专利名称：用于多构件车辆的能量耗散装置的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及用于多构件车辆，特别是用于轨道式车辆的
能量耗散装置，由此所述能量耗散装置包括第一端板、第二端板以及 具有空心主体形式的能量耗散元件，该能量耗散元件在能量耗散装置 的纵向方向上延伸并且被布置在第一端板和第二端板之间，并且由此 基于能量耗散装置的激活而将能量耗散元件限定为折叠构造，所述能 量耗散元件进一步包括具有折叠/凸起区域的形式的响应触发器，该折 叠/凸起区域至少部分地围绕被构造为空心主体的能量耗散元件的外围 而外围地延伸。本发明还涉及用于制造这种能量耗散装置的方法。
背景技术：
0002根据上述原理的一种类型的能量耗散装置通常在现有技 术中已知并且用于例如轨道技术中，特别地作为减震器。通常这种类 型的减震器包括牵引装置(例如以弹簧设备的形式)和能量耗散装置 的组合，并且用于保护车辆，特别是在较大速度的冲击下保护车辆。 牵引装置通常被设计为容纳上至预定义的大小的牵引力和冲击力并且 传导超过车辆底盘的任何力。
0003因此，在正常的车辆工作期间在多构件轨道车辆中产生 的牵引力和冲击力，例如在独立的车辆主体之间的牵引力和冲击力通过 常规可恢复构造的减震器而被吸收。
0004然而，基于过度的常规地可恢复构造的减震器的工作负 载，例如基于车辆碰撞障碍物或基于车辆的突然制动，牵引装置和可 以分别在独立的车辆主体之间、在独立的车辆主体之间的分界面提供 的铰接或耦合的连接可以设想地被毁灭或毁坏。在任何情况下，牵引 装置均不足以吸收全部合成能量。因此，牵引装置之后不再作为整体 结合在车辆的能量耗散概念中，从而不提供额外的能量耗散装置，所 导致的冲击能被直接传递到车辆底盘。这样做使过度的负载承受相同
6的冲击能并且可能造成损伤或毁坏。对于这种情况的多构件轨道车辆， 存在车辆主体出轨的危险。
0005破坏性或可恢复地构造的能量耗散元件通常用作额外的 能量耗散装置，目的是为了保护车辆底盘免受严重冲击的损坏，所述 能量耗散元件同样被设计为例如在牵引装置的操作吸收被耗尽时启动 并且将至少部分地吸收并由此耗散通过力的流动在能量耗散元件上传 递的一部分能量。特别可以想象的是能量耗散元件为形变主体，该形 变主体通过基于过度^J主要压縮力的(期望的)破坏性塑性形变将冲 击能转化为形变和热量。
0006能量耗散元件使用形变导管以将冲击能转化为呈现出本 质上为椭圆形的特性曲线，由此基于所述能量耗散元件的启动而确保 了最大能量吸收。
0007然而，目前使用例如形变导管形式的破坏性构造的能量 耗散元件的能量耗散装置通常不能以足够的精度特别是依据能量耗散 装置的响应特性而适用于具体给定的应用。此处需耍的是构造响应特 性和由此的能量耗散装置的力路径特性，以及预定义的用于能量耗散 的事件序列从而促成可预测限定的能量耗散。
0008在开始吋引用的能量耗散装置的类型己知来白WO 00/05119 Al，其中在能量耗散装置的纵向延伸的箱式主体形式的连接 主体被布置在第一和第二接合板(端板)之间。这种箱式主体假设形 变主体的功能，该形变主体通过基于过度的特性触发力的折叠的轴向 弯曲而失去该主体传递力的功能。箱式连接主体的弯曲确保了箱式连 接主体的相邻侧分别交替地凸起或向内凹陷或向外凹陷。
0009触发器被进--步提供在已知的能量耗散装置中以基于能 量耗散装置的激活而指定箱式连接主体中折叠的形成。通过这种响应 触发器，随机设计的儿何不理想性在一些位置上提供为斜边的形式， 在所述位置处第一折叠应该基于能量耗散装置的激活而进行。
