专利名称：铁道车辆连接中的牵引装置和变形管的制作方法
技术领域：
在第一方面，本发明涉及一种用于火车车钩的牵引装置，所述装置包括杆，在杆的后端包括轴向伸出的销，销穿过板中的通孔伸出，板两侧环绕有冲击吸收弹性元件，该弹性元件总是用于将销保持在相对于板的起始位置，并抵抗销和杆一起轴向移动的运动。
背景技术：
虽然实际的上述类型装置的目的是在动车组(train unit)中的不同车轮支撑单元之间，例如车厢和/或机车之间，不但提供牵引力，而且还提供推动力。本领域一般技术人员通常称之为“牵引装置”。这些牵引装置的特征是牵引装置包括杆或定位臂(通常是管的形状)，杆或定位臂的后端以一种方式或另一种方式固定在上述车辆单元中包括的车架的一端，并且前端连接到一个或多个附加零件上，以形成车钩。例如，杆的前端可以直接连接到车钩头，并与车钩头一起形成自动车钩，但杆的前端也可以通过套筒联结或类似结构连接到碰撞防护装置，碰撞防护装置依次连接到车钩头。在牵引装置中，还包括吸收中等程度的冲击的装置，也就是每天都在发生，并且在行驶过程中以及在与车辆单元连接时在车辆单元之间传递的这些冲击动作。
在市场中，可以找到多种不同类型的牵引装置，前面开始提到的类型使用弹性元件作为冲击吸收装置。更具体地，一个或多个弹性元件安装在具有通孔的板的两侧，销插在通孔中，从牵引装置的杆或定位臂的后端轴向突出。这些弹性元件，例如可由弹性材料的垫圈或零件组成，主要用于将销保持在给定的起始位置，从而将杆保持在该位置，只要装置不受到任何冲击动作的影响，但一旦出现冲击并且表明是在一个方向的牵引力和相反方向的推动力，这些动作就会由板两侧的弹性元件吸收。仅一个这种牵引装置和车钩头组装成的车钩就能吸收中等程度的冲击和震动，但不能吸收碰撞时可能产生的极大冲击力。近来，对车钩应该具有特殊碰撞防护装置的需求越来越大，也就是说，与普通冲击吸收器相比，这种装置具有消除大量动能的能力，其目的是为了最大可能程度地减小和缓和强烈碰撞导致的后果。如果车钩需要装有这种碰撞防护装置，就需要事先将用作碰撞防护的装置放在所述牵引装置的延伸处。实际上，变形管通常插在牵引装置与车钩头之间。但这种方案的主要缺点是，碰撞防护装置是基于长度的，也就是说，需要整个车钩具有较长的长度。并且，这种方案制造成本高，并导致在其它方面的结构难度大。
发明内容
本发明旨在解决上述问题而提供一种改进的用于火车车钩的牵引装置。因此，第一方面，本发明的主要目的是提供一种牵引装置，其中在所述牵引装置中集成碰撞防护功能。换言之，使用本发明牵引装置的车钩能吸收和消除这种碰撞产生的巨大能量，而不需要在例如车钩头和牵引装置之间插有特殊碰撞防护装置。另外的目的是提供一种结构简单因而制造成本较低的牵引装置。本发明的另一个目的是提供一种牵引装置，在出现事故后，可以按中等成本进行修复。
根据本发明，主要目的至少通过权利要求1的特征部分所限定的特征来实现。根据本发明的牵引装置的优选实施方式还进一步在从属权利要求2-6中进行限定。
在第二方面，本发明还涉及一种变形管，该变形管用于根据本发明的牵引装置中。该变形管的特征见于权利要求7。根据本发明的变形管的优选实施方式还进一步在权利要求8中进行限定。
管状的碰撞防护装置本身是已知的，参见EP1312527，该装置利用装有锥体的心轴而可以变形。但是，在这种情况下，碰撞防护装置是以连杆连接的形式安装的，缺少具有根据本发明的牵引装置特征的任何类型的冲击吸收弹性元件。
在附图中图1是表示根据本发明制造并安装在铁道车厢车架上的牵引装置局部剖的透视图；图2是单独的牵引装置的局部剖的放大透视图；图3是贯穿处于最初起始位置的牵引装置的局部放大的轴向截面图；图4是表示在触发碰撞防护装置之后牵引装置的类似轴向截面图；图5是沿图3中A-A的剖视图；以及图6是贯穿包括在牵引装置中的变形管的轴向截面图。
具体实施例方式
