铁路车能量吸收装置的制作方法

专利名称：铁路车能量吸收装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种铁路车能量吸收装置，更特别的是涉及包括一 个弹簧组件的铁路车能量吸收装置，该弹簧组件具有一个可操作排列的 弹性体弹簧元件，该弹簧元件与一个结构相结合，这个结构用于抑制所 述弹性体弹簧元件的局部受热退化。
背景技术：
已知能量吸收装置是用于铁路车的不同应用和两个主体之间的。举 个例子，能量吸收装置典型地是以可操作的方式与铁路车牵引装置相结 合排列的，用于吸收铁路车相邻端之间的力。铁路车能量吸收装置也通 常构造成侧轴承。铁路车侧轴承典型地设置在有轮转向架的中心件或枕 梁和铁路车车体的下表面之间的车体的相对的侧面上。在铁路车移动期 间，每个侧轴承充当一个能量吸收装置，并且进一步用于控制或限制铁 路车的"振荡"运动。振荡是在铁路车位于铁轨或轨道上方移动期间由有轮转向架所产 生的一种现象。每个转向架的圆锥车轮沿着正切的或者直的轨迹行进了 一段蜿蜒的路径，因为它们在车轮锥度的转向影响下不断地寻求一个中 心位置。在这种蜿蜒路径的行程中，转向架将以不稳定的方式相对于车 体围绕着由转向架枕梁的垂直中线所限定的一个轴线进行循环摇摆。当 铁路车在空载情况下以相对较高的速度行进时，比如超过45英里每小 时，振荡以及因而发生的铁路车车体的侧面或侧向位移或摆动就具有特 殊的重要性。当然，转向架也趋于相对于转向架的过渡曲线部分的车体 做半静态的摇摆或旋转。说过度的振荡能造成包含车轮的有轮转向架元 件过早地磨损就是足够的了。振荡也能够造成在铁路车车体上运输的货物被毁坏。我们知道铁路车能量吸收装置典型地使用压缩的弹性构件，像弹簧 式钢元件或者弹性块或弹性柱或弹性柱块。在钢摩擦界面上使用钢的弹 簧式钢元件在一些应用中被证实是无效的，因为尺寸和粘结问题。最近， 热塑性弹性体的不同形式已经有利地被使用，以形成为这种铁路车使用 所需的必要的力吸收特性。 一种像这样的弹性体是由本发明的受让人以"TecsPak"商标推入市场并出售的。不管如何应用，在最接近热塑性弹簧处的热量积累是一个严重的问 题。在铁路车操作期间以及这种能量吸收装置的使用期间，热量形成了 。 然而，除非这样的热量积累能够被控制，热塑性弹簧将趋于软化和变形， 因此，不利地影响了铁路车元件的可操作性能，这些性能被发现是有用 的。举个例子，当一个有轮转向架前后摇摆时，侧轴承的一个金属顶板 相对车体的下表面滑动并且跨越该下表面，金属顶板通过弹性体弹簧偏 靠在车体上。所产生的摩擦有利地产生了一个反向的扭矩，这个扭矩阻 止了摇摆运动。这种产生的摩擦也典型地造成了在顶板和车体下面之间 的界面处的过度的热量。这种热量积累经常超过热塑性弹簧的热偏转温 度。正如在此处所使用的以及贯穿全部内容所使用的那样，术语"热偏 转温度，，意味着并且指代一个温度水平，在这个温度水平下，相关的元 件不管其成分如何都趋于软化和变形。当由侧轴承和车体之间的摩擦所产生的局部热量超过其热偏转温 度时，弹性体弹簧将趋于变形，并且/或者当温度足够高的时候，就造 成了弹性体弹簧的熔化。弹性体弹簧的变形和熔化显著地减少了弹簧施 加合适预栽力的能力，并且因此減少了侧轴承的垂直悬挂特性，这反过 来导致了有轮转向架振荡的增强。转向架增强的振荡以及/或者不稳定 的循环摆动增加了铁路车的合成侧向位移/振荡，导致进一步增加热量 积累水平并进一步使弹性体弹簧退化。因此，需要并且持续期待有一种铁路车能量吸收装置，该装置具有 一个弹簧组件，弹簧组件包括以可操作的方式同一种结构相结合地排列 的一个弹性体弹簧，该结构用于阻止由于局部热量而导致的弹性体弹簧的退化。 发明内容由上面所述，提供了一种铁路车能量吸收装置，它被特殊设计以限 制局部热量对这种装置产生的不利影响。根据本发明的一个方面， 一个 铁路车侧轴承组件适合于设置在一个延长的枕梁和铁路车的车体中间。 侧轴承包括一个基座和一个顶盖或顶板，顶盖或顶板可移动地靠近和离 开基座。基座和顶盖都包括壁结构，当顶盖以可操作的方式与基座相结 合排列的时候，两者的壁结构相互结合以在侧轴承中限定出一个空腔或 空间。 一个弹性体弹簧容纳在基座和顶盖之间的空腔中，用来推进顶盖 上的表面抵靠在车体的底部。根据本发明的一个方面，基座壁结构和顶 盖壁结构每一个都被构造成能促进热量从弹性体弹簧消散离开，藉此延 长了侧轴承组件有效的有用性。弹性体弹簧优选地由热塑性弹性体制成，热塑性弹性体能够将预定 的预载或预定的力赋予側轴承组件的顶盖或顶板，以阻止有轮转向架随 着铁路车沿着轨道的运动而产生的振荡运动。在一个优选实施例中，弹 性体弹簧限定了一个通常位于中央的通孔，这个通孔开口于弹簧压缩方 向上的相对的两端。优选地，基座壁结构和顶盖壁结构每一个都构造成能限制顶盖相对 于基座纵向轴的通常是水平的位移。而且，基座和顶盖每一个都构造成 能允许顶盖相对于基座移动，同时阻止它们之间的旋转。在一个优选实施例中，基座壁结构具有一个靠近其自由端的不完整 的结构。在一种结构中，基座壁结构仅仅包含基座壁结构的一个自由端边界的大约30%到大约70%。更特别地，基座壁结构优选地限定了排 列在侧轴承纵向轴的相对的侧边上的开口 ，这些开口与顶盖壁结构上的 开口相协作，以允许空气流动到侧轴承内部，围绕着弹性体弹簧，并且 最后从空腔中流出，藉此将热量从弹性体弹簧中排出，藉此延长了侧轴 承组件有效的有用性。优选地，由顶盖壁结构限定的开口从顶盖的一个平的表面伸出并且 距离壁的自由端有一个距离，这个距离经测量是顶盖的平表面和顶盖的壁结构自由端之间的测量距离的35%到60%。