用于牵引联接器的牵引缓冲装置和牵引联接器的制作方法

用于牵引联接器的牵引缓冲装置和牵引联接器
1.本发明涉及一种用于牵引联接器
、
尤其中间缓冲联接器的牵引缓冲装置以及一种具有这种牵引缓冲装置的牵引联接器
。
2.这种类型牵引缓冲装置用在牵引联接器中，以便缓冲拉力冲击和压力冲击
。
牵引缓冲装置具有弹簧装置，该弹簧装置在牵引缓冲装置的对立的第一和第二接头之间传递拉力和压力
。
例如，专利文献
de 20 2004 014 532 u1
公开了一种弹簧机构安装盒，其具有弹簧机构，该弹簧机构一侧与联接器臂铰接并且另一侧与安装盒铰接，该安装盒用螺栓紧固在车辆的止挡板上，其中，压力通过拉压件
、
弹簧
、
后板和壳体传递到相对于车辆的压力止挡，并且拉力通过关节销
、
壳体
、
后板
、
弹簧和拉压件传递到拉力止挡
。
因此，唯一的弹簧传递拉力和压力
。
3.但对于所示类型的具有一个弹簧或者具有沿两个轴向被加载全部的拉力和压力的多个弹簧的牵引缓冲装置不利的是弹簧中的具有过零的负荷变化，这对牵引动力学有不利的影响
。
此外，在不改变弹簧特性的情况下不能改变弹簧行程，这给在各种不同的牵引联接器中安装这种弹簧机构安装盒造成困难，因为在安装空间相对较大的情况下必须提供额外的间隔块，以便将压力导入车厢结构中
。
这与牵引缓冲装置的费用和额外重量有关
。
4.例如在专利文献
us 3 031 089 a
中公开了这种类型牵引缓冲装置
。
该牵引缓冲装置包括弹簧装置，该弹簧装置具有液压的挤压式阻尼器和至少一个压力弹簧，其中，根据第一实施方式，液压阻尼器吸收压力冲击并且压力弹簧缓冲拉力冲击
。
根据另一实施方式，在力流中与液压阻尼器平行并且与第一压力弹簧平行地设有第二压力弹簧，该压力弹簧缓冲压力冲击和拉力冲击
。
根据第三实施方式，缓冲拉力冲击的两个压力弹簧在力流中相互平行地布置，与减弱压力冲击的液压阻尼器相结合
。
液压阻尼器包括内部的复位弹簧，在压力冲击后，该复位弹簧使阻尼器的活塞杆复位
。
液压阻尼器仅仅减弱压力冲击
。
5.根据
us 3 031 089 a
的牵引缓冲装置的缺点是，牵引缓冲装置需要相当大的轴向安装空间，并且压力冲击基本上仅由液压阻尼器减弱，因为必要时平行布置的压力弹簧包括相对较小的弹簧行程
。
由于液压阻尼器的阻尼作用取决于质量和速度，因此在第一和第三实施方式中，在低速时几乎不存在阻尼
。
牵引缓冲装置沿压力方向在准静态负荷下将始终缓冲整个行程，这与相应的机械负荷有关
。
此外，在负荷变化期间有硬的金属止挡，这些金属止挡导致噪音和磨损
。
此外必须使不同的相继间隔地布置的止挡面相对于彼此对齐，以确保按规定的功能
。
牵引缓冲装置的安装也相应地复杂
。
液压阻尼器的故障很快导致牵引缓冲装置的完全失效
。
6.对于牵引联接器还已知，将弹簧与摩擦阻尼器相结合，这例如在专利文献
wo 2007/103087 a1
中被公开
。
7.专利文献
us 3 556 311 a
公开了橡胶缓冲器与空气阻尼器的组合
。
8.专利文献
us 3 854 596 a
公开了液压阻尼器和弹性体缓冲器的组合
。
9.专利文献
de 20 2004 014 532 u1
公开了一种弹簧机构安装盒，其具有弹簧机构，该弹簧机构一侧与联接器臂铰接并且另一侧与安装盒铰接，该安装盒用螺栓紧固在车辆的止挡板上，其中，压力通过拉压件