在图1中，1一般用于表示任何车辆单元(例如，车厢、机车或类似装置)中包括的车架，这些车辆单元与其它车辆单元一起可以形成动车组。对于本领域一般技术人员来说，车架有时也表示车体或底盘。在车架的一端2安装有整体用3表示的牵引装置，以及两个固定板(dead block)4，图1中仅显示一个。在图示的车架中，包括有两块板或面板5、6，二者之间形成中空空间7。在该中空空间中，容纳有牵引装置3的后部，而牵引装置的前部从车架一端2伸出一段距离。就此而言，应该清楚的是，术语“前”和“后”分别涉及所述牵引装置，而不是车架。换言之，在所选的术语中，车厢的一端2在动车组中朝前或朝后并不重要。
牵引装置3的主要部分包括杆或定位臂8，杆或定位臂8实际上包括圆柱形管。在该实施例中，邻近杆8的前端，显示有套筒联结9，套筒联结9的目的是使杆和另一组件相互连接，例如，车钩头，用于形成自动车钩。销10从杆8的后端(见图3和4)伸出，销10比杆8细，并与杆的几何中心线C同轴。销10穿过由11表示的板中的孔40。在该板的两侧设置有冲击吸收器或者冲击吸收弹性元件12，优选地可以由弹性可变形材料的垫圈或零件组成，但也可以由机械压缩弹簧，例如盘形弹簧或螺旋弹簧组成。更具体地，在板11后侧设置一个这种弹性元件12，而在前侧设置两个弹性元件12，并用垫圈13相互隔开。圆盘14压靠在后弹性元件12上。通过固定元件15，如螺母，圆盘14以预定压力保持压紧在弹性元件12上，使弹性元件12产生所需程度的压缩。
到此为止，所述的图示牵引装置的所有本质特征以前都是公知的。但是，在以前公知的这种类型的牵引装置中，板11作为紧固件，直接固定在车厢或车辆单元的车架上。这样，牵引装置以令人满意的方式，不但满足在连接的车厢之间传递牵引力和推动力的目的，而且还满足吸收和减缓在如行驶过程中持续出现的这种中等冲击运动的目的。但是，该牵引装置仍没有任何能力消除在可能碰撞时产生的这些大量动能。
本发明的特征在于，上述板11包括在整体表示为16的心轴中，心轴16插在变形管17中，在所述变形管下面。除了板11之外，心轴16包括从板11向后延伸的圆筒18，圆筒18的后端具有标记为19的锥体。在图示的优选实施方式中，板11和圆筒18是由诸如铸铁的第一材料整体制成的。按这种方式制成的部件具有类似于圆桶的形状。锥体19由第二材料制成并形成有锥面20的环组成，第二材料的压缩强度比桶状部件11、18的材料的压缩强度大。优选地，环19可以由硬化钢制成，该环永久性地结合在圆筒18上，例如，通过焊接。锥面20的圆锥角可以优选等于大约40°(2×20°)。
在图6中单独表示的变形管17，具有基本的圆柱形状，该变形管17包括后部21，后部21与较粗的前部22通过腰部23隔开，腰部23从粗的前部22向细的后部21呈圆锥形地逐渐变细。显而易见，前部22的内径大于后部21的内径。更具体地说，前部22的内径可以对应于心轴16的外径，或者比心轴16的外径稍大，因为这主要取决于锥体19的最大直径。但是，后部21的内径明显小于锥体19的外径。限定腰部23的内部锥面标记为24。该表面的圆锥角优选对应于环19的锥面20的圆锥角(40°)。但，小的角度差也是可行的。
在变形管17的前端，变形管17具有相当坚固的法兰25，在该实施例中法兰25制成为单独的零件，法兰25具有管套25‘，管套通过焊接接头26连接到变形管的其它部分。法兰25具有矩形轮廓，从管的前部22上伸出，法兰和管套的内径基本对应于管的前部22的内径。但是，在法兰的环状端面27附近，形成有凹陷的环状槽，这是由平的环状表面29以及圆柱形表面限定形成的。在图示的优选实施例中，在所述圆柱形表面上形成有内螺纹31，此螺纹可以直接形成在法兰材料上，或者也可以选择制成特殊的嵌入环，然后固定在圆柱表面上。所述螺纹31的宽度或轴向延伸距离略小于所述槽的宽度或深度。
所述槽的目的是容纳具有外螺纹33的卡环32。