0010由此，提供这种响应触发引起能量耗散装置中涉及在发 生根据预定义模式，即基于能量耗散装置的激活运行的碰撞的情况下 的能量耗散的事件过程。同样，上述并且己知来自WO 00/05119 Al 的能量耗散装置具有的缺点是当制造用作能量耗散元件的箱式连接主体时，形成装配状态中的连接主体的壁的独立薄片首选需要相对复杂 的加工，即在按需要焊接独立薄片以形成箱式连接主体之前。特别需 要的是通过在精确的弯曲线处的具体角度折叠每个独立薄片的预定义 的端件，从而使斜边可以真正地用作触发器以指定折叠的形成，从而 基于能量耗散装置的激活而连接主体。
0011特别地，不排除的现有技术的方案的事实是任何不理想
性均可以在按照例如弯曲线制造箱式连接主体时发生，在所述弯曲线 上，端件被折叠或者端件需要弯曲的角度可以负向地冲击能量耗散元 件的响应特性。
0012已知方案的进一步的缺点是显现在通过提供随机设计的 斜边形式的响应触发器中，所述能量耗散装置不被设计为传递牵引力 或至少仅有条件地设计为传递牵引力，所述牵引力出现在正常的车辆 操作中。这种牵引力之后将影响提供作为响应触发器的折叠区域，结 果，能量耗散装置的响应特性之后将不再被精确地预定义。
发明内容
0013因此，本发明提出的任务是进一步开发具有在开始时引 用的类型的破坏性功能的能量耗散元件的能量耗散装置，从而使能量 耗散装置可以用于传递压缩力和牵引力，并且因此例如被布置在用于 多构件轨道车辆的铰接或耦合布置的下游。在处理中，用于触发能量 耗散的响应力以及能量吸收期间的事件过程应该被更精确地调节，由 此同时，能量耗散装置应该被设计为被制造的尽可能的简单和经济。 本发明提出的另一个任务是说明一种用于制造这种能量耗散装置的方 法。
0014对于能量耗散装置，根据本发明所解决的根本任务是开 始时引用的类型的能量耗散装置进一步包括至少一个牵引力传递元 件，该牵引力传递元件将第一端板与第二端板连接并且被设计为在能 量耗散装置的纵向中传递牵引力，由此在至少一个牵引力传递元件上 传递的牵引力的动作线完全延伸经过牵引力传递元件的内部，即在牵 弓I力传递元件的整个长度上延伸。0015根据本发明的方案显示出多个实质性优点，以下将详细 说明。例如，通过提供响应触发器以指定用于被构造为空心主体的能 量耗散元件的折叠的形成，基于能量耗散的事件的顺序，即基于能量 耗散装置的激活的能量耗散元件的塑性形变可以被事先精确地设置。 为了智能，以被构造为空心主体的能量耗散元件的壁中的折叠/凸起区 域的形式提供的几何不理想性具有的作用是发生在能量耗散期间的用 于被构造为空心主体的能量耗散元件的折叠的轴向弯曲的第一折叠的 位置、排列和形成基本上较少地依赖于能量耗散装置不存在任何这种 响应触发的情况下的能量耗散元件中的材料不规则性。
0016另一方面，根据本发明的能量耗散装置提供额外的牵引 力传递元件，该额外的牵引力传递元件主要用于传导在能量耗散装置 的纵向上的正常车辆操作期间产生的牵引力。由此具有的作用是延伸 经过被构造为空心主体的能量耗散元件的壁的被传递的牵引力分量被 充分减小，从而使提供为响应触发器的折叠/凸起区域没有变化并且因 此同样不影响碰撞下(即基于多度的冲击力)的传递的能量耗散装置 的响应特性。在所述处理中重要的是至少一个牵引力传递元件被完整 地位于将第一端板与第二端板连接的多条连接线中的一条上，从而使 经由牵引力传递元件传递的牵引力的动作线完全运行在所述牵引力传 递元件的内部中。通过这种方法，牵引力传递元件被设计为在没有具 有折叠/凸起区域的能量耗散元件的情况下传递牵引力，所述折叠/凸起 区域被提供作为响应触发器，其因延伸经过被构造为空心主体的能量 耗散元件的壁的牵引力分量而延伸。因此，至少一个牵引力传递元件 在总体上增大能量耗散装置的张力强度，从而使能量耗散装置也可以 传递更高的牵引力。