、
弹簧
、
后板和壳体传递到相对于车辆的压力止挡，并且拉
力通过关节销
、
壳体
、
后板
、
弹簧和拉压件传递到拉力止挡
。
10.专利文献
wo 2013/040119 a1
公开了弹性体部件与摩擦阻尼器的组合，用于牵引联接器的牵引缓冲装置
。
在这里也在弹性元件堆叠体的两端分别设置一个压板，从而沿拉力方向和压力方向均通过整个弹性体堆叠体传递压力
。
因此，弹簧行程沿两个轴向相同，并且当安装在不同的环境中时，牵引缓冲装置必须相应地被间隔块或类似物补充
。
11.专利文献
ep 1 225 114 b1
公开了一种用于中间缓冲联接器的牵引缓冲装置，在牵引缓冲装置中，联接器臂或联接器杆部通过关节支撑在关节销上，其中，在拉力负荷期间，联接器杆部通过关节销
、
上翼板
、
下翼板
、
端板
、
牵引侧的间隙弹簧减振装置
、
止挡板和弹簧系统将拉力传递到支撑在车辆侧的拉力止挡上的压板
。
在压力负荷期间，联接器杆部通过关节间隙弹簧减振装置将压力无间隙地传递到关节销，该关节销支撑在压板上，其中，压板压缩弹簧系统并且将压力通过止挡板传递给车辆侧的压力止挡
。
12.专利文献
wo 2016/026708 a1
公开了一种用于牵引联接器的牵引缓冲装置，其具有可逆耗能设备和不可逆耗能设备
。
具有不可逆能量消耗的耗能设备与可逆耗能设备串联连接，其中，当超过预定义的最大拉力
/
冲击力时，具有不可逆能量消耗的耗能设备被不可逆地变形或损毁
。
13.专利文献
ep 1 732 798 b1
公开了一种具有长行程的大功率摩擦连接式牵引装置布置，用于吸收拖车和列车负载，该拖车和列车负载在对列车的编组和列车编组的轨道运行期间施加在轨道车辆的中间横梁元件上，该布置具有摩擦连接机构，该摩擦连接机构具有不同的板元件对和楔形元件，以便吸收在摩擦连接式牵引装置布置的关闭期间产生的热能
。
14.专利文献
us 3 150 782 a
公开了一种用于牵引联接器的牵引缓冲装置，其中，液压阻尼器与多个压力弹簧并联连接，以便用压力弹簧和阻尼器同时缓冲拉力和冲击力
。
15.专利文献
us 3 368 698 a
公开了一种用于牵引联接器的牵引缓冲装置，在牵引缓冲装置中，液压阻尼器与多个压力弹簧平行地布置在力流中，此外具有额外的复位弹簧，该复位弹簧接合在阻尼器壳体上，以便使牵引缓冲装置返回到其初始位置
。
16.专利文献
us 3 447 693 a
公开了这种类型的用于牵引联接器的牵引缓冲装置，其具有在权利要求1的前序部分中概括的特征
。
液压阻尼器与多个压力弹簧平行地布置在摩擦阻尼装置内
。
在罐形柱塞和形成阻尼腔的壳体的底部之间布置有压力弹簧，以便将柱塞压到其完全移出的位置
。
17.在已知的实施方式中，压力弹簧和阻尼器并联连接，以便实现相应大的等效弹簧常数
。
等效弹簧常数是具有压力弹簧和阻尼器的整个弹簧装置的弹簧常数
。
与阻尼器串联连接的弹簧也与阻尼器同时压缩
(
德语：
einfedern)。
18.已知实施方式的缺点是，在实践中，阻尼器的密封系统通常决定牵引缓冲装置的使用寿命，因为密封系统最先失效
。
此外，所使用的金属压力弹簧相对较硬，但遭受收缩性
(setzverhalten)
，这导致弹簧常数随时间变化
。
19.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于牵引联接器