从图4可以更好地看出，在板11的前侧34附近也形成有圆周槽，该槽是由环形平台肩表面36以及圆柱表面37限定形成的。该圆柱表面37的宽度优选地对应于环32的宽度(由于这是因为在环的平面相反端面之间)，但略小于法兰25中形成的槽的深度。
在图5中(图3的A-A截面)，可以看出，销10具有非圆的截面形状。更具体地，该形状是由两个平行平面38以及两个曲面39限定形成的。板11中穿过销10的孔40具有基本正方形的截面形状，并且比销10粗得多。从图3和图4可以看出，如橡胶的弹性可变形或弹性材料制成的两个嵌件41，从相反方向插入孔40中。在每个这种嵌件41中，形成有与销10相同的非圆截面形状的通孔。至少销10的平的外表面38严格装配在嵌件41相应的平的内界面上。可变形的嵌件41保证销10一般呈图5所示的旋转角度位置。但是，在相当频繁的情况下，当杆8受到扭转应力，从而销10也受到扭转应力时，嵌件允许销一定程度的转动，尽管总是与材料中弹力作用相逆。换言之，该嵌件形成扭转悬置，一方面保证两个车厢之间连接必需的灵活性，另一方面总是将杆(属于它的车钩头)带回到所需的起始或正常位置。
首先，参看图1，其中由参考数字42表示的垂直壁或板固定在车架的中空空间7中，更具体地，在车架末端2内的一定距离上。在该板42中具有贯通的圆形开口，该开口的直径至少略大于变形管粗的前部22的外径。这样，变形管可以通过此开口插入，直到法兰25压到板42上。随后，通过将适合的紧固件，如螺栓，分别装配于法兰和板上的配合孔43上，可以将法兰固定于板上。
当牵引装置呈起始或正常状态(见图1-3)时，心轴16的锥体19保持压紧于变形管17的腰部23，不运动。这是利用卡环32来实现的，卡环32通过螺纹连接31、33使心轴保持在锥面20、24以一定压力彼此压紧的位置。夹紧心轴本质上仅利用螺纹卡环32。但是，实际上，优选地利用强力的液压夹紧机构(未图示)压紧心轴，然后紧固卡环，同时形成止动，使心轴在向前方向的轴向位移不可能发生。换言之，卡环将心轴保持在变形管宽的前部22的适当位置上。相反，卡环32不阻止心轴沿轴向向后运动。但是，在图3的正常状态下腰部23阻止心轴的这种运动。
在任何正常情况下，例如，分别在行进和连接情况下，牵引装置中弹性元件12和嵌件41形式的运动阻尼装置，分别按传统方式工作，也就是说，两车厢之间连接的牵引、推动、旋转运动以平滑和仔细的方式被吸收。
但是，如果发生碰撞，特别是在高速行进时发生碰撞，则激活由心轴16和变形管17形成的碰撞防护装置。在牵引装置中，产生高动能的相互作用力，杆8与心轴16一起插入变形管。这种插入的发生不受卡环32的阻挡，因为心轴的光滑圆柱表面37可以从同样光滑的卡环内侧自由移动。当心轴16离开卡环并开始向后运动时，如图4所示，管17在动能转换成热能过程中连续变形。以这种方式，在快速减少动车组的车厢以及可能其中的乘客碰撞导致的后果期间，消除了动能。在这一方面，需要指出的是，杆8的后端法兰44(见图4)的外径至少略小于心轴16的外径。这意味着杆的末端法兰44可以在变形管中进入一个深的距离，而不会被变形管阻挡。根据碰撞性质以及由此在接头产生的冲击力大小，心轴在所有能量消除之前可以在变形管内进入不同的深度。因此，在特别严重的情况下，管可以沿其长度的主要部分变形。
根据本发明的牵引装置的主要优点是该牵引装置具有固有的碰撞防护装置，该碰撞防护装置可通过结构简单且低成本的装置来实现。此外，所述碰撞防护功能可以集成在牵引装置中，而不需要增大从车架伸出的杆的长度。因此，该必需的变形管可以整体容纳在车架中已经形成的空间内。另一个优点是，牵引装置的结构给在碰撞发生后以较低的成本修复牵引装置提供了合理的可能性。因此，在心轴插入变形管并且当材料在管内塑性变形过程中改变变形管的形状时，仅仅发生变形管的破坏。但是，在有利的情况下，装置的其它零件可以保持原样，通过更换变形管的简单措施就可以使牵引装置恢复到工作状态。
