能量消耗设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种能量消耗设备尤其用于轨道交通工具的冲击保护装置，具有能量消耗件和与所述能量消耗件这样地共同作用的配合件，使得在超过导入所述能量消耗设备内的临界冲击力的情况下配合件和能量消耗件通过同时消耗至少一部分导入能量消耗设备内的冲击能量而彼此相向地相对运动，其中，在从导引区域过渡到能量消耗件的能量消耗区域的过渡区域内设置至少一个用于所述配合件的止挡装置。本实用新型的特征在于，所述止挡装置包括至少一个用于与所述配合件共同作用的止挡面，所述止挡面设计为在能量消耗件的纵向上看倾斜地延伸。
【专利说明】能量消耗设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种能量消耗设备，尤其用于轨道交通工具的冲击保护装置。
【背景技术】
[0002]这种设备例如由EP 2 295 305 BI在先公开。这种设备包括能量消耗件和与该能量消耗件这样地共同作用的配合件，使得在超过导入能量消耗设备内的临界冲击力的情况下配合件和能量消耗件通过同时消耗至少一部分导入能量消耗设备内的冲击能量而彼此相向地相对运动，其中，
[0003]-能量消耗件具有由纤维复合材料构成的至少一个能量消耗区域和用于配合件的导引区域，在配合件相对于能量消耗件运动的情况下至少一个由纤维复合材料组合的能量消耗区域至少部分地非延展地碎成纤维，并且
[0004]-在能量消耗区域与能量消耗件的导引区域之间的过渡区域内设置至少一个用于配合件的止挡装置。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于，优化在荷载情况下的启用特性并且保持用于单个部件的成本尽可能低。
[0006]根据本实用新型的能量消耗设备，尤其用于轨道交通工具的冲击保护装置，具有能量消耗件和与能量消耗件这样地共同作用的配合件，使得在超过导入能量消耗设备内的临界冲击力的情况下配合件和能量消耗件通过同时消耗至少一部分导入能量消耗设备内的冲击能量而彼此相对相向地运动，其中，
[0007]-能量消耗件具有由纤维复合材料构成的至少一个能量消耗区域和用于配合件的导引区域，在配合件相对于能量消耗件运动的情况下至少一个由纤维复合材料组合的能量消耗区域至少部分非延展地碎成纤维，并且
[0008]-在能量消耗区域与能量消耗件的导引区域之间的过渡区域内设置至少一个用于配合件的止挡装置；
[0009]止挡装置包括至少一个用于与配合件共同作用的止挡面，止挡面设计为在能量消耗件的纵向上看是倾斜的。
[0010]所述倾斜的设计包括止挡面与剖切面成角度的定向，该剖切面通过两条垂直于纵向方向的垂线构成。也就是说，止挡面的定向不在与纵向成90°的位置上。
[0011]根据本实用新型的解决方案通过过渡区域的特殊结构设计提供的优点是，在受到荷载情况下配合件借助其面向能量消耗件的端面首先只与止挡面线性接触，然后有效接触面才扩大。所述优点在于减小第一作用力峰值。因此，使得下面所述结构受到更少的荷载，并且能够相应于减小的作用力峰值结构上更弱地构造。
[0012]在止挡装置的具体设计方面存在多种可能性。以特别有利的方式，由设在能量消耗件上或与该能量消耗件相连接的凸起构成单独的止挡面。一体式构造提供的优点在于简化了制造过程。因此保证了均匀的荷载分布，使得所述止挡面沿能量消耗件的圆周方向看设计为封闭的。
[0013]在可选地设计方案中还存在这种可能性，设置大量沿能量消耗件的圆周相互间隔布置的止挡面。
[0014]在有利的设计方案中，配合件设计为活塞，至少能量消耗件的面向配合件的区域设计为气缸。配合件的面向能量消耗件的区域被能量消耗件伸缩式容纳，因而配合件的面向能量消耗件的区域的端面顶到止挡装置上。如果配合件设计为在其面向能量消耗件的端面上开口的空心体使得在配合件相对于能量消耗件运动时形成的由纤维复合材料构成的能量消耗区域的断裂部分至少部分地被容纳在空心体的内部，则能够提供一种对外完全封闭的能量消耗设备，该能量消耗设备避免在荷载情况下发生构件或人的损伤。
[0015]在这种实施例中，导引区域的内径大于配合件的外径，从而配合件面向能量消耗件的区域被能量消耗件面向配合件的区域伸缩式容纳，并且能量消耗区域的内径优选至少比配合件的外径小Imm以便实现共同作用。
[0016]能量消耗件和/或配合件完全由纤维复合材料组成的设计的优点在于借助轻质结构降低了能量消耗设备的整体重量。
[0017]纤维复合材料基于嵌入聚合的基质系统中的加强纤维，其中，所述基质将纤维保持在预定的位置上，传递在纤维间的应力，并且保护纤维免受外部影响，机械特征通过加强纤维来定义。芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维和碳纤维尤其适合作为加强纤维。因为芳族聚酰胺纤维由于它的延展性只具有相对较低的刚性，所以尤其是玻璃纤维和碳纤维优选用于构成能量消耗区域。
[0018]根据本实用新型的能量消耗设备特别有利的应用作为在轨道交通工具、尤其有轨列车的底盘或者车厢结构内的冲击保护装置或应用作为固定设备、尤其止动器的冲击保护