、
尤其中间缓冲联接器的牵引缓冲装置，该牵引缓冲装置的突出之处在于使用寿命特别长，该牵引缓冲装置的弹簧常数在使用寿命期间尽可能保持不变并且制造成本低廉，以及即使没有额外的间隔块也能容易地在安装在各种不同的安装空间中
。
20.根据本发明的技术问题通过一种用于牵引联接器
、
尤其中间缓冲联接器的牵引缓冲装置解决，该牵引缓冲装置具有权利要求1的特征
。
从属权利要求描述了本发明的有利和特别适宜的设计方案
。
21.根据本发明的用于牵引联接器的牵引缓冲装置适合于用于机械耦连轨道车辆的两节车厢的联接器
、
尤其适合于中间缓冲联接器，但也可以用于横向缓冲器，例如在横向缓冲器中用作长弹簧机构，该牵引缓冲装置的特征在于壳体小
、
重量轻并且易于适应不同的安装空间，而不必提供相对较重的间隔块
。
优选地，下文还描述的壳体和必要时牵引缓冲装置的其他构件可以由钣金件制造，这些钣金件例如可以通过冲压或火焰切割来生产
。
将液压和
/
或气动的阻尼器与压力弹簧
、
优选聚合物弹簧相结合，其中，弹簧和阻尼器的组合如此设计，使得压力弹簧吸收较高比例的小行程和牵引力，而阻尼器由于相应高的预应力仅在较大的力的情况下才起作用，由此保护阻尼器的密封系统，因为在实际应用中出现的绝大多数行程由免维护的压力弹簧
、
尤其聚合物弹簧吸收
。
同时，由于压力弹簧的行程较小并且在较大行程的情况下力突变到阻尼器预应力，列车的振动行为减少
。
22.详细而言，根据本发明的用于牵引联接器
、
尤其中间缓冲联接器的牵引缓冲装置具有用于联接器杆部的第一接头和设计用于将牵引缓冲装置紧固在车辆结构上
、
例如紧固在轨道车辆的车架或车体上的第二接头
。
23.根据本发明的牵引缓冲装置还具有弹簧装置，该弹簧装置在第一接头和第二接头之间传递拉力和压力
。
弹簧装置包括至少一个压力弹簧
、
尤其正好一个压力弹簧和至少一个液压和
/
或气动的阻尼器
、
尤其正好一个液压和
/
或气动的阻尼器
。
压力弹簧和阻尼器相对于彼此串联地布置在从第一接头到第二接头的力流中，以便将压力从压力弹簧传递到阻尼器
。
24.根据本发明，压力弹簧的弹簧常数小于阻尼器的弹簧常数
。
弹簧常数也被称为弹簧刚性
、
弹簧硬度
、
弹簧系数
、
基准量或直接常数，弹簧常数表示作用在弹簧上的力与由此引起的弹簧偏移
、
即在此为压缩的比率
。
通过根据本发明选择压力弹簧和阻尼器的不同的弹簧常数实现，阻尼器仅在牵引缓冲装置传递相对较大的拉力和冲击力的情况下起作用，而压力弹簧如果在较大力的情况下尚未完全压缩则补充地压缩，或者压力弹簧仅在传递的力相应较小的情况下压缩
。
25.优选地，用于初始压缩阻尼器的最小力
、
即阻尼器压缩开始时的力大于用于将压力弹簧压缩其弹簧行程的至少
50
％
、
优选至少
70
％或者至少
90
％的压力，或者甚至大于用于将压力弹簧压缩其弹簧行程的
100
％
、
即已经完全压缩的压力
。
由此将阻尼器的响应或压缩限制到出现相对较大力的情况，以便阻尼器受到相应较低的磨损
。
26.优选地，压力弹簧由塑料
、
尤其聚合物制成
。
这种塑料弹簧具有良好的弹簧变形曲线并且至少基本上不遭受收缩性
。
27.根据本发明的一个实施例，阻尼器或压力弹簧通过沿轴向能移动的端部侧的第一压板加压
。
这种第一压板例如由壳体中的线性导引装置固持，如同下文还会描述的那样
。