而且，在一个优选实施 例中，与顶盖的表面接合的平面车体被构造成能促进热的自由对流和强 迫对流离开弹性体弹簧可操作地设置于其中的空腔。在弹性体弹簧具有中央通孔的那个实施例中，基座和顶盖至少有一个提供有一个导件，用以积极地设置弹性体弹簧相对于其它侧轴承元件的位置。此外，基座和顶盖至少有一个顶部，用于限制顶盖逼近基座的运动，藉此控制在制铁路车侧轴承操作期间弹簧的压缩。根据另一方面，提供有一个弹簧组件，该弹簧组件包括一个弹性体弹簧，弹性体弹簧的延长轴线限定了所述弹簧组件的一个纵向轴线，并 且弹性体弹簧具有一个与之可操作地结合排列的绝热体或空气间隔，用以限制传导性热量传递到弹簧上。绝热体限定了弹簧组件的一个端部， 并且构造成能引导空气以通常垂直于弹簧纵向轴线的方向横穿，藉此促 进对流的热传递离开弹性体弹簧，藉此延长所述弹簧组件的有用性。 由这个公开内容的理解可以知道，提供与一铁路车弹簧组件相结合热塑'i:弹簧的任意形:或i;计。；在一个5优选"施例;，热塑性弹性体弹簧具有一个位于相对端部之间的通常是圆柱状的结构。优选地，弹性体 弹簧限定了一个开口的端部凹穴，凹穴紧邻着绝热体排列。在一个最优选的形式中，弹性体弹簧具有一个通常位于中央的孔， 这个孔开向于弹性体弹簧的相对端部。而且，在一个优选的形式中，绝 热体同样提供有一个开向相对端部的位于中央的通孔。绝热体优选地是由尼龙或者其它合适的热塑性材料制成，这些材料 具有相对较高的冲击强度和较低的热传导性。说用于形成绝热体的材料 具有比形成弹性体弹簧的弹性体显著要高的热偏转温度就是足够的了 。 在一个优选实施例中，绝热体通常包含弹簧组件相对端部之间距离的大 约1/5到大约1/20。在一种形式中，绝热体包含间隔的并且通常是平行 的表面，表面之间限定了一段距离，这段距离是大约0.250英寸到大约 l.O英寸之间。绝热体优选地提供有用于将绝热体可操作地紧固到弹性体弹簧上的结构。为了方便弹簧的装配，并且进一步确保弹簧组件同发现有用性的铁路车元件之间适当的配合，绝热体优选地用颜色编码，用以可视地 指示出与其可操作地结合排列的弹性体弹簧的确定的特性。在一种形式中，绝热体的一个自由端包括一系列以统一的形式彼此 相关排列的突缘或突扣，这样相邻突扣的相对的侧边就限定了位于它们 之间的通道。在相邻突扣之间限定的通道通常与弹簧组件的纵向轴线呈 垂直关系横穿地延伸。优选地， 一系列突扣的自由端相结合，以限定出 一个通常是平的表面，突扣的自由端选择性地包含弹簧组件的一个自由端的表面面积的大约30%到大约75%。在一个实施例中，突扣通常包 含绝热体的通常是平行的表面之间距离的大约3/8到大约3/4。作为选 择， 一系列突缘或突扣从一个金属板突出，并且与之可操作地结合，用 以促进热量传递离开弹性体弹簧。根据另一方面，用于吸收能量的装置包括一个基座，该基座适合于 同两个主体之一可操作地结合排列。这种装置进一步包括以可操作的方 式并且通常是同轴地安装在基座上的一个构件。这种构件限定了一个表 面，这个表面适合于同两个主体的另一个可操作地结合排列。这种装置 进一步包括一弹簧组件，该弹簧組件适合于设置在基座和用于吸收能量 的构件之间，被吸收的能量是通过所述第一主体和所述第二主体之一或 通过这两者而赋予到所述装置中的。弹簧组件包括一个弹性体弹簧和一 个绝热体，该绝热体限定了弹簧组件适合于与所述构件紧邻地设置的那 个端部，并且其中绝热体适合于抑制传导性热量从这种构件传导到弹性 体弹簧中。而且，绝热体被构造成能引导空气在绝热体和所述构件之间 的界面处横穿，藉此促进对流的热量从弹性体弹簧与所述构件紧邻的那 个端部传递出去，这样就延长了弹簧组件的有用性。仍然根据本发明的另一个方面，提供有一个弹性体弹簧组件，弹性 体弹簧组件包括一个伸长的热塑性弹簧，热塑性弹簧具有第一和第二同轴间隔的端部以及相对于弹簧的第一端排列的一个嚢状物。如我们所知，在施加到热塑性弹簧局部区域的反复热循环的作用下，并且在250华氏度时，某些弹性体会趋于变形。同样地，嚢状物的目的是阻止由于施加到热塑性弹簧上的反复的热量循环而导致弹簧第一端的退化和径 向偏移。在一个优选的形式中，嚢状物包括一个封闭带，封闭带沿着热塑性 弹簧的纵向同轴地延伸一段距离。如本领域有经验的技术人员所知，封 闭带的轴向距离沿着弹性体弹簧的一个外表面延伸，在弹性体弹簧的操 作特性从最小化到最大化过程中允许封闭带保持有效，以实现预期的目 的。仍然根据本发明的另一个目的，提供有一个弹簧组件，弹簧组件包 括具有预定的负载偏转特性并且设置在两个主体之间的一个弹性体弹 簧。弹簧组件进一步包括一个嚢状物，用于阻止弹性体弹簧相关联的局 部部分在暴露于热偏转温度以后变形，藉此帮助弹性体弹簧保持其预定 的负载偏转特性，而弹性体弹簧的变形通常会造成弹簧性能变形或退 化。当用于吸收能量的装置被设计成铁路车侧轴承的时候，在弹簧组件上的封闭带向着弹簧的适于暴露在增加的热量水平上的那个端部排列，增加的热量水平通常是在铁路车侧轴承的操作期间产生的。同样地，封闭带阻止了弹簧的暴露于热量下的那个端部由于铁路车上的有轮转向架的"振荡"运动而变形。当能量吸收装置被构造成铁路车侧轴承的时候，并且进一步着手解 决弹性体弹簧的热偏转问题，除了具有被封闭带环绕的弹簧一端以外，侧轴承的基座和顶盖还优选地构造成上面所描述的那样，以允许热量进 入到弹性体弹簧设置于其中的空腔，在弹簧周围流通，并且最后从侧轴 承中流出，以消散积累的热量，并且因此延长铁路车侧轴承的有用寿命。