用于将轨道车辆以转动铰接的方式连接的转动铰链的制作方法

本发明涉及一种用于将轨道车辆或轨道车辆部件以转动铰接的方式连接的转动铰链。

就轨道车辆的碰撞安全性而言需要满足欧洲标准en15227。为轨道车辆设置能量消耗元件是必须的。能量消耗元件被设计为至少部分地通过被限定的变形或破坏来以限定的方式吸收或消解例如在轨道车辆冲击到障碍物上时所产生的碰撞能量。借此能够至少降低、但是优选完全地避免将过度的碰撞能量导入到车辆的其余的、不太易于更换的结构中，进而至少降低、但是优选完全地避免对车辆的其余结构造成损坏，以及至少降低、但是优选完全地避免对乘客造成损伤的风险。

轨道车辆尤其是高速车辆、长途车辆、短途车辆、运输列车或有轨电车。轨道车辆部件尤其能够理解为轨道车辆或轨道车辆组的车皮、厢体、模块或车厢部件。

de102007044745a1涉及一种具有吸收碰撞能量的壁结构的轨道车辆，所述轨道车辆具有厢体，所述厢体包括多个结构构件，所述结构构件分别主要确定厢体的结构强度，其中，多个结构构件包括至少一个壁构件，所述壁构件形成厢体的壁的至少一部分。壁构件由金属构成的三明治结构形成，其中，该三明治结构包括外部的两个金属覆盖层和设置在覆盖层之间由金属发泡材料构成的核。在此不利的是，在碰撞能量作用的情况下，厢体发生变形。基于上述内容，本发明的目的在于提出一种用于轨道车辆的能量消耗元件，所述能量消耗元件不具有所述缺点。能量消耗元件应当能够以这样的方式吸收碰撞能量，使得在此车辆的其余结构尽可能完全不被损坏或者至少仅被最小程度地损坏。

提出一种用于将轨道车辆或轨道车辆部件以转动铰接的方式连接的转动铰链，其中转动铰链具有：

-第一部件和第二部件，其中第一部件和/或第二部件具有至少一个纵长开口，其中开口具有第一端部区域和第二端部区域，其中开口的宽度从第一端部区域朝第二端部区域的方向减小，

-耦联元件，第一部件和第二部件借助所述耦联元件相对于彼此可转动地耦联，其中耦联元件借助用于接合的部段接合到纵长开口中，并且用于接合的部段在标准位置被设置在纵长开口的第一端部区域中，

其中，耦联元件在转动铰链被压缩变形时能够朝第二端部区域的方向移动，其中通过耦联元件的移动能够使开口扩大，并且由此第一部件和/或第二部件能够变形。

转动铰链被设计为，使得其例如通过特定的力作用、例如朝轨道车辆作用的冲击力能够被压缩变形。在压缩变形时，第一部件和第二部件彼此平移地运动。因此，通过第一部件和/或第二部件的变形能够使能量降低。在此，第一部件和/或第二部件的变形发生在纵长开口的区域中。第一部件和/或第二部件的变形优选是不可逆的。转动铰链在变形后能够容易地被移除并且用新的转动铰链来更换。

在转动铰链的情况下，第一部件和第二部件以转动铰接的方式彼此耦联。第一部件和第二部件的转动铰接的耦联通过耦联元件来实现。耦联元件能够是第一部件或第二部件的一体化的组成部分。耦联元件能够被设计在、尤其是成形在第一部件或第二部件上。耦联元件能够与第一部件或第二部件不可释放地连接。耦联元件能够与部件中的一个形状配合和/或材料配合地连接。

借助转动铰链能够将轨道车辆或轨道车辆部件以转动铰接的方式彼此耦联。同时，转动铰链具有能量消耗功能。

尤其有利地，如下文中还会加以描述的，转动铰链能够设置在雅各式转向架之上的区域中。

耦联元件能够借助用于接合的部段穿过纵长开口。

如下文中会以不同的实施例来加以描述的，耦联元件能够是在纵长开口中可转动的或者不可转动的。

在一个实施方式中，部件中的一个具有凹陷部，耦联元件能够被引入所述凹陷部中。在该变型中，具有凹陷部的部件不具有纵长开口，并且另一部件具有纵长开口。凹陷部是例如连续的凹陷部，也称作为贯通孔，耦联元件能够插入所述贯通孔中。耦联元件能够是在凹陷部中可转动的。凹陷部优选设计为是圆形对称的。