第一压板还可以形成稳定关节的一半，该稳定关节引起联接器杆部的中间复位
。
28.在第二接头的区域中可以设有第二压板，弹簧或阻尼器以其另一轴向端部支撑在该第二压板上，其中，第二接头例如由托架构成，第二压板沿牵引缓冲装置的轴向能移动并且尤其围绕垂直的旋转轴线能旋转地布置在托架中
。
通过这种方式，根据本发明的牵引缓
冲装置具有特别纤细的形状并且能以低成本制造
。
29.第二托架例如可以形成用于第二压板的线性导引装置，因此第二压板可靠地沿轴向被导引
。
30.特别优选地，牵引缓冲装置包括壳体，该壳体形成第一接头
、
尤其形式为用于联接器杆部销的容纳部的第一接头，并且该壳体形成第二接头
、
尤其形式为托架的第二接头，其中，壳体在至少两侧包围压力弹簧和阻尼器
。
例如，壳体具有上翼板和下翼板，该上翼板和下翼板布置在阻尼器和压力弹簧的两侧
。
上翼板和下翼板例如可以通过垂直构件
、
尤其钣金件相互连接并且也可以制成为钣金件
。
特别优选的是，壳体总体由钣金件
、
尤其钣金板拼合而成，这能够实现低成本地制造并且易于适应不同的安装空间
。
钣金件例如可以通过冲压或火焰切割制造，这尤其具有成本效益
。
31.特别优选地，第一压板具有朝第一接头的方向指向的
、
自由的
、
至少基本上平坦的贴靠面，该贴靠面用于联接器杆部的镜像相同的贴靠面的自由贴靠
。
因此在这两个贴靠面之间产生起稳定作用的关节
。
由于第一压板和联接器杆部的两个至少基本上平坦的贴靠面沿压力方向有利地以由弹簧装置加预应力的方式相互贴靠，当联接器杆部偏离其中间位置时，这两个至少基本上平坦的贴靠面相对于彼此倾斜，从而产生复位力矩，该复位力矩使联接器杆部回到其中间位置
、
即完全沿轴向定向的位置
。
因此，所述两个至少基本上平坦的面的优选加压
、
但自由的贴靠和这两个至少基本上平坦的面相对于彼此倾斜的可能性意味着集成到牵引缓冲装置中的中间复位
。
32.除了所示的至少基本上平坦的贴靠面外，第一压板优选沿朝第一接头指向的轴向方向具有端侧的止挡面，用于配备有联接器杆部的车辆的至少一个车辆止挡
。
例如，具有贴靠面和止挡面的一侧设计成阶梯状，例如具有突出的中间区域和在两侧或整周包围中间区域的外部区域，中间区域形成平坦的贴靠面，外部区域形成至少一个端侧的止挡面
。
33.第一接头优选如同所示的那样由用于联接器杆部销的容纳部构成，该联接器杆部销例如位置固定并且可旋转运动地支承在壳体内
。
位置固定的布置不排除小的轴向间隙的可能性，该轴向间隙沿每个轴向方向例如为最大
1cm、
尤其最大
5mm、3mm、2mm
或更小
。
备选地可以考虑联接器杆部销在壳体中的可移动性，其中，该可移动性优选沿两个轴向方向均受限制
。
沿轴向的可移动性则通常大于联接器杆部销的直径或直径的一半
。
34.根据本发明的牵引联接器
、
尤其中间缓冲联接器具有联接器杆部，该联接器杆部在其自由端部具有至少基本上平坦的贴靠面，并且该联接器杆部能够围绕垂直轴线偏转，并且所述牵引联接器具有所述类型的根据本发明的牵引缓冲装置，其中，第一压板的贴靠面尤其以被弹簧装置沿第二轴向方向施加压力的方式自由贴靠在联接器杆部的贴靠面上
。
35.因此，联接器杆部可以将从一个车辆通过牵引联接器传递到另一车辆的压力通过第一和第二压板以及位于其间的具有压力弹簧和阻尼器的弹簧装置传递到另一车辆，该压力弹簧和阻尼器尤其仅仅形成弹簧装置