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【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面根据附图详细阐述按本实用新型的解决方案。附图为:
[0020]图1a示意性示出根据本实用新型设计的能量消耗设备的简化立体图；
[0021]图1b示出由图1a所示的能量消耗设备的轴向截面；
[0022]图2a示出根据图1b的局部细节视图；
[0023]图2b示出沿图2a所示的剖面A_A剖切的剖视图；
[0024]图3示出在导引区域和能量消耗区域之间的过渡区域的另一实施例的轴向截面。
【具体实施方式】
[0025]图1a和Ib示出能量消耗设备I的例示性实施方式。图1a示出立体图。在图1b中示出能量消耗设备I的纵向剖面图。
[0026]能量消耗设备I包括具有至少一个能量消耗区域11的能量消耗件10和配合件20，所述两个部件的特征在于沿纵向延伸，并且在纵向方向上能够部分相对移动。配合件20以纵向方向上延伸的部分区域被能量消耗件10可伸缩式容纳。配合件20在此通过至少被能量消耗件10可伸缩地容纳的区域设计为活塞，而由能量消耗件10构成的、面向配合件20的区域和能量消耗件10的容纳区域12设计为气缸。导入能量消耗设备I内，尤其是导入设计为活塞的配合件20内的冲击力被导入配合件20远离能量消耗件10的端面2。可选地还能够考虑，在配合件20的端面2上安装防爬装置3，以便在轨道交通工具、尤其轨道列车中使用时，避免配合件20的端面2的水平脱轨。
[0027]能量消耗件10具有能量消耗区域11以及导引区域15。在能量消耗区域11和导引区域15之间的过渡区域内设置止挡装置13。该止挡装置13包括至少一个指向配合件20的止挡面14，该止挡面14在受到负荷的情况下与设在配合件20上的和指向能量消耗件10的支承面21共同作用。止挡装置13根据本实用新型构成斜向导引装置。即至少一个形成斜向导引装置的止挡面14在其取向上相对于能量消耗件10在纵向上的延伸方向与能量消耗件成角度地布置。但是，止挡面14并未在垂直于能量消耗件10的纵向方向的平面内定向。
[0028]止挡面14在能量消耗件10的内周上与轴向方向成角度地定向以有利的方式在受到荷载情况下首先引起在止挡面14和配合件20的支承面21之间的线性接触。
[0029]在特别有利的结构设计中，止挡装置13具有沿圆周方向安置在能量消耗件10的内周16上的和环绕封闭的止挡面14。在根据图2a(来自图1b的细节部分A)所示的特别优选的设计方案中，这种止挡面由设在内周16上和与内周16 —体式构造的凸起17所构成。所示凸起17沿圆周方向环绕地设在内周16上。在轴向剖切面，即通过两条垂直于纵向的垂直线可描述的平面内进行这种布置。
[0030]能量消耗件10的导引区域15在能量消耗设备I的所示实施方式中设计为导引管，它的内径d1-F大于设计为活塞的、配合件20的区域的外径dA。以这种方式，面向能量消耗件10的、配合件20的区域22能够收缩式地被能量消耗件10所容纳。此外，能量消耗件I在能量消耗区域11内还具有内径d1-E,所示内径d1-E小于配合件20的外径dA。
[0031]在正常运行时，也就是说当通过端面2导入配合件20内的冲击力未超过用于启用能量消耗设备I的临界冲击力时，所述导入配合件20内的冲击力通过配合件20的端面21被导入到导引区域15与能量消耗件10的能量消耗区域11之间的过渡区域中。在此处，冲击力传递到与能量消耗设备I相连接的车厢的结构上。
[0032]能量消耗区域11优选由纤维复合材料组成。用于启用能量消耗设备I的临界冲击力通过能量消耗区域11的触发和配合件20的几何尺寸来确定。在启用能量消耗设备I的情况下能量消耗区域11的内壁的纤维复合材料被相对于能量消耗件10沿能量消耗区域11的方向运动的配合件20非延展地碎成纤维。优选只有能量消耗区域11的材料被沿能量消耗区域11运动的配合件20非延展地碎成纤维，所述材料构成能量消耗区域11的内壁。因此，在能量消耗的情况下，配合件20进一步移进能量消耗件10内，并且在此刮空能量消耗区域11的内部区域。在这种刮空过程中，能量消耗区域11的材料碎成纤维，其中，但能量消耗区域11的外壁不会受到损害。能量消耗区域11剩下的外壁用作导引面用于导引配合件20相对于能量消耗件10地运动。
[0033]设计为活塞的配合件20能够设计为在其面向能量消耗件10的端面21上开口的空心体。在配合件20相对于能量消耗件10运动时形成的由纤维复合材料构成的能量消耗区域11的断裂部分在此(至少部分地)被容纳在空心体的内部。这具有这样的优点，在能量消耗区域11碎成纤维时纤维复合材料的断裂部分不会到达外部。
[0034]还能够考虑(但是在此没有示出)能量消耗件10的非一体式设计，例如包括构成导引区域的导引管和由纤维复合材料构成的能量消耗区域11，所述导引管例如由纤维复合材料或者其它材料构成，所述能量消耗区域容纳在导引管中。