0017由刚性材料构造并且具有足够并且优选为已知的张力强 度的各种不同的组件被构想为牵引力传递元件。杆、条、线缆或带子 等被特别地构想为牵引力传递元件。被设计为线缆或链条的牵引力传 递元件的使用被特别地通过仅被设计为在能量耗散装置的纵向中传递 牵引力而不能传递冲击力的所述牵引力传递元件而区分。在这种情况 下，冲击力完全地延伸经过被构造为空心主体的能量耗散元件。
0018为了制造这种能量耗散装置，根据本发明提供的方法包括以下步骤首先，空心主体提供有斜面，特别地为截棱渐细式。第 一端板之后附着到空心主体的第一端面并且第二端板附着到对立地布 置的空心主体的第二端面。在外围至少部分地延伸围绕空心主体的外 围的折叠/凸起区域此后形成在空心主体的壁中并且组成在完成的能量 耗散装置中的响应触发器。
0019最后，至少一个牵引力传递元件被固定到第一端板和第 二端板，从而使至少一个牵引力传递元件的整个长度位于将第一端板 与第二端板连接的连接线上。
0020这导致非常简单地实现了用于制造具有创造性的能量耗 散装置的方法，该方法特别的区别在于在外围至少部分地延伸围绕空 心主体的外围的折叠/凸起区域直至空心主体被制造后才形成。由于不 需要在装配空心主体之前提供以几何不理想性(斜边等)形成空心主 体的壁的独立的薄片，因此不需要改变空心主体的制造处理顺序。根 据本发明，折叠/凸起区域取而代之的是直至空心主体完成后才形成在 空心主体的壁中并且端板被附着到空心主体相应的端面。
0021所附权利要求中说明了本发明方案的有益实施例。
0022具有用于增大能量耗散装置的张力强度的至少一个牵引 力传递元件的创造性的能量耗散装置的优选实施例由此同样提供为具 有预定义的抗挠刚度。
0023此处使用的术语"抗挠刚度"一般理解为工程机械中已 知的尺寸，该尺寸规定了作用在牵引力传递元件上的负载和由于该负 载而作用在牵引力传递元件上的弹性形变之间的关联。牵引力传递元 件的抗挠刚度依赖于传递元件的形成、几何构形和材料。具体地，牵 引力传递元件的抗挠刚度表示用于传递元件的材料的弹性模块的产品 以及用于牵引力传递元件的横截面的区域的第二力矩。该区域的第二 力矩由此从根本上依赖于横截面的设计。
0024由于在一个优选实施例中的至少一个牵引力传递元件显 示出预定义的抗挠刚度，用于牵引力传递元件的特性弯曲负载同样己 知。这涉及牵引力传递元件基于通过给定的路线横向(自连接线)传 递的压縮力而失去稳定性并且作为力传递元件失效的关键力。当由此 选择牵引力传递元件的材料和/或横截面轮廓时，用于牵引力传递元件
10的特性弯曲负载可以例如被这样预定义。这对定义用于能量耗散装置 的特性响应力特别有益。如果例如刚性材料的杆、条或带形元件被称 为用作牵引力传递元件，则必须考虑的事实是这种牵引力传递元件不 仅被设计为传递牵引力并且由此从整体上增大能量耗散装置的张力强 度，而且还显示出一定的压縮强度从而使通过能量耗散装置传递的压 縮力还在一定程度上延伸经过牵引力传递元件。在这种情况下，为了 精确地预测并且预定义构造为空心主体的能量耗散元件的响应特性， 需要事先己知在力传递期间通过冲击力传递元件传递的分量。
0025因此基于压缩力的通过冲击力传递元件传递的力的分量 应尽可能地小，冲击力传递元件应该优选为呈现出与被构造为空心主 体的能量耗散元件的壁相比较小的横截面。
0026如已经说明的，原则上优选使得至少一个牵引力传递元 件的张力强度同样可调节，并且因此已知的是通过对所述牵引力传递 元件的适当的材料选择和适当的横截面大小的选择实现这种调节。由 此可以事先指定可以由能量耗散装置传导的最大牵引力。通过这样做， 能量耗散装置可以在相应的应用中被最优地调节。张力强度是自关于 牵引力传递元件的原始横截面区域的最大牵引力的张力测试计算的张 力。
0027本发明方案的特别优选的实施例使用各自沿不同连接线
延伸的至少两个牵引力传递元件，由此产生的连接线与能量耗散装置
的纵向轴线相一致。这具有的优点是当牵引力在所述至少两个牵引力