特别地，第一部件和/或第二部件具有至少一个弹簧元件。弹簧元件尤其设置在耦联元件和第一部件之间或者设置在耦联元件和第二部件之间。如果部件中的一个具有上述凹陷部或尤其是连续的凹陷部，那么弹簧元件优选设置在相关的部件的凹陷部之内，优选设置在部件和耦联元件之间。弹簧元件能够环绕接合耦联元件。

弹簧元件被设计为吸收较小的力、尤其是碰撞力，所述力不足以引起第一部件和/或第二部件的不可逆的变形。弹簧元件尤其被设计为可逆的能量消耗元件。在弹簧元件的弹簧行程耗尽之后，根据上述作用机制，纵长开口能够扩宽并且转动铰链能够在纵长开口的区域中发生优选为不可逆的变形。

此外，通过弹簧元件能够实现转动铰链的第一部件和第二部件之间的纵摆运动和/或横摆运动，或者轨道车辆的车厢部件或车皮之间的纵摆运动和/或横摆运动，所述车厢部件或车皮经由转动铰链耦联。纵摆运动是第一部件和第二部件或耦联的车厢部件围绕横轴线(y轴线)的相对转动。横摆运动是第一部件和第二部件之间或耦联的车厢部件围绕纵轴线(x轴线)的相对转动。

优选地，弹簧元件设计为可弹性变形的元件，例如设计为弹性体合成材料。

在一个实施方式中，转动铰链设计为使得第一部件的横截面设计为叉形并且第二部件的横截面设计为舌形，换言之为夹板形。因此，设计为叉形的第一部件能够包括设计为舌形的第二部件。

在一个具体的实施方式中，转动铰链构成为，使得耦联元件具有旋转对称的部段，从而第一部件和第二部件能够围绕旋转对称的部段的旋转轴线相对于彼此转动。第一部件和/或第二部件能够是围绕旋转对称的部段可转动的。该旋转对称的部段与接合到纵长开口中的部段不同。如在下文中还会加以阐释的，接合到纵长开口中的部段能够设计为是旋转对称的或者非旋转对称的。特别地，当接合到转动铰链的部件的纵长开口中的部段被设计为是非旋转对称的时，能够存在旋转对称的(不接合到纵长开口中的)部段，所述部段优选被引入到第二部件中的开口中，其中旋转对称的部段优选构成为与开口精确配合，因此第二部件中的开口优选也是旋转对称的。第二部件中的开口能够被形成在还会加以描述的弹簧元件之内。

在又一具体的实施方式中，转动铰链被构成为使得耦联元件的用于接合的部段被设计为是旋转对称的。在此，耦联元件能够在纵长开口中转动。特别地，耦联元件的横截面通常是旋转对称的。耦联元件例如能够被设计为例如螺栓。在制造耦联元件的情况下，该实施方式被证实为是尤其有利的，因为圆形对称的形状比其他形状更易于制造。

在另一实施方式中，耦联元件的用于接合的部段能够具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面从至少一个纵长开口的第一端部区域彼此倾斜地朝纵长开口的第二端部区域伸展。耦联元件的用于接合的部段尤其具有梯形的横截面。该实施方式在计算转动铰链的部件关于待吸收的碰撞能量的设计时提供特别的优点。用于接合的部段的第一侧面能够抵靠纵长开口的第一内表面，并且用于接合的部段的第二侧面能够抵靠纵长开口的第二内表面。纵长开口的第一内表面和纵长开口的第二内表面彼此倾斜地朝纵长开口的第二端部区域伸展。耦联元件的用于接合的部段的表面和纵长开口的内表面优选是平坦的表面。

第一部件和第二部件能够分别具有至少一个固定元件，借助所述固定元件能够将第一部件和第二部件固定在轨道车辆上或固定在轨道车辆部件上。特别地，固定元件在俯视图中是正方形或矩形。然而，本发明包括全部可考虑的形状的固定元件。固定元件能够设计为例如板形。也能够考虑的是：固定元件与固定机构、例如螺钉共同作用。固定元件能够设计在第一部件或第二部件上，特别能够设计为、尤其是成形为所述部件的一体化的组成部分。

根据本发明，还提出一种轨道车辆，所述轨道车辆具有上述的至少一个转动铰链。尤其是相邻的轨道车辆部件、优选为厢体或模块借助转动铰链彼此耦联。转动铰链能够被设置在例如相邻的轨道车辆部件的、优选为厢体的或模块的支承架、结构构件、尤其是横向承载件或端壁之间。转动铰链能够被固定在相邻的轨道车辆部件的、优选为厢体的或模块的支承架、结构构件、尤其是横向承载件或端壁上。也能够考虑的是：在两个轨道车辆部件之间存在两个或更多个转动铰链。