。
36.以下要借助实施例和附图示范性地描述本发明
。
37.在附图中：
38.图1示出牵引联接器中的牵引缓冲装置的三维示图；
39.图2示出图1中的牵引缓冲装置连同安装环境的其他构件；
40.图3示出图1中的牵引缓冲装置的水平俯视图；
41.图4示出图3中的牵引缓冲装置连同安装环境的其他构件；
42.图5示出图1中的牵引缓冲装置的垂直剖面视图；
43.图6示出根据本发明的牵引缓冲装置的另一实施例；
44.图7示出图6中的牵引缓冲装置的垂直剖面视图；
45.图8示出图6中的牵引缓冲装置的水平俯视图
。
46.图1至图5示出根据本发明的牵引缓冲装置的一个实施例，并且用虚线示出根据本发明的牵引联接器的其他构件
。
牵引联接器具有联接器杆部3，该联接器杆部通过联接器杆部销
14
以铰接的方式支承在牵引缓冲装置的壳体
12
中，因此该联接器杆部能够围绕垂直轴线
15
偏转
。
因此，壳体
12
以容纳部
13
形成用于联接器杆部3或其联接器杆部销
14
的第一接头1，其中，通过第一接头1能够将拉力和压力沿相反的轴向方向传递
。
47.牵引缓冲装置的第二接头2由托架9构成，牵引缓冲装置通过该第二接头紧固在车辆结构上，托架可以例如被紧固
、
尤其用螺栓紧固在车体或车架上
。
托架9是壳体
12
的组成部分
。
48.牵引缓冲装置布置在由双点划线示出的车辆接口
16、
例如
uic-530
车辆接口中
。
49.在第一接头1的区域中设有车辆止挡
17
，通过这些车辆止挡可以将压力传递给牵引缓冲装置，这将在下文解释
。
与此相反，在第一接头1的区域中的拉力通过联接器杆部销
14
被传递
。
50.在第二接头2的区域中，压力和拉力通过第二压板8传递，第二压板以铰接方式
、
即围绕垂直定向的旋转轴线
10
可偏转地并且沿两个轴向方向可受限制地移动地支承在托架9中
。
备选地，第二压板8也可以刚性连接在托架
20
上或者由该托架构成，这例如将在下文借助另一实施例和图6至图8示出
。
51.第一压板7沿两个轴向方向互易地可移动地支承在壳体
12
中
。
第一压板7具有朝联接器杆部3指向的
、
至少基本上平坦的贴靠面
7.1
，联接器杆部3以端部侧的至少基本上平坦的贴靠面
3.1
贴靠在第一压板的该贴靠面上
。
这两个至少基本上平坦的贴靠面
3.1、7.1
自由地相互贴靠，其中，这两个贴靠面通过布置在第一压板7和第二压板8之间的弹簧装置4相互加预应力，由此，当联接器杆部3从其所示的中间位置围绕垂直轴线
15
被偏转时，这两个贴靠面可以相互倾斜，从而对联接器杆部3施加复位力
。
52.同时避免横向力被传递到弹簧装置
4。
53.壳体
12
由钣金结构构成，该钣金结构由钣金板制成，该壳体具有相互平行布置的上翼板
18
和下翼板
19
并且通过两个垂直的钣金板
20
相互刚性连接
。
布置在上翼板
18
和下翼板
19
的端部处的钣金板
20
与上翼板
18
和下翼板
19
的后部区段一起构成托架
9。
54.第一压板7固持在壳体
12
中的线性导引装置
11
中
。
例如，线性导引装置
11
由上翼板
18
和下翼板
19
构成
。
55.在所示的实施例中，第二压板8也在壳体
12
中的
、
即在托架9的区域中的线性导引装置
11
中被导引
。
56.弹簧装置4由压力弹簧5和液压和
/