传递元件上传递时，应力负载中不会产生峰值，并且特别地，经由能
量耗散装置传递的牵引力在横跨能量耗散装置的横截面分布的情况下
同样可以被传导。这种方法也可以有效地避免构造为具有折叠/凸起区
域的空心主体的能量耗散装置的形变(扩大)，所述折叠/凸起区域基
于所传递的增大的牵引力而结合到空心主体的壁中。
0028在用于由本发明提出的能量耗散装置中的牵引力传递元 件的进一步的实施例中特别优选的是所述牵引力传递元件沿连接线延 伸，所述连接线横向延伸到能量耗散装置的纵向轴线。在极端的情况下，由此构想独立的牵引力传递元件自构造为空心主体的能量耗散元 件的一侧对角延伸到相对的另一侧。相对于能量耗散元件的纵向轴线 的牵引力传递元件的成角度的布置作用于特性弯曲负载，在该特性弯 曲负载处，牵引力传递元件基于通过给定的路线横向传递的压縮力而 失去稳定性并且作为力传递元件失效。
0029在用于牵引力传递元件的特性弯曲负载所依赖的众多因 素中，这使得认定压縮应力的类型，即在牵引力传递元件中传递的压 縮力的类型和牵引力传递元件的长度上的压縮力所通过的路径。根据 稳性理论，特性弯曲负载FK可以通过以下等式计算
(等式l)
0030在等式1中，E表示用于牵引力传递元件的材料的弹性模 量，I表示用于牵引力传递元件的横截面区域的惯性的轴向几何力矩并 且s表示所谓的弯曲长度，该弯曲长度与牵引力传递元件的长度L具 有以下关系
";0.L (等式2)0031在等式2中，；0表示所谓的弯曲系数，通过该弯曲系数在
特性弯曲负载上引起所述类型的压缩应力的影响。所述弯曲系数由此还 特别地基于牵引力传递元件的连接线关于能量耗散装置的纵向轴线延伸 的角度。
0032当至少一个牵引力传递元件由此以其端部以不规则或非 正交的角度连接到能量耗散装置的相应端板，当计算特性弯曲力时引 起的弯曲长度系数改变从而即便是恒定的弹性模量，用于牵引力传递 元件的特性弯曲力也会减小。即使张力强度较高，但沿橫向延伸到能 量耗散装置的纵向轴线的连接线延伸的牵引力传递元件仍可以由此显 示出相对低的抗挠刚度。
0033关于能量耗散装置的纵向轴线对牵引力传递元件的横向 布置的优点可以由此在相同张力强度下看出，牵引力传递元件的抗挠 刚度可以被减小从而基于压縮力的传递，与构造为空心主休的能量粍 散元件相比，仅较小的压縮力分量延伸经过牵引力传递元件。
0034根据本发明的能量耗散装置，构造为空心主体的能量耗散
12元件应该原则上被有益地设计为传递上至预定义量的能量的压縮力经 过在能量耗散装置的纵向方向上的空心主体上流动的力。这样做，用 于传递经过除了折叠/凸起区域的能量耗散元件的压縮力的作用线完全 延伸在构造为空心主体的能量耗散元件的壁内。这之后即确保在外围 构造为至少部分地围绕空心主体的外围的折叠/凸起区域被提供为能量 耗散元件中仅有的几何不理想性，从而使能量耗散元件中用于形成折 叠的精确地可调节的响应触发器之后可以基于用于过度的能量耗散装 置的特性响应力。
0035关于用于能量耗散装置的响应特性和关于能量吸收期间的 事件顺序，根据本发明的方案的特别优选的实现为构造为空心主体的 能量耗散元件提供为具有渐细轮廓，并且优选为从第一端板向着第二 端板成渐细的轮廓。这种圆渐细设计具有的优点是关于横向力和力矩 以及关于偏心纵向力增大空心主体的稳定性。结合这一点，将例如构 想为空心主体呈现出倾斜的轮廓，例如截棱锥的形状。
0036在根据本发明的方案所述的空心主体呈现出倾斜轮廓的后 一种实现中，有益地在至少一个边缘上提供凹槽或剪切块，并目.优选 为在位于或至少部分地位于折叠/凸起区域中的连接主体的每个边缘处 提供凹槽或剪切块。在截棱锥的边缘处的这些凹槽或剪切块用于避免 空心主体的边缘影响折叠/凸起区域中的能量耗散元件的任意固有的加 强，即在第一折叠基于能量耗散装置的激活而形成在构造为空心主体 的能量耗散元件中的区域中。基于激活，能量耗散装置可以由此以定 义的形式形成这种第一折叠。此外，凹槽或剪切块的提供具有的作用 是需要激活能量耗散装置的触发力中任意峰值可以被削弱。