因此，本发明的一个目的是提供一种铁路车能量吸收装置，该装置 被设计成可以限制局部热量对这种装置的不利影响。本发明的另一个目的是提供一种弹性体弹簧组件，该组件包括一个 弹性体弹簧，该弹性体弹簧包括用于抑制弹簧由于热而产生退化的结 构。本发明的再一个目的是提供一种弹性体弹簧组件，该组件被设计成能提供可预定的负栽特性并且被构造成能保持弹簧的结构以便于持续 地提供这种可预定的负栽特性，尽管在弹簧组件操作期间运转的热量施 加到该组件上。本发明的另一个目的是提供一种弹性体弹簧组件，该组件被设计成能限制弹性体弹簧的物理变形，尽管反复暴露在热偏转温度下通常会造 成弹性体弹簧的热变形。本发明的再一个目的是提供一种包括一个弹性体弹簧的装置，该弹 性体弹簧适合于吸收并且返还两个主体之间的能量，并且其中一个绝热体同弹性体弹簧的一端可操作地结合排列，并且容易限制热量传递到弹 性体弹簧的这一端，这种热量的传递是通过引导空气横穿绝热体同所述装置与之接触的那个可移动主体之间的界面来实现的，因此促进了传导 性热量从弹性体弹簧与可移动主体最接近的那个端部传导出去。本发明的再一个目的是提供一种铁路车侧轴承，它包括一个弹性体 弹簧，用于将一顶盖弹性地推进并抵靠在铁路车的一下表面上并且开始 与之滑动接触，并且其中侧轴承的基座和顶盖上的壁结构彼此相关构 建，因此促进热量对流离开弹性体弹簧，因此延长了铁路车侧轴承的有 用性。本发明的再一个目的是设计一种铁路车侧轴承，以便于与之相结合 排列的一个弹性体弹簧被保护不受热损坏，这种热损坏是由侧轴承安装 于其上的有轮转向架的振荡运动所产生的。本发明的另一个目的是提出一种利用了一个弹性体弹簧的经济的 并且具有有效成本的铁路车侧轴承，其中的弹性体弹簧被保护不受热损的。 、、 ' 、、 口口 、 J -本发明的这些目的以及其它目的和目标在随后的详细描述、所附的 权利要求以及附图中被更加充分地描述。


图l是铁路车有轮转向架一部分的上平面图，该有轮转向架包括体现了本发明主旨的 一个能量吸收装置的 一种形式；图2是图1所示的能量吸收装置在图1所示位置旋转90。后的放大 的上平面图；图3是沿图2的3-3线的剖视图；图4是图2所示的能量吸收装置的透视图；图5是用于铁路车的能量吸收装置或弹簧组件的作为 一种选择形式 的侧向正^L图；图6图5所示的弹簧组件的放大的上平面图； 图7沿图6的7-7线的放大的剖视图；图8是用于图5所示的弹簧组件的作为一种选择的绝热体的部分剖 视图；图9是用于铁路车的能量吸收装置或弹簧组件的另一种选择形式的 侧向正视图；图10是图9所示的弹簧组件部件彼此相互分离的透视图； 图11是图9所示的弹簧组件的上平面图； 图12是沿图10的ll-ll线的放大的剖视图。
具体实施方式
本发明能容许多种形式的实施例，并且将展示且随后对本发明的优 选实施例进行描述，通过理解，本发明所公开的内容被认为是提出了本 发明的范例，这些范例不是为了将本发明限制在所解释和描述的特殊实 施例中。现在参考附图，其中在全部附图中同样的参考数字指代同样的部 件，图l展示了一个铁路车能量吸收装置，该装置由参考数字10概括 地确定。所述铁路车能量吸收装置10在没有转移或者脱离本发明真正 精神和范围的情况下可以釆取无数种不同的形状。在一个实施例中，所 述铁路车能量吸收装置10作为安装在铁路车12上的 一个铁路车侧轴承 10被展示(图3)。更特别地，所述侧轴承10是安装在一个有轮转向 架14上并与之可操作地结合，该转向架形成轮副15的一部分，轮副15 允许铁路车辆或铁路车12沿着轨道T并在其上行驶。众所周知，侧轴 承10是安装在部分图示的一个横向设置的枕梁16上，枕梁16具有一个纵向轴线17并构成所述有轮转向架14的一部分，用来操作地支撑铁 路车车体18的一个侧面和一个端部(图3),车体18构成铁路车12 的一部分。本发明并不重点考虑所述侧轴承10的外部结构。图示的侧轴承10 只是用于解释目的。然而，本发明的主题和教导同样可以应用于其它形 式和形状的侧轴承。转向图2，侧轴承10包括一个基座或机壳20，能 相对所述基座20大体上同轴移动而排列的 一个顶盖或元件40,以及在 所述基座20和所述顶盖40之间可操作地设置的一个弹簧组件50(图3)。如图2所示，用于解释目的而图示的所述侧轴承10的基座20优选 地是由金属构成，并且包括一个基座32,该基座结构上适合于通过任意 合适的装置来与枕梁14连接，比如通过螺栓或类似物。在解释性实施 例中，基座32包括完全相反的开口或孔32a和32b，它们允许合适的 紧固件穿过其中竖着延伸，用以将基座32紧固，并且因此将基座20紧 固到枕梁16上。优选地，基座30上的开口 32a和32b沿着轴线33排 列，因此当基座20被紧固到枕梁16上时轴线33通常垂直于或者正交 于枕梁16的纵向轴线17。在图示的实施例中，基座20进一步包括从基座30延伸的壁结构34, 以为基座20确定一个轴线35 (图3)。壁结构34优选地具有通常的圆 形横断面结构，并且限定了一个空的或开口的间隙空腔36，弹簧组件 50容纳在该空腔内部。如图3所示，优选地提供有一个弹簧导件或凸起 38，并且设置在基座32的中央，位于基座20的空腔36内部。而且， 弹簧导件38优选地限定了 一个平面或者止块39。像基座20—样，顶盖或元件40优选地是由金属制成，并且适合于 相对基座20可伸缩地移动。顶盖40的一个顶板42具有一个通常的平 面结构，用于同车体18的下面或者表面摩擦地接合并且建立金属对金 属的接触。