此外，轨道车辆能够具有雅各式转向架。在轨道车辆中，两个相邻的轨道车辆部件、如厢体或模块能够支撑在共同的、所谓的雅各式转向架上。在雅各式转向架中，这两个彼此相随的轨道车辆部件同时支撑在同一转向架上，使得该转向架处于两个固定连接的轨道车辆部件的过渡部正下方。特别地，在雅各式转向架之上，转动铰链能够被设置在轨道车辆部件之间，使得相邻的轨道车辆部件能够经由雅各式转向架并且经由转动铰链彼此耦联。显然地，轨道车辆能够具有多个转动铰链和雅各式转向架。根据本发明的转向架与雅各式转向架的组合是有利的，因为在雅各式转向架的区域中设置有能量消耗元件。根据本发明的转向架能够设计为，使得不允许相邻的箱体相对于彼此侧向移动。设定存在有：围绕纵轴线(z轴线)的转动运动，必要时围绕横轴线(y轴线、纵摆)的转动运动，必要时围绕纵轴线(x轴线，横摆)的转动运动，以及在碰撞足够大的情况下沿着纵轴线的平移运动，其中发生能量消耗。优选地，设定不存在相邻厢体相对于彼此沿着横轴线的平移运动，比如在雅各式转向架的情况下也设定不存在这种平移运动。因此，有利地，根据本发明的转动铰链能够与雅各式转向架组合。

本发明还涉及一种用于将轨道车辆或轨道车辆部件以转动铰接的方式连接的方法，其中使用转动铰链，所述转动铰链具有：

-第一部件和/或第二部件，其中第一部件和/或第二部件具有至少一个纵长开口，其中开口具有第一端部区域和第二端部区域，其中开口的宽度从第一端部区域朝第二端部区域的方向减小，

-耦联元件，其中第一部件和第二部件借助所述耦联元件相对于彼此可转动地耦联，其中耦联元件借助用于接合的部段被引入到纵长开口中，并且用于接合的部段在标准位置被设置在纵长开口的第一端部区域中，

其中耦联元件在所述转动铰链被压缩变形时能够朝第二端部区域的方向移动，其中通过耦联元件的移动能够使开口扩大，并且由此第一部件和/或第二部件能够变形。

根据本发明的转动铰链的其他优点和细节通过借助附图对实施例进行的如下说明得出。附图中示出：

图1以纵截面示出转动铰链的一个实施方式的侧视图，

图2示出根据图1的实施方式的俯视图，

图3a以纵截面示出转动铰链的第二实施方式的侧视图，

图3b示出图3a中的第一部件的俯视图，

图3c示出纵长开口的从上方观察的视图，

图4示出图3a中的根据本发明的转动铰链的立体图，

图5示出相对于根据图3的实施方式变形的另一实施方式的立体图，其具有与图3中所示的耦联元件的实施方式不同的实施方式，

图6示出图5的根据本发明的转动铰链的俯视图，

图7示意性地示出轨道车辆的两个车皮，所述车皮经由雅各式转向架并且经由转动铰链彼此耦联。图1示意性地示出转动铰链10的侧视图。转动铰链10包括第一部件1和第二部件2。第一部件1和第二部件2具有固定元件6a和6b，所述固定元件是t形弯折的。第一部件1和第二部件2经由设计为螺栓的耦联元件彼此耦联。第一部件1和第二部件2在该实施例中被设计为夹板形。耦联元件3具有用于接合的部段4a和4b和两个端部部段5，所述端部部段被设计为耦联元件3的扩宽的头部。

第一部件1和第二部件具有纵长开口11、12(尤其在图3中示出)。耦联元件3利用其第一用于接合的部段4a而处于第一部件1的纵长开口11中，并且利用其第二用于接合的部段4b处于第二部件2的纵长开口12中。在该实施例中，纵长开口11、12连续地构成，因此分别穿过第一部件1和第二部件2。耦联元件3实现：第一部件1和第二部件2能够围绕耦联元件3的纵轴线21相对于彼此转动。