0037优选为提供的根据具有渐细轮廓的空心主体的本发明的方 案之前所述的实现的能量耗散装置是折叠/凸起区域布置在所述空心主 体的渐细侧上以便能够调节用于以特定精确方式触发能-量耗散装置的 特性响应力。由于基于经过能量耗散装置的冲击力的传递而形成的机 械压缩应力在空心主体的渐细端部上最为显著，因此空心主体的渐细 轮廓由此假设所谓的"聚焦功能"。
0038当然其他构造也可以被构想为关于空心主体的折叠/凸起 区域。特别地，相应的响应触发器还可以提供在空心主休的两端上或同样甚至在空心主体的中间。
0039最后，根据本发明的能量耗散装置的特别优选的使用提供 被构造为第一接合板的第一端板，经由该第一接合板，能量耗散装置 可以附着到，优选为可分离地附着到多构件车辆(特别是轨道车辆) 的车辆主体的主框架。此处可替换地或额外地，有益地是第二端板还
被构造为(第二)接合板，经由该(第二)接合板，能量耗散装置的 至少一个上游组件，例如力传递元件、缓冲元件或额外的减震器优选 为可分离地连接到能量耗散装置。
0040关于权利要求所保护的用于制造根据本发明的能量耗散装 置的方法，另一个实施例提供将压縮应力施加到空心主体从而使弯曲 以定义的方式横向地发生在至少部分地围绕空心主体的外围的负载中 从而形成折叠/凸起区域，该折叠/凸起区域在外围延伸至少部分地围绕 空心主体的外围。优选为施加到空心主体的压縮应力的量被选择为使 得弯曲可以以可定义的幅度设置。由于空心主体的边缘表示关于空心 主体的特性弯曲负载的加强，因此吊床效应基于与负载横向的压縮应 力的应用而发生，通过该负载，空心主体的侧而塑性地向外弯曲并且 由此形成弯曲。在该处理中，施加到空心主体的压缩应力的量应该大 于空心主体的独立侧的分支负载并且小于作为加固边缘的函数的空心 主体的超临界负载容量。这种弯曲是完成的能量耗散装置的响应触发 器的分量。由于弯曲的幅度以定义的方式通过应用事先计算的或定义 的压縮应力而形成，因此用于完成的能量耗散装置的激活的特性力水 平可以被预置。
0041对之前所述的实施例可替换或额外的是，压縮力被施加到 空心主体以形成在外围延伸至少部分地围绕空心主体的外围的折叠/凸 起区域，本发明的方法的优选实现在形成至少部分地围绕空心主体的 外围的至少一个外围延伸的折叠/凸起区域的方法步骤之前，提供将至 少-个牵引元件固定到空心主体的壁上的空心主体内部的两个相对布 置的固定点处，从而使牵引元件横向延伸到空心主休的纵向方向，所 述牵引元件特别地是连杆。这种牵引元件由此用作与空心主体相互影 响的响应安全装置，从而在所述响应安全装置被触发后，形成至少一 个第一弯曲/凸起，该第一弯曲/凸起至少部分地关于连接主体的外围而
14在外围延伸，由此该至少一个第一弯曲/凸起用作触发器以基于能量耗 散装置的激活而指定用于被构造为空心主体的能量耗散元件的折叠的 形成。
0042在根据本发明的方法所弓I用的后一个优选实施例中，额外 地提供将操纵器前进到连接主体的内部中以形成外围地延伸至少部分 地围绕空心主体的外围的折叠/凸起区域，因此牵引元件优选为共中心 地被压縮并且两个相对布置的固定点相对彼此移动。
0043由此，特别容易实现制造具有集成的响应安全装置的能量 耗散装置的有效方案。通过将操纵器前进到连接主体的内部中，从而 优选地牵引元件的中心区域被压縮并且由此两个相对布置的固定点相 对彼此移动，相应的固定点形成缺口，该缺口外围地延伸至少部分地 围绕空心主体的外围，该空心主体具有向着空心主体的中间的凸起方 向。这种优选实施例中显然的是同样地引入的第一缺口的幅度和由此 对于能量耗散装置的响应力可以被设置以使得由相对设置的固定点之 间的牵引元件的区域的操纵器影响的压縮的大小可以被设置。当然， 其他实施例也可以构想为使用响应安全装置。
