的形式分布在多个轴向间隔的接触位置上。综合考虑这些因素得出，可以明显减小套筒两个拱形部分的材料量。在性能方面超过图12所示的公知实施方式的图7-9所示实施方式的套筒的宽度B(端面21之间的距离)可以相应地仅为75mm(而公知实施方式的宽度为120mm)。以这种方式达到减少材料，将套筒的总重减小到约6.5kg(3.25kg/拱形部分)，相比之下，现有技术为12kg。
所述的套筒联结实际上不但可以应用于一个且相同的连接器中单独构件的连接，而且也可以连接半永久型的两个不同的连接器。无论使用情况如何，上述套筒联结意味着，被连接在一起的两个部分中的每一个都有成对的台肩，与套筒的两对内凸缘配合或匹配。至少在插入期间将产生问题，例如，当具有本发明连接器的火车车厢与具有较老类型的连接器的车厢连接在一起时，或者如果库存的构件与按照本发明制造的新构件连接在一起用于形成连接器时。为了解决至少在过渡期间的问题，给出了两个另外的实施方式，示意性表示在图10和11中。
因此，在图10中，图示的实施方式表示套筒的拱形部分9包括与件2(例如，现有的库存构件或较老类型的连接器)的单一台肩共同作用的单一凸缘14，以及按照本发明制造的、与件3上相应数量的台肩13、13’共同作用的一对凸缘14、14’。因此，件2与套筒之间的力传递是通过单一接触面实现的，而套筒与件3之间的力传递是通过双接触面实现的。
在图11中，表示如何通过特殊的间隔件31使本发明也可以与较老类型的套筒结合使用。在这种情况下，直接与一对台肩13、13’共同作用的一对凸缘14、14’形成在间隔件31内侧，而间隔件31的外侧具有倾斜的或圆锥的单一接触面，且该单一接触面与套筒内侧上单一的倾斜接触面17共同作用。
本发明并不仅仅限于上面描述以及附图表示的实施方式。因此，可以在单个构件上形成两个以上的轴向间隔的连接台肩，和在套筒的拱形部分上形成相应数量的内侧轴向间隔的凸缘。与此相关，也可以指出的是，尽管两个是优选的，但套筒可以包括两个以上的拱形部分。
权利要求
1.一种用于车辆连接器的套筒联结，所述类型的套筒联结包括两个构件(2，3)，这两个构件具有环形台肩(13)并且通过包括至少两个拱形部分(9)的套筒相互连接，所述拱形部分彼此可以紧固在一起，每个拱形部分分别在两个向内伸出的凸缘(14)之间形成内部凹槽，所述凹槽是由底部(16)和两个相对的传力侧面(17)形成的，所述侧面(17)是倾斜的或圆锥形的，以便在径向彼此紧固拱形部分时，可以与所述台肩(13)上类似的倾斜或圆锥台肩表面(18)压在一起，从而通过楔形作用，在将构件(2，3)的末端压在一起彼此紧密接触时将轴向分力传递到台肩表面(18)，其特征在于，至少一个构件(2，3)除了具有第一台肩表面(18)的第一台肩(13)以外还包括第二台肩(13’)，该第二台肩(13’)与第一台肩轴向间隔开并具有第二倾斜的台肩表面(18’)，从拱形部分通过两个类似倾斜侧面(17，17’)直接或间接传递的力按构件外侧附近的轴向力系分布到两个台肩表面上。
2.如权利要求1所述的套筒联结，其特征在于，两个传力侧面(17，17’)直接形成在两个拱形部分(9)上，更具体地是形成在第一和第二轴向间隔的凸缘(14，14’)上。
3.如权利要求2所述的套筒联结，其特征在于，两个构件(2，3)中的每一个包括具有附属台肩表面(18，18’)的一对台肩(13，13’)，并且拱形部分(9)在相对末端包括具有侧面(17，17’)的成对的第一和第二凸缘(14，14’)，侧面(17，17’)用于与台肩(13，13’)上的所述成对的台肩表面(18，18’)共同作用。
4.如权利要求1所述的套筒联结，其特征在于，两个传力侧面(17，17’)形成在拱形间隔件(31)的内侧，在间隔件(31)外侧形成有单一的外部倾斜台肩表面，用于与拱形部分(9)的单一内侧表面(17)共同作用。
5.如上述权利要求中的任一项所述的套筒联结，其特征在于，一对台肩的两个台肩(13，13’)彼此相邻，并且由截面V形的槽(22)分隔开。
6.如上述权利要求中的任一项所述的套筒联结，其特征在于，台肩的台肩表面是圆锥形的，并且相对于垂直通过构件几何中心轴线(C)的径向平面倾斜成一个且相同的角度(α)，该角度的范围是10-20°。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆连接器的套筒联结，所述类型的套筒联结包括具有环形台肩(13)的两个构件(2，3)，以及由至少两个拱形部分(9)组成的套筒(8)，两个拱形部分(9)可以彼此紧固在一起，每个拱形部分分别在两个向内伸出的凸缘(14)之间形成内部凹槽(15)，所述凹槽是由倾斜的侧面形成的，从而在径向彼此紧固拱形部分时，可以与所述台肩(13)上类似的倾斜台肩表面压在一起，从而通过楔形作用，在将构件(2，3)的末端压在一起彼此紧密接触时将轴向分力传递到台肩表面。根据本发明，拱形部分(9)具有两组凸缘(14，14’)，与相应构件(2，3)上的双台肩(13，13’)共同作用，从而通过套筒将在构件之间传递的力按构件外侧附近的轴向力系分布在多个轴向间隔开的成对接触面上。
文档编号B61G9/20GK1745010SQ200480003383
公开日2006年3月8日 申请日期2004年4月27日 优先权日2003年5月26日
发明者A·韦斯特曼, G·耶恩贝里, M·埃里克松 申请人:德尔纳车钩公司