在解释性实施例中，顶盖或元件40包括壁结构44，该壁结 构44悬垂于顶板42，优选地是与之形成一个整体，从而确定了一个轴 线45，这个轴线通常与基座20的轴线35同轴地延伸。如图所示，顶盖 40的壁结构44具有通常的圆形横断面结构，并且限定了一个空的或开口的间隙空腔46。在解释性实施例中，基座壁结构34和顶盖壁结构44 被构造得可以相互补充并且可以可操作地相互协作，以将弹簧组件50 围绕并容纳于其中。可以理解，如果基座20的壁结构34被设计成不同 于通常的圆形横断面，那么顶盖或元件20的壁结构44的横断面形状也 将同样地改变。在解释性实施例中，顶盖或元件40也包括在中央设置的、位于空 腔46内部的、并且悬垂于顶板42的下表面47的一个弹簧导件或凸起 48。优选地，弹簧导件48优选地限定了一个平面或者止块49，该平面 或者止块49相对于基座20上的止块39面对面地设置。像所有的侧轴承一样，弹簧组件50的形态结构能够在不破坏或者 偏离本发明的精神和范围的情况下与用于示范性目的而解释的形式有 所不同或者有所改变。在解释性实施例中，弹簧组件50限定了一个中 心轴，并且包括一个成型的、弹性可变形的热塑性弹性元件52，元件 52的结构适合于在基座20和顶盖或元件40之间提供一种插入。作为例 子而在图3中图示的热塑性元件52优选地包括一个垂直伸长的、位于 相对端或相对表面54和56之间的通常是圆柱形的结构。如图所示，弹 性元件52限定了一个通常位于中央的孔或通孔58,通孔58在相对端向 表面54和56敞开。然而，应该理解，热塑性弹性元件52也能够是实 体结构。而且，弹性元件52能够形成与共同受理的专利号为5868384 的美国专利所公开的结构相类似的复合结构；该结构可应用的部分在此 合并以供参考。说热塑性弹性元件52能够由若干种弹性材料制成就已经足够了。 优选地，热塑性弹性元件52由共聚醚聚合体弹性体制成，并且杜邦公 司(DuPont)以HYTREL商标出售。然而， 一般来讲，HYTREL弹 性体具有的固有物理属性使得它不适合制造弹簧。然而，申请人的受让 人很容易地发现在把HYTREL弹性体制成合适的结构以后，就有可能 有利地把类似弹簧的属性赋予弹性体元件。共同受理的D.G.安德森的专 利号为4198037的美国专利更好地描述了上面提到的聚合体材料及其形 成工艺，并且在此合并以供参考，已达到可应用的范围。当用作弹簧的时候，热塑性弹性体元件52具有一个弹性，弹性的拉伸率大于1.5到1。 弹簧组件50的目的是设置顶盖40的顶板42相对于基座20的位置， 并且形成一个预定的预载或悬浮力，因此推动板42向着与车体18的下 表面发生摩擦接合的方向移动。在顶盖或元件40上的预载或悬浮力在 车体18趋于摇摆的时候允许将力的吸收传给侧轴承10，比如当围绕车 体18的水平轴振荡的时候，此外还抑制了有轮转向架14相对于车体18 的振荡运动。在铁路车辆12的行进期间，有轮转向架14自然地围绕转向架的垂 直轴振荡或者摆动，因此，在侧轴承顶盖或元件40的顶板42的内表面 和车体18的下表面并且沿着这些表面建立的摩擦滑动因此产生了显著 的甚至是过度的热量。如我们所知，当在侧轴承10的内表面和车体18 的下表面的热量超过了热塑性元件52退化的热偏转温度时，热塑性元 件52产生了变形甚至熔化，因此不利地影响了由弹簧组件50提供的预 定的预栽特性。因此，本发明的一个方面涉及构建能量吸收装置10来促进能量从 弹性体弹簧组件50消散，并因此延伸了装置10的有用性。更加特别的 是，并且如图3和图4所示，基座20的壁结构34限定了开口 60和62， 开口 60和62设置在由基座20限定的纵向轴心35的相对的侧边。特别 地，由基座20限定的开口 60、 62通常相对于彼此呈一直线设置，并且 沿着轴线64延伸，轴线64通常垂直于基座20的轴线35。每个开口 60、 62优选地由一个沟槽确定，这个沟槽开口于壁结构34的自由端并且远 离自由端延伸，并且在一个示范性实施例中具有相对的通常是平行的边 66和68。同样地，壁结构34的自由端边界具有一个不完整的结构。这 是为了促进气流进入到侧轴承IO中并从中流出，由开口 60、 62的相对 边66、 68之间所限定的总的面积累积起来测量仅仅是由在基座20上的 壁结构34的自由端边界所限定的总面积的大约35%到70%。能量吸收装置10的顶盖40以可以对基座20的通气结构进行补足 的方式构造，藉此允许空气进入到侧轴承10中，并且流向弹簧组件50 的热塑性弹簧元件52，围绕着热塑性弹簧元件52,并且最终从側轴承IO中流出。如图2、图3、图4所示，侧轴承顶盖40的壁结构44限定 了一对开口 70和72，开口 70和72i殳置在顶盖40的轴心45的相对的 侧边上。由顶盖40限定的开口 70和72通常相对于彼此呈一直线设置， 并且以可以对基座20中的开口 60、 62进行补足的方式构造。特别地， 尽管构造得能促进热量从侧轴承10中转移，基座20的壁结构34和44 以及顶盖40分别构造得能够彼此合作，并且强度足够以在侧轴承10操 作期间限制顶盖40相对于侧轴承10的纵向轴线的移动。如图2和图4所示，由侧轴承顶盖40限定的开口 70、 72优选地远 离顶盖40的顶板42延伸到距离壁44的自由端有一个距离，这个距离 经测量是顶板42的上表面和壁结构44的自由端之间测量距离的35%到 60%。如图3所示，由顶盖或元件40所限定的通风口 70、 72的一部分 优选地开放于侧轴承顶板42,藉此促进侧轴承10的对流冷却。