因此，所述变形管制成备用或可替换零件，其特征参见权利要求7和8。
本发明并不仅是局限在上面描述以及附图所示的实施方式。因此，例如，通过销连接杆或定位臂的心轴，可以按照不同于附图所示详细实施方式的多种方式制成。因此，在说明书和权利要求中所使用的术语“板”应按最广泛的涵义来解释。因此，不是相同厚度的板，心轴的前部可以具有任何适合的形状，只要所讨论的零件适合加工出用于销的通孔，并将冲击吸收弹性元件压紧于心轴。
权利要求
1.一种火车车钩的牵引装置，该牵引装置包括杆(8)，杆(8)的后端包括轴向伸出的销(10)，销(10)穿过板(11)中的通孔(40)延伸，板(11)的两侧环绕有冲击吸收弹性元件(12)，弹性元件(12)总是将销(10)保持在相对板(11)的起始位置，并抵抗销(10)和杆(8)一起在轴向可移动的运动，其特征在于，所述板(11)包括在具有锥体(19)的心轴(16)中，所述心轴(16)插在变形管(17)中，更确切地，插在粗的管的前部(22)中，管的前部(22)通过腰部(23)过渡到较细的管的后部(21)，后部(21)在所述心轴插入时可以变形。
2.根据权利要求1所述的牵引装置，其特征在于，除了所述板(11)之外，心轴(16)还包括从所述板(11)向后延伸的圆筒(18)，圆筒(18)的自由后端具有所述锥体(19)。
3.根据权利要求2所述的牵引装置，其特征在于，板(11)和圆筒(18)由第一材料制成整体，而所述锥体由环(19)组成，所述环(19)由第二材料制成并形成有锥面(20)，第二材料的压缩强度大于第一材料的压缩强度。
4.根据上述权利要求中任一项所述的牵引装置，其特征在于，在最初起始位置的心轴(16)通过卡环(32)保持在变形管(17)中，一方面，卡环(32)防止心轴在仅受到中等程度力的作用下沿轴向向前运动到管外部，另一方面，如果心轴受到相当大的压力，允许心轴自由地从该位置向后运动到管(17)的细的后部(21)，从而使后部(21)变形。
5.根据权利要求4所述的牵引装置，其中，通过由卡环外侧的外螺纹(33)和管内侧的内螺纹(31)形成的螺纹连接，卡环(32)连接到变形管(17)，所述卡环用于在起始位置将心轴的锥体(19)压紧于位于管的细和粗的部分(21、22)之间的腰部(23)，以使心轴不能运动。
6.根据权利要求4或5所述的牵引装置，其特征在于，所述心轴(16)的前端(34)具有圆周槽，卡环(32)的内部分装配在所述槽中。
7.一种火车车钩牵引装置的变形管，其特征在于，所述变形管为基本圆柱形，并包括后部(21)，后部(21)通过逐渐变粗的腰部(23)转变成较粗的前部(22)，法兰(25)结合在前部(22)上，用于将所述变形管固定在车辆单元的车架或底盘上，并且在较粗的前部(22)内具有用于固定卡环(32)的机构(31)。
8.根据权利要求7所述的变形管，其特征在于，所述机构由与卡环(32)的外螺纹(33)配合的内螺纹(31)组成。
全文摘要
本发明涉及一种用于火车车钩的牵引装置，所述装置包括杆(8)，杆(8)的后端包括轴向伸出的销(10)，销(10)穿过板(11)中的通孔(40)，板(11)的两侧环绕有冲击吸收弹性元件(12)，弹性元件(12)总是将销保持在相对板的起始位置，并抵抗销和杆一起轴向移动的运动。根据本发明，所述板(11)包括在具有锥体(19)的心轴(16)中，所述心轴插入变形管(17)中，更确切地，插在粗的管的前部(22)中，管的前部(22)通过腰部(23)过渡到细的管的后部(21)，管的后部(21)可以通过所述心轴变形。在一个特别的方面，本发明还涉及一种这样的变形管。
文档编号B61G9/00GK1914080SQ200580003288
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月25日 优先权日2004年2月4日
发明者M·霍格布林 申请人:德尔纳车钩公司