图2示出图1中所示的转动铰链的实施方式，更确切地说示出其俯视图，其中第一部件1具有纵长开口11并且第二部件具有纵长开口12。第一部件1的纵长开口11的宽度从第一部件1的纵长开口11的第一端部区域11a朝第一部件1的纵长开口11的第二端部区域11b的方向减小。类似地，第二部件2的纵长开口12的宽度从第二部件2的纵长开口12的第一端部区域12a朝第二部件2的纵长开口12的第二端部区域12b减小。如在图2的俯视图中可见的，耦联元件3插入到第一部件1的纵长开口11的第一端部区域11a中并且插入到第二部件2的纵长开口12的第一端部区域12a中，在所述图2中未示出端部部段5。为了示出耦联元件3的存在性，在此将其在横截面图中画阴影地示出。在该实施例中，耦联元件连同其接合到纵长开口11、12中的部段4a、4b在俯视图中被设计为是旋转对称的。

在碰撞情况下，第一部件1和第二部件2朝向彼此运动。在此，耦联元件3能够实施从纵长开口12的第一端部区域12a朝第二部件2的纵长开口12的第二端部区域12b的方向的优选为线性的运动。通过耦联元件3的该运动，第二部件2的纵长开口12、尤其是在纵长开口12的第二端部区域12b中扩宽。通过第二部件2的纵长开口12的扩宽以及由此造成的第二部件2的变形使得碰撞能量被吸收。耦联元件3能够以类似的方式实施从纵长开口11的第一端部区域11a朝第一部件1的纵长开口11的第二端部区域11b的方向的优选为线性的运动，使得第一部件1的纵长开口11扩宽并且第一部件1变形。第一部件1和/或第二部件2在碰撞情况下优选不可逆地变形。

在转动铰链100的图3a中示出的实施方式中，第一部件1除了固定元件之外基本上被设计为夹板，并且第二部件2被设计为叉。第一部件1具有由阴影示出的弹簧元件13，所述弹簧元件被设计为环形的元件并且被引入第一部件1的凹陷部110中，所述凹陷部在该实施例中被设计为是连续的。图3a/3b中的部件13的阴影线示出的是部件的位置和界限，而不是结构构造。弹簧元件是例如橡胶环。

第二部件2具有两个彼此叠加设置的且沿着图2中的轴线x(其优选是车辆的纵轴线)延伸的腿部14、15。每个腿部14、15分别具有纵长开口120和121。这两个纵长开口120和121是连续地构成的。两个腿部14、15之间的垂直间距、即图2中在y方向上的间距选择为，使得在第二部件的腿部14、15之间保留用于容纳第一部件1的自由空间。因此，在该实施例中，第一部件利用夹板形的部段接合到第二部件2的腿部14、15之间的空间中。

螺栓形式的耦联元件3利用中部的用于接合的部段4c穿过凹陷部110并且由弹簧元件13包围，所述中部的用于接合的部段通过点虚线来限界。可替代地，能够设定：弹簧元件被设置在其他的位置处并且中部的用于接合的部段4c为了形状配合的连接而被引入到相应的尺寸窄的凹陷部110中。耦联元件3的下部的用于接合的部段4a穿过第二部件2的腿部14的纵长开口12c。此外，耦联元件3的上部的用于接合的部段4b穿过第二部件2的另一腿部15的纵长开口121。螺栓13在部段4a和4b位于端部区域120a和121a中时能够在凹陷部120、121之内转动。开口120、121的端部区域120a和121a狭义上讲是螺栓13的部段4a和4b处于其中的区域，出于重合的原因，其在借助该视图中的附图标记线条的情况下仅能够被不充分地示出。120a和121a的附图标记线条大致设置在部段4a和4b旁边，其中开口120、121的所述位置在此也还归入端部区域。在图2中选择有类似的视图。在图3c中示出没有被引入的耦联元件并且具有端部区域121a和121b(可替代地能够是端部区域11a/11b、12a/12b或120a/120b)的第二部件2的纵长开口121(可替代地能够是开口120、11或12)。

在图3b中示出根据本发明的图3a中示出的实施方式的第一部分1的俯视图。可见的是弹簧元件13。耦联元件3的用于接合的部段4c处于弹簧元件13的中部内，所述部段由弹簧元件13包围。该视图的比例与图3a和3c不同，而图3a、3b和3c的比例也是彼此不同的。例如，由所述附图能够识别出：图3b中的螺栓3具有的直径小于图3a中的其直径，并且正如图3a和4中示出的，例如不会精确配合地匹配到图3c的第一端部区域121a中。

图4示出本发明的图3a中示出的实施方式的立体图。在该实施方式中能够看出纵长开口120、121的形状，所述纵长开口具有与图1和2中的实施方式中的纵长开口11、12相同的形状。