根据本 发明的一个方面，说能量吸收装置的冷却可以通过设计能导致热量经自 由对流而排出弹性元件52以外的侧轴承结构从而实现就是足够的了， 这个自由对流是建立温度梯度以及/或者由铁路车移动而产生的热量离 开弹性元件52的强制对流的基础之上的。在示范性实施例中，侧轴承基座20和顶盖40确定了共同操作的机 构，通常由标号80确定。所述共同操作的机构的目的是保持在顶盖40 中的开口 70、 72与在基座20中的开口 60、 62可以交流地发生关系， 藉此允许自由的气流进入到侧轴承10中并且流向弹性体弹簧组件50， 围绕着弹性体弹簧组件50，并且最终从弹性体弹簧组件50以及侧轴承 IO中流出，藉此促进加速的热交换。如我们所知，所述共同操作机构80可以采取很多种形式和形状来 完成期望的目的。在示范性实施例中，如图2、图3、图4所示，共同 操作机构80包括一对伸长的槽或沟槽82和83,它们设置在基座壁结构 34在直径上相对的边上并且从相对边上凸出。像这样的槽或沟槽82和 84适合于滑动地容納合适形状的键或凸起92和94，凸起92和94各自 地限定在顶盖壁结构44的直径上相对的边上，并从相对的边上凸出。本发明的另一个目的涉及为铁路车能量吸收装置提供一个热保护的弹簧组件150。如图5所示，弹簧组件150限定了一个中心轴151并 且包括一个弹性体弹簧或构件152以及一个绝热体或空气间隔155，绝 热体或空气间隔155可操作地紧固到弹簧元件152上并且限定了弹簧组 件150的一个端部。绝热体155的目的是减少传导性的热量转移到弹性 体弹簧组件或元件152上，而且促进对流的热传递离开弹簧或构件152。 说弹性体弹簧或构件152实质上并且在结构上与上面所描述的弹簧 或构件52相似就足够了。与上面所描述的弹性体弹簧或构件52同样的或功能类似的弹簧或构件150的元件通过一些参考数字来指定，这些参 考数字与弹簧或构件的除了这个实施例以外的其它实施例中所使用的参考数字是同样的，只是使用了 IOO这个序列。在弹簧组件150的这个形式中，弹簧或构件152的端部适合于与热 源相邻排列，这个热源具有绝热体155可操作地紧固其上。当弹簧组件 150被排列成与一个能量吸收装置，比如上面描述的铁路车側轴承，可 以操作地结合在一起的时候，绝热体155就必须具有两个重要特性。首 先，绝热体155必须限制热量通过其中进行传递。第二，绝热体155必 须具有足够的强度和耐用性，以抵抗施加于其上的机械循环载荷和沖击 载荷。具有比弹性体弹簧152的热偏转温度高的热偏转温度、较低的热 传导率、相对较高的冲击强度以抵抗机械循环载荷和冲击载荷的尼龙材 料看起来是能提供有利的性能特性的一种材料。当然，其它具有相似特 性的材料，比如塑料，用作绝热体155也同样是足够的。绝热体155的结构依赖于不同的因素。首先，弹性体弹簧152的构 造能够影响绝热体155的结构。笫二，绝热体155相对于车体和弹性体 弹簧152之间的界面的布置也能进一步影响绝热体155的结构。当弹簧组件150被排列成与一个能量吸收装置，比如上面描述的铁 路车侧轴承，可以操作地结合在一起的时候，绝热体155就设置在顶板 42的下边或下表面47 (图2)与弹性体弹簧152的端表面154之间。如 图所示，绝热体155具有一个圆形的盘状结构，它的直径通常等于或稍 微大于弹性体弹簧或构件152的端表面154的直径。绝热体155优选地 构造有一对通常是平行的并且通常是平面的或平坦的表面157和159。当绝热体155可操作地紧固到弹性构件152上以形成弹簧组件150 时，绝热体表面157优选地紧邻弹性体弹簧或构件152的表面154,而 为弹簧组件150限定了 一个暴露的端表面的表面159被推进抵靠在侧轴 承顶板42 (图2 )的下面或下表面47上。优选地，表面157和159以 足以抑制热量向弹簧元件152上传递的一段距离最小地间隔开，同时将 弹簧高度最大化。在一种形式中，表面157和159间隔开一段距离，这 段距离的范围是大约0.250英寸到大约l.O英寸之间。在最优选的形式 中，绝热体155包含弹簧组件150的两端之间距离的大约1/5到大约 1/20。如图6所示，绝热体155的自由端优选地包含一系列突缘或突扣 163,它们通常以统一的形式彼此相关排列并且相互结合，以为弹簧组 件150确定出一个通常是平的表面端159。优选地，突缘或突扣163的 自由端选择性地包含表面159的总表面面积的大约30%到大约75%。 在一个优选的形式中，将突缘或突扣163这样构造，使得它们的高度包 含表面157与159之间距离的大约3/8到大约3/4，看起来有利地抑制 了热量向弹性体弹簧152传递。特别地，突缘或突扣163彼此相关排列使得多个气流引导通道165 被限定在紧邻的突缘或突扣163的相对边之间。如图所示，气流引导通 道165开口于绝热体155的侧边，并且通常垂直于弹簧组件150的中心 轴151延伸。同样地，通道165被构造得能通过引导气流在绝热体155 和元件或顶盖40的接合表面42之间的界面横穿从而促进热量交换，藉 此促进从弹性体弹簧152的一个端部进行对流的热传递，以延长弹簧组 件150的有用性，弹性体弹簧152的这个端部与热产生源相邻排列。如 我们所知，空气间隔155减少了弹簧构件152对热的暴露。为了抑制热塑性绝热体155相对于弹性体弹簧152的移动，热塑性 绝热体155可操作地紧固到弹簧构件152上。如图7所示，热塑性绝热 体155优选地具有结构171，结构171用于将热塑性绝热体155积极地 紧固到弹性体弹簧构件152上。