0044对于将至少一个牵引元件固定到能量耗散装置的空心主 体，优选为提供的是空心主体的内部提供的至少一个牵引元件是力配 合、形式配合和/或集成地在两个相对布置的固定点处结合到连接主体 的内壁。另--方面，还可以构想提供在空心主体内侧的至少一个牵引 元件在两个相对布置的固定点处被连接到空心主体的外壁并且因此自 相应的固定点延伸经过空心主体的壁中的开口。锚定的这种类型是特 别容易实现的方案。
0045对于空心主体内部的可替换的操纵器，该操纵器用于压縮 提供在所述空心主体内侧的至少一个牵引元件，同样优选的是在空心 主体的头部处呈现销，由此这个销连同头部一起可替换地经过关于纵 向方向中的能量耗散装置的第--或第二端板中的相应的开口。
0046最终，对于本发明的方法，进一歩优选为在折叠/凸起区 域形成在空心主体中后，至少一个牵引元件之后被再次从空心主体的 内部移除，从而使该至少一个牵引元件不能消极地影响能量耗散装置 的响应特性或能量吸收中的事件顺序。
示进行说明。 其中
图1是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的部分地局部透 视图
图2是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的透视图； 图3a是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的侧视图； 图3b是根据本发明的能量耗散装置的侧视图； 图4a是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的顶部平面图； 图4b是根据局部显示中的本发明的能量耗散装置的优选实施例的 顶部平面图5是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的第一端板的前 视图6是根据本发明的能量耗散装置的优选实施例的第二端板的前 视图7是在依据本发明的用于制造能量耗散装置的方法的第一优选 实施例的空心主体的壁中的折叠/凸起区域形成之前的能量耗散装置的 透视图8是在依据本发明的用于制造能量耗散装置的方法的第二优选 实施例的空心主体的壁中的折叠/凸起区域形成之前的能量耗散装置的 半透明的透视图9a是图8中描述的能量耗散装置的纵向截面图9b是在将压缩应力施加到空心主体上以形成所述空心主体的壁 中的凸起后的图9a中描述的能量耗散装置的纵向截面图9c是具有前进的操纵器以形成空心主体的壁中的折叠/凸起区 域的图9a中描述的能量耗散装置的纵向截面图9d是在空心主体的壁中形成折叠/凸起区域后的图9a中4苗述的 能量耗散装置的纵向截面图10是在自空心主体内侧移除牵引元件之前图9c中所示的能量耗散装置的透视图。
具体实施例方式
0048图l-6示出了本发明的能量耗散装置100的优选实施例的 不同视图。该能量耗散装置100特别适于用作减震器，优选为与牵引 装置相结合(未详细地显示)以保护多构件轨道车辆的车辆底盘。
0049如图所示，能量耗散装置100包括第一端板10和第二端 板20，每个端板分别具有力传递元件的功能。在本发明的能量耗散装 置100的优选实施例中，两个端板IO、 20中的每一个均分别构造为矩 形接合板。当然，本发明显然不限于具有这种设计或形式的端板10、 20。
0050第一端板IO被设计以将能量耗散装置100附着到车辆主 体的主框架(未示出)，最后，相应的固定装置12以通孔的形式提供 在第一端板10上。