在碰撞情况下，第一部件1和第二部件2朝向彼此移动。如上文中根据图2借助纵长开口12所阐释的，耦联元件3现在在第二部件2的两个纵长开口120、121中移动，并且从第一端部区域120a、121a朝纵长开口120、121的第二端部区域120b、121b的方向移动，由此使纵长开口120、121扩宽，并且使第二部件2的夹板14、15变形。由此使碰撞能量被吸收。

图5示出根据本发明的转动铰链101的另一实施方式的立体图。该实施方式的区别之处在于变化的耦联元件30的接合到纵长开口122、123中的部段的形状以及纵长开口122、123的形状。耦联元件30的接合到纵长开口122、123中的部段被设计为梯形的头部，在图5中仅可见所述部段中的上部的用于接合的部段40b。类似地，对此也可参考图3a，其中接合到纵长开口121、122的部段4a和4b的形状的横截面是圆形的。在图5的实施方式中，类似的用于接合的部段的横截面是梯形的并且纵长开口121、122的端部构成为是多边形的，其中纵长开口的较宽的端部精确配地从三侧包围梯形的部段。用于接合的部段40b在转动铰链101中所占据的位置与图3中的用于接合的部段4b所占据的位置相同。耦联元件30与第一部件1的连接与图3a和3b的耦联元件3和第一部件1的连接相同。同样地存在用于接合的部段4c，所述部段设计为是旋转对称的。在图5的实施方式中，具有未示出的、与图3a/3b类似的部段4c的耦联元件30能够在第一部件1中的凹陷部110之内旋转，由此建立部件1、2的转动铰接的连接。耦联元件30能够与橡胶环13一起在凹陷部110中旋转，或者在橡胶环13之内转动。在第二部件2中或在纵长开口122中(并且在后侧上的相同的开口中)，耦联元件30由于设计为梯形的用于接合的部段40b而不可旋转。不同于图3的实施方式，在那里，用于接合的部段4a、4b是圆形的并且能够在纵长开口120、121中转动，使得耦联元件3能够相对于部件2转动。此外，在图3的实施方式中，螺栓3的用于接合的部段4c能够在凹陷部110中转动，例如在橡胶环13之内转动或者与橡胶环13一起转动，或者该部段在那里不可转动，因为螺栓在纵长开口之内的可转动性对于铰链连接而言是足够的。在部段4c可转动地设置在凹陷部110中时，如图1中所示，在螺栓3的端部处能够分别设置有扩宽的头部5以防止螺栓3滑脱。类似地，在图5的实施方式中能够设有这种扩宽的头部。

图6示出图5的实施方式从上方观察的视图。梯形的用于接合的部段40b设置在纵长开口12的第一端部区域122a中。用于接合的部段具有第一侧表面16和处于相对处的第二侧表面17，所述第一侧表面和所述第二侧表面从纵长开口122的第一端部区域122a彼此倾斜地朝纵长开口122的第二端部区域122b的方向伸展。梯形的用于接合的部段4的侧表面16、17抵靠纵长开口122的侧表面25、26。

以类似的且镜面对称的方式，在转动铰链101的另一侧上，耦联元件30的接合到纵长开口123中的梯形的部段具有彼此倾斜伸展的两个侧表面(未示出)。

碰撞情况下的作用机制和能量消耗类似于图3和4的实施方式中的情况。耦联元件的横截面为梯形的用于接合的部段40b在纵长开口12中从第一端部区域122a朝第二端部区域122b的方向移动，其中用于接合的部段40b的侧表面16、17沿着纵长开口12的侧面25、26滑动，并且开口122被扩宽。通过第二部件2的纵长开口122的扩宽来吸收碰撞能量。

该实施方式与之前在图3和4中示出的实施方式的区别在于耦联元件3的用于接合的部段4a、4b和4c的设计方案以及第二部件2的纵长开口12c、12d的形状。

耦联元件3的接合到纵长开口12c、d中的部段4a、4b被设计为梯形的头部，其中在图5中仅可见所述头部中的上部的用于接合的部段4b。

图7中示出轨道车辆500的一部分。第一车皮200与另一车皮300经由雅各式转向架400和经由根据本发明的转动铰链10来连接。转动铰链10(或100或101)设置在雅各式转向架400之上。根据本发明的转动铰链10设置在例如车皮300、400的厢体结构的承载件上，尤其设置在横向承载件上。特别地，车皮200和300经由雅各式转向架和转动铰链10彼此耦联，使得车皮200、300不可以相对于彼此侧向移动。