当然，作为对结构171的另一种选择， 热塑性绝热体155可以粘贴地紧固在弹簧构件152的端部154上。而且，从热塑性绝热体155以及弹性体弹簧152分离开但却经过它们而且与它 们接合的一个装置可以作为选择而使用，用来可操作地将热塑性绝热体 155紧固到弹性体弹簧或构件152上。如图7所示，弹簧152限定了至少开口于弹簧构件152的端表面154 的一个孔或凹穴158。在一种形式中，用于将热塑性绝热体155积极地 紧固到弹性体弹簧构件152上的结构171包括一个管或凸起173，管或 凸起173优选地与绝热体155形成一体，并且从绝热体155的表面157 通常垂直地伸出并且离开突缘或突扣163。管或凸起173的横断面形状 尺寸优选地能与由弹簧构件152限定的凹穴或孔158相配合，并且同轴 地伸入到凹穴或孔158内。而且，为了阻止同弹簧152无意中的分离， 管或凸起173朝着其自由端方向提供有径向的结构或尖头175，尖头175 积极地与孔或凹穴158的的内表面接合，接合的方式是能积极地保持绝 热体155可操作地与弹性体弹簧或构件152相结合。优选地，在绝热体155上的凸起173限定了一个中空的通道177， 通道177允许顶盖40上的导件48穿过其中延伸并进入到弹簧构件152 的孔或凹穴148内部，藉此，影响弹簧组件152相对于铁路车能量吸收 装置的保持元件的积极的布置。而且，用于制造绝热体155的材料可以 标上有颜色的编码，用来容易地辨别与之可操作地结合的弹性体弹簧组 件150的预定的特性。图8解释了绝热体的一个作为选择的实施例，这个实施例通常由参 考数字155，确定。绝热体的这个作为选择的实施例包括一系列突缘或突 扣163，，它们实质上与上面所述的突缘或突扣163相似。在间隔155， 上的突缘或突扣163，彼此相关排列，这样就提供了一系列位于相邻凸缘 的侧边之间的空气引导通道165，，通道165，通常垂直于弹簧组件150， 的中心轴延伸。然而，在这个实施例中，突缘或突扣163，从金属板180 伸出，并且可操作地紧固到金属板180上。突缘或突扣163，能够以任意 合适的方式紧固到金属板180上，比如图示的但只是一个示范性的通过 配合螺紋紧固的稳妥的形式。作为选择，凸缘163，能够模制到金属板 180中。使用金属板作为绝热体155，的一部分促进了热量的消散，离开弹性体弹簧或构件152的最接近热源设置的那一端。在这个实施例中， 金属板180限定了与结构171类似的结构181,用于将绝热体155，可操 作地紧固到弹性体弹簧或构件152，上。如图9所示，根据另一个特征，为铁路车能量吸收装置提供了一个 弹性体弹簧组件250。弹簧组件250限定了一个纵向轴251并且包括连 同一个嚢状物261 —起的一个热塑性弹簧或构件252,用于阻止弹性体 弹簧252因为施加到弹性体弹簧或构架252的局部区域上的反复的热循 环而退4t。用于弹簧组件250的弹簧或构件252实质上并且在结构上与上面所 述的弹簧52类似。而且，像弹簧52—样，弹簧元件252具有与之结合 的可预定的负载偏转特性。与上面所描述的弹性体弹簧52同样的或功 能类似的弹簧的元件252的元件通过一些参考数字来指定，这些参考数 字与弹簧或构件的除了这个实施例以外的其它实施例中所使用的参考 数字是同样的，只是使用了 200这个序列。如图9所示，说热塑性弹簧构件252具有两个相对的端部254和256 就是足够的了 。弹簧组件250的嚢状物261可操作地与弹簧或构件252 的承受反复热循环的那个端部相结合。嚢状物261的结构依赖于不同的 因素。首先，弹性体弹簧252的构造能够影响嚢状物261的结构。第二， 弹黃252的轴向长度，即，弹簧252的相对端部254和256之间的轴向 距离，也能进一步影响嚢状物261的结构。在一种形式中，嚢状物261包括一个封闭带263，封闭带263沿着 热塑性弹簧承受反复热循环的局部区域的外表面同轴地伸出。带263由 热偏转温度显著大于热塑性弹簧元件或构件252的热偏转温度的材料制 成。举个例子，带263可以由注塑塑料或者由具有通常统一厚度的合适 的金属材料制成，金属材料的厚度范围优选地在大约0.062英寸到0.375 英寸之间。优选地，带263围绕着弹簧组件250的纵向部分有一段距离， 这个距离的范围是弹簧元件252的两端254、 256之间测量距离的大约 10%到大约35%。作为选择，带263从热塑性弹簧元件或构件252暴露 于反复的热循环的那个端部伸出一个距离，这个距离的范围是在大约0.250英寸到大约2.0英寸之间。在图9所示的示范性实施例中，热塑性元件或弹簧252在相对端254 和256之间具有通常是圆柱形或桶状的结构。同样地，如图10所示， 封闭带263具有一个环形结构。转向图11，在示范性实施例中，封闭带 263的尺寸允许带253沿着热塑性弹簧元件或构件252的周围舒适地与 其配合，藉此可以以可操作结合的方式排列。换句话说，封闭的环形带 263的直径稍微小于热塑性弹簧元件或构件252的那个端部的直径，藉 此可以以可操作结合的方式排列。在带263位于热塑性构件252的那个端部周围以此实现可操作结合 的排列以后，封闭带263在其周围配合的构件252被压缩。构件252和 带263的压缩提供了双重目的。首先，正如上面提到的D.G.安德森的美 国专利4， 198， 037所详细描述的那样，形成构件252的材料的压缩有 利地将类似弹簧的属性赋予构件252。第二，构件252和在其周围配合 的封闭带263的压缩将封闭带263可操作地紧固到弹性体弹簧构件252 上。