[0035]本实用新型尤其不局限于，配合件20设计为活塞和至少能量消耗件10的面向配合件20的区域12设计为气缸，其中，配合件20的面向能量消耗件10的区域22被能量消耗件10可收缩地容纳。例如还能够考虑，能量消耗件10设计为活塞并且至少配合件20面向能量消耗件10的区域22设计为气缸，其中，能量消耗件10的面向配合件20的区域12被配合件20可收缩地容纳。
[0036]此外还能够考虑，对于图1b中示出的实施形式，一方面能量消耗件10的外部区域，即能量消耗区域11的外壁和另一方面导引区域15通过纤维复合材料的纤维适合的定向总体上设计得要比在启用能量消耗设备I时非延展地碎成纤维的、能量消耗区域11的区域更加牢固。
【权利要求】
1.一种能量消耗设备(I)，具有能量消耗件(10)和与所述能量消耗件(10)这样地共同作用的配合件(20)，使得在超过导入所述能量消耗设备(I)内的临界冲击力的情况下所述配合件(20)和所述能量消耗件(10)通过同时消耗至少一部分导入所述能量消耗设备(I)内的冲击能量而彼此相向地相对运动，其中， -所述能量消耗件(10)具有至少一个由纤维复合材料制成的能量消耗区域(11)和用于所述配合件(20)的导引区域(15)，在所述配合件(20)相对于所述能量消耗件(10)运动的情况下所述至少一个能量消耗区域(11)至少部分非延展地碎成纤维； -在从所述导引区域过渡到能量消耗件的能量消耗区域的过渡区域内设置至少一个用于所述配合件(20)的止挡装置(14)； 其特征在于， 所述止挡装置(13)包括至少一个用于与所述配合件(20)共同作用的止挡面(14)，所述止挡面设计为在所述能量消耗件的纵向上看倾斜地延伸。
2.根据权利要求1所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，各个所述止挡面(14)由设在所述能量消耗件上的或者与所述能量消耗件相连接的凸起构成。
3.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，设置一个止挡面(14)，该止挡面设计为沿所述能量消耗件的外周方向看是封闭的。
4.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，设置多个沿所述能量消耗件(10)的外周相互间隔布置的止挡面(14)。
5.根据权利要求1所述的能量消耗设备(1)，其特征在于，所述配合件(20)设计为活塞，至少所述能量消耗件(10)的面向所述配合件(20)的区域设计为气缸，并且，配合件(20)的面向所述能量消耗件(10)的区域(22)由所述能量消耗件(10)这样伸缩式地容纳，使得所述配合件(20)的面向所述能量消耗件(10)的区域(22)的端面(21)顶到所述止挡装置(13)上。
6.根据权利要求1所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，所述配合件(20)设计为这样地在其面向所述能量消耗件(10)的端面(21)上开口的空心体，使得在所述配合件(20)相对于所述能量消耗件(10)运动时形成的由纤维复合材料构成的能量消耗区域(11)的断裂部分能够至少部分地容纳在所述空心体的内部。
7.根据权利要求5或6所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，所述导引区域(15)的内径大于所述配合件(20)的外径，使得所述配合件(20)的面向所述能量消耗件(10)的区域(22)能够伸缩式地由所述能量消耗件(10)面向配合件(20)的区域所容纳，并且所述能量消耗区域(11)的内径至少比所述配合件(20)的外径小1mm。
8.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，至少所述配合件(20)的面向所述能量消耗件(10)的区域(22)被设计为气缸，并且所述能量消耗件(10)被设计为活塞，并且，所述能量消耗件(10)的面向所述配合件(20)的区域(12)由所述配合件(20)这样地伸缩式容纳，使得所述能量消耗区域(11)的面向配合件(20)的端面(14)顶在所述配合件(20)的止挡装置(13)上。
9.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，所述能量消耗件(10)和/或所述配合件完全由纤维复合材料组成。
10.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，所述能量消耗设备设计为在轨道交通工具的底盘或者车厢结构内的冲击保护装置，或者设计为固定设备的冲击保护装置。
11.根据权利要求1或2所述的能量消耗设备(I)，其特征在于，所述能量消耗设备设计为在有轨列车的底盘或者车厢结构内的冲击保护装置或者设计成止动器的冲击保护装置。
【文档编号】B61G11/16GK204210474SQ201420373034
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】S.恩德 申请人:沃依特专利有限责任公司