或气动的阻尼器6构成，其中，压力弹簧5和阻尼器6沿从第一接头1到第二接头2或者从第一压板7到第二压板8的力流的方向串联布置
。
压力弹簧5直接支撑在阻尼器6的端侧上
。
压力弹簧5和阻尼器6的弹簧常数如此不同，使得在把第一压板7和第二压板8推在一起时，在阻尼器6开始压缩之前，压力弹簧5首先压缩经过
预定的行程
、
例如压力弹簧的弹簧行程的至少
50
％
、70
％或
90
％
。
57.在图2中示出用于压力导入的侧止挡
21。
壳体
12
支撑在这些侧止挡上
。
58.壳体
12
导引两个压板7和8并且完全容纳弹簧装置4，并且形成第一接头1和第二接头2，由此实现极其紧凑的结构形式
。
由于壳体
12
的该结构设计，壳体
12
可以容易地适应不同的安装长度
。
59.在根据图6至图8的实施例中，在压力弹簧5和阻尼器6之间沿轴向设有中间板
22。
中间板
22
沿两个轴向方向位置固定地支承在壳体
12
中，但优选围绕垂直的旋转轴线可旋转地支承，以便避免横向力被导入压力弹簧
5。
第二压板8相对于壳体
12
可移动并且由托架9构成，但也可以又铰接地连接在托架上
。
当阻尼器6压缩时，壳体
12
朝向托架9移动，该壳体在其他方面有利地按照图1至图5中的实施例构成，例如由上翼板
18、
下翼板
19
和至少两个钣金板
20
构成
。
在该实施例中，除了轴向间隙之外，联接器杆部销
14
还可以位置固定地容纳在壳体
12
中
。
60.在根据图6至图8的设计方案中，当用牵引缓冲装置传递拉力时，阻尼器6不被加载压力，而是仅压力弹簧5被加载
。
因此可以进一步降低阻尼器负荷
。
61.当牵引缓冲装置承受压力时，联接器杆部3通过压力弹簧
5、
中间板
22
和阻尼器6将第一压板7压向托架9，从而可以通过压力弹簧5和阻尼器6传递压力
。
在拉力负荷的情况下，联接器杆部3通过联接器杆部销
14
与压力弹簧5的压力相反地拉动壳体
12
并且因此拉动中间板
22
，并且将第一压板7拉靠在车辆止挡
13
上，从而缓冲拉力
。
同时将拉力通过阻尼器6和
/
或必要时通过拉杆和第二压力板8传递给托架
9。
62.阻尼器6也与压力弹簧5串联连接并且仅在压力冲击相对较大的情况下起作用
。
63.在两个实施例中，例如，压力弹簧5可以设计为聚合物弹簧，阻尼器6可以设计为气体液压或流体弹性体的阻尼器
。
如果阻尼器预应力明显高于弹簧预应力，则正常的牵引载荷沿拉力方向和压力方向通过弹簧5被吸收，而阻尼器6仅沿压力方向针对较高的连接冲击和在较强的牵引变化的情况下起作用
。
这种两级的预应力减小行驶运行中的负荷变化反应
。
64.附图标记列表
[0065]1第一接头
[0066]2第二接头
[0067]3联接器杆部
[0068]
3.1
贴靠面
[0069]4弹簧装置
[0070]5压力弹簧
[0071]6阻尼器
[0072]7第一压板
[0073]
7.1
贴靠面
[0074]8第二压板
[0075]9托架
[0076]
10
旋转轴线
[0077]
11
线性导引装置
[0078]
12
壳体
[0079]
13
容纳部
[0080]
14
联接器杆部销
[0081]
15
垂直轴线
[0082]
16
车辆接口
[0083]
17
车辆止挡
[0084]
18
上翼板
[0085]
19
下翼板
[0086]
20
钣金板
[0087]
21
侧止挡
[0088]
22
中间板