特别地，如图9和图12所示，在构件252和环形带或环263压缩 以后，带263的一个暴露边缘或自由边缘265通常与热塑性弹簧元件或 构件252的端部254共面。同样地，被嚢状物261环绕的热塑性弹簧元 件或构件252的那个局部区域或面积虽然暴露在反复的热循环下，但仍 将保持适当的形状和结构，并且能阻止熔化或变形以及损失它的负载偏 转特性。而且，如图9、图11和图12所示，弹簧252和环形带263的压缩 导致带263的中央部分从弹簧元件252向外径向地凸出。带或环形环状 物263像这样的变形在压缩力从弹簧元件252和环形带263移开以后仍 然保持。如我们所知，环形带263的变形的结构减少了由嚢状物261围绕的 热塑性弹簧或元件252的区域的"死区"。换句话说，环形带263的变形 允许弹簧元件252的那个部分与嚢状物261可操作地结合，以在确定弹 簧组件252的可操作特性的时候保留可操作的有效性和考虑。应该理解，上面描述的那些结构特征的任意一种或者任意结合可以结合铁路车能量吸收装置来实施，藉此能够在将弹性体弹簧元件或构件 具体化的一个弹簧组件的局部区域上有利地减少有害的热退化。根据一 个方面，用于能量吸收装置的基座被构造得能够促进热量从弹性体弹簧 元件安装于其中的结构空腔中消散并且离开能量吸收装置，藉此延长了 这种装置的有用性。在能量吸收装置被构造成一个侧轴承的实施例中， 围绕着弹簧组件的基座和顶盖每一个都构造有排气孔或开口 ，优选地保 持彼此流通，藉此允许空气流动到容纳了弹性体弹簧元件的空腔中，允 许空气围绕着并且在弹性体弹簧元件周围以冷却或者降温的方式流动， 并且最后允许空气从空腔中流出，藉此将热量从弹性体弹簧元件中排 出，以便于延长弹性体弹簧元件的有用性，并且因此带来侧轴承的有用 性延伸。当构造成一个侧轴承时，顶盖的顶板优选地进一步通风，以促 进热量从容纳了弹性体弹簧元件的空腔中自由对流。尽管只是延伸了弹簧组件总距离的大约1/5到大约1/20,绝热体的 主要功能还是通过抑制由于安装了弹簧组件的有轮转向架的"振荡"运 动而产生的传导性热传递，从而保护弹簧组件的弹性体弹簧元件抵抗受 热损坏。特别地，这种绝热体提供了筒单化的且具有成本效率的设计， 该设计用于保护弹性体弹簧元件抵抗局部热损害，并且因此带来的对弹 簧组件的保护。此外，绝热体优选地紧固在弹性体弹簧元件上以阻止它 们之间的分离，藉此方便了存货以及适当的使用。绝热体的一个特征涉及在弹簧组件的那一端提供一系列通道，用于 引导空气橫穿弹簧组件和热源之间的界面，藉此将热量从弹性体弹簧与 热源紧邻或最近的那个端部驱散。当使用自己来提供有益结果的时候， 橫穿绝热体的一个端部延伸的空气通道在这种绝热体同一个弹性体弹 簧组件以可操作结合的方式排列时提供了特殊的优势，该弹性体弹簧组 件容纳在能量吸收装置结构内部，该能量吸收装置以上面描述的方式通 过促进弹性体弹簧组件的暴露于局部热积累的那一端的对流的热传递 从而实现通风。而且，由合适的塑料或尼龙材料形成绝热体能容易地允许对绝热体 进行有颜色的编码，藉此辨别与之可操作地结合的弹性体弹簧组件的特殊特性。此外，给绝热体提供了一系列突缘，这些突缘相对于彼此以预 先安排的间隔模式设置，这样减少了绝热体的总重量。如果希望，可以 使用一个金属板来安放绝热体的突缘，藉此进一步将传播的热从弹性体 弹簧组件的所述端部传递出去。根据另一方面，提供了用于在两个主体之间吸收并返还能量的弹簧 组件。弹簧組件包括一个弹性体弹簧，该弹性体弹簧具有可操作地与弹 簧的承受由反复热循环而导致的局部变形和退化的那个端部相结合排 列的一个嚢状物或封闭环。如我们所知，用于弹簧组件的弹性体弹簧具 有预定的负栽偏转特性。嚢状物的目的是阻止弹性体弹簧的相关联的局 部部分在暴露于热偏转温度下以后发生变形，热偏转温度通常会造成弹 簧性能变形或退化，通过嚢状物来帮助弹性体弹簧保持预定的负载特 性，而弹簧就是为这个负载特性而设计的。为了限制用于弹簧组件的"死区"特性，嚢状物或封闭环在弹簧组件 相对的两端之间延伸一个有限的轴向距离。换句话说，嚢状物或封闭环延伸弹簧组件总的轴向长度的大约10%到大约35%。而且，嚢状物或 封闭环优选地设计成在弹簧组件压缩下变形，藉此进一步减少与弹性体 弹簧组件相关联的任何"死区"。从前述内容可以很容易地认识并注意到在没有脱离本发明新颖概 念的精神和范围的情况下，能够实现无数修改和变化。应该知道所公开 的内容旨在提出本发明的范例，这些范例并不是意图将本发明限制在图 示的特殊实施例中。公开的内容旨在通过所附的权利要求覆盖落入本发 明精神和范围之内的所有这样的修改和丰富的变化。
权利要求
1.一种用于铁路车辆的侧轴承组件，包括具有壁结构的基座；顶盖，所述顶盖设置用于相对于所述基座基本上同轴地移动，并且具有基本是平的表面，所述基本是平的表面具有悬垂于其上的壁结构；弹性体弹簧，容纳在由所述基座和所述顶盖可操作地限定的一个空腔内；并且其中所述顶盖的壁结构的至少一部分和所述基座限定有彼此相通的开口，以促进热量从所述空腔中消散并且从所述弹性体弹簧中排出，因此延长了所述侧轴承组件有效的有用性。
2. —种用于铁路车辆的侧轴承组件，包括 具有壁结构的基座，所述壁结构从所述基座的底座向上延伸，所述基座的所述壁结构限定了顶部开口的空腔，并且其中所述基座的底部具有开口；弹性体弹簧，容纳在所述基座的所述顶部开口的空腔内；以及 顶盖，所述顶盖设置用于相对于所述基座基本上同轴地移动，并且 具有基本是平的表面和从所述基本是平的表面悬垂的壁结构，所述顶盖 上的所述基本是平的表面被所述弹簧弹性地压在所述铁路车辆的下侧， 并且其中所述顶盖具有至少部分地由顶盖的壁结构限定的至少两个开 口 ，由所述顶盖限定的所述开口基本上不被所述铁路车辆的下侧阻挡， 从而在所述基座的底部和所述顶盖的开口之间限定了空气通道，以促进 热量从所述所述空腔中消散并且从所述弹性体弹簧排出，因此延长了所 述侧轴承组件的有用性。
3. 如权利要求2所述的侧轴承组件，其中，由所述基座限定的开 口延伸到基座的至少一部分壁结构和底部中，所述基座还包括径向延伸 的有孔的安装部分，所述安装部分中的孔沿着一轴线对齐，且其中所述 基座的底部中的至少一部分开口设置成相对于所述轴线基本上成法向 关系。
4. 如权利要求2所迷的侧轴承组件，其中所述基座和顶盖限定了 用于阻止所述顶盖相对于所述基座旋转的配合结构。
5. —种适于布置在铁路车辆的枕梁和车体之间的侧轴承组件，所 述侧轴承组件包括具有侧壁结构的基座，所述侧壁结构从所述基座的底座向上延伸， 所述基座构造有带孔的安装部分，以允许所述基座固定到所述枕梁上， 所述安装部分上的孔沿着一基本上平行于所述铁路车辆纵向轴线延伸 的轴线对齐，且所述基座限定了 一顶部开口的空腔和多个设置在所述侧 壁结构与所述基座的底座之间相交部附近并通向所述空腔的开口；基本上圆形的顶盖，其适于相对于所述基座伸缩地移动，所述顶盖 具有基本上平的顶表面，所述顶盖还包括与所述顶表面形成为 一体且从 所述顶表面悬垂的侧壁结构；热塑性弹簧，其布置在由所述基座限定的顶部开口的空腔中，并可 操作地布置在所述顶盖的顶表面下侧与限定了所述顶部开口空腔的下 表面之间，用于促使所述顶盖的基本上平的顶表面与所述车体的下表面形成滑动摩擦接触；并且其中所述顶盖的侧壁结构至少部分地限定了多个开口 ，它们都基本 上不被所述车体的下表面阻挡，且所述顶盖中的开口与所述基座的开口 配合，以允许热量从所述空腔排出，从而延长所述热塑性弹簧的有用性。
6. 如权利要求5所述的侧轴承组件，其中至少一部分由所述基座 限定的多个开口布置成相对于所述安装部分中的孔所沿着对齐的所述 轴线基本上成法向关系。
7. 如权利要求5所述的侧轴承组件，其中所述基座和顶盖限定了 用于阻止所述顶盖相对于所述基座旋转的配合结构。
8. —种铁路车辆侧轴承组件顶盖，其包括基本是平的表面，壁结 构从所述基本是平的表面悬垂并与所述基本是平的表面的下侧一起为 所述侧轴承组件顶盖限定了底部开口的中央空腔，所迷顶盖上的壁结构 的至少一个轴向部分适于相对于基座伸缩地滑动运动，由所述侧轴承组 件顶盖限定的底部开口的中央空腔构造成至少部分地接收和容纳弹性体弹簧，其中所述侧轴承组件顶盖还具有多个开口，以允许空气进入所 述底部开口的空腔并从所述底部开口的空腔传递，由所述顶盖限定的开 口处于所述顶盖上的所述壁结构与所述基本是平的表面之间相交部附 近。
9. 如权利要求8所述的侧轴承组件顶盖，其中所述壁结构和所述 基本是平的表面彼此形成为一体。
10. 如权利要求8所述的侧轴承组件顶盖，其中由所述顶盖限定的 多个开口包括至少两个沿着一轴线相对于彼此基本上对齐的开口 。
11. 如权利要求8所述的侧轴承组件顶盖，其中从基本是平的表面 悬垂的壁结构的所述轴向部分的至少一段具有基本上圆柱形的构造。
12. —种用于铁路车辆的侧轴承组件，包括具有壁结构的基座，所述壁结构从所述基座的底座向上延伸，所述 基座的所述壁结构限定了顶部开口的空腔，其中所述基座的底部具有开 口，以允许空气进入所述顶部开口的空腔；弹性体弹簧，容纳在所述基座的所述顶部开口的空腔内；以及 顶盖，所述顶盖设置用于相对于所述基座滑动并基本上同轴地移 动，所述顶盖具有基本是平的表面，壁结构从所述基本是平的表面悬垂， 所述顶盖还具有底部开口的中央空腔，该底部开口的中央空腔与由所述 基座限定的顶部开口的空腔相互合作以容纳所述弹性体弹簧，以便在所 述侧轴承组件布置成与所述铁路车辆可操作的联合后，所述顶盖上的所 述基本是平的表面被所述弹簧弹性地压在所述铁路车辆的下侧，所述顶 盖还限定了多个开口，以允许空气进入所述顶盖中所述底部开口的空腔 并从所述底部开口的空腔传递，所述顶盖中的开口限定于所述顶盖上的 所述壁结构与所述基本是平的表面之间相交部附近，以便所述顶盖中的 开口保持基本上不被所述铁路车辆的下侧阻挡。
13. 如权利要求12所述的侧轴承组件，其中由所述基座限定的开 口延伸到基座的至少 一部分壁结构和底部中，所述基座还包括径向延伸 的有孔的安装部分，所述安装部分中的孔沿着一轴线对齐。
14. 如权利要求12所述的侧轴承组件，其中所述基座和顶盖限定了用于阻止所述顶盖相对于所述基座旋转的配合结构。
15. 如权利要求12所述的侧轴承组件，其中由所述顶盖限定的多 个开口包括至少两个沿着一轴线相对于彼此基本上对齐的开口。
16. 如权利要求12所述的侧轴承组件，其中所述侧轴承组件还包 括止块，用于在所述铁路车辆上的所述侧轴承组件操作期间限制所述顶 盖的轴向位移。
全文摘要
一种铁路车能量吸收装置。所述铁路车能量吸收装置包括一个弹簧组件，弹簧组件具有一个弹性体弹簧，同用于阻止所述弹性体弹簧元件的局部热退化的结构可操作地结合排列。
文档编号F01M1/00GK101264765SQ20081009225
公开日2008年9月17日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年11月7日
发明者唐纳德·E·威尔特, 埃里克·D·詹森, 威廉·P·奥唐奈, 迈克尔·D·万马尔德佳姆, 迈克尔·S·狄龙 申请人:采矿企业有限公司