0051另一方面，所描述的实施例中的第二端板20被设计为使 得至少一个上游元件(未示出)，例如额外的能量耗散元件，可以通 过构造为接合板的第二端板20附着到能量耗散装置100。再次，适当 的固定装置22为此目的被提供在第二端板20上。
0052如上所述，尤其可以构想固定装置12、 22是分别延伸经 过第一/第二端板10、 20并且设计为接收螺钉、销等的通孔，并且该通 孔最终用于将能量耗散装置100附着到车辆主体的主框架或将上游元 件附着到能量耗散装置100。
0053然而，代替通孔，其他方案同样适用于固定装置12、 22。 如果例如视设计而定，则两个端板IO、 20中的至少一个可以仅提供相 对较小的边缘区域，其中对适当的通孔不具有足够的空间或对于接收 在这种通孔中的螺钉等不具有足够的空间，相应的端板10、 20的后侧， (即在面对能量耗散元件30的端板10、 20的侧面上)将其引导至通 过焊接或附着而连接的竖管等，由此该竖管最终用于分别将能量耗散 装置100附着到车辆主体的主框架，将上游元件附着到能量耗散装置 100。由此可以构想相应的连接元件被布置在竖管的自由端中或该自由 端上以形成力的匹配、集成接合和/或分别连接车辆主体的主框架和上 游元件的构形匹配。
10054除了第一端板10和第二端板20，能量耗散装置100进一 步包括在能量耗散装置100的纵向方向L中延伸的具有空心主体形式 的能量耗散元件30。能量耗散元件30的空心主体用作所描述的能量耗 散装置IOO的形变主体以通过塑性形变和由此吸收在能量耗散装置IOO 上传递的至少部分能量而转化为热能和基于能量耗散装置100的激活 的形变做功。
0055两个端板10、 20和能量耗散元件30被连接到一起而不动 作，从而使牵引力和冲击力可以在能量耗散装置100的纵向方向L中 传递，由此在力的传递中发生的力的流动至少部分地延伸经过被构造 为空心主体的能量耗散元件30的壁。此处可以构想两个端板10、 20 连接到构造为空心主体的能量耗散元件30的相应端面。由此有益的是 在接收构造为空心主体的能量耗散元件30的柑应的端面的相应端板 10、 20中构造圆周凹槽。此处可替换地或额外地，端板IO、 20还可以 被适当地设计为合适的限位挡块(limit stop) 13，该限位挡块13用于 接收被构造为空心主体的能量耗散元件30。在所描述的实施例中，这 种限位挡块13形成在第一端板10上。
0056适2地选择构造为空心主体的能量耗散元件30的壁厚以 及适当地选择所述空心主体的材料确保了能量耗散元件30可以与关f 上至由冲击确定的能量耗散元件30上的力的流动传递的定义的能量的 量的力传递功能相一致，从而使两个端板IO、 20本质上彼此为刚性。
0057另一方面，构造为空心主体的能量耗散元件30基于超过 定义的能量的量而失去其力传递功能，所述定义的能量的量通过在空 心主体的壁上的力的流动而传递，从而使两个端板IO、 20之后在能量 耗散装置100的纵向方向L上相对于彼此移动。在此情况下，通过能 量耗散元件30传递的能量的量的至少一部分被转化为形变做功和通过 空心主体的塑性形变的热量并且由此被耗散。
0058在构造为空心主体的能量耗散元件30的激活之后产生的 空心主体的塑性形变以折叠的轴线延伸压平的形式产生，由此逐渐增 大的进行性平行折叠产生在能量耗散装置100的纵向方向L中。
0059为了在能量耗散元件30的激活之后获得以定义的、可预 测的方式形成的折叠并且由此促成根据所产生的能量耗散(特别是在可精确地预测的响应力下)的事件的预定义的顺序，能量耗散元件30 被提供为包括具有折叠/凸起区域33的形式的响应触发器，所述折叠/ 凸起区域33在外围至少部分地延伸围绕空心主体的外围。这种折叠/ 凸起区域33用于基于所述能量耗散元件30的激活而限定构造为空心 主体的能量耗散元件30的折叠的形成。
0060具体地，在优选实施例中的能量耗散元件30被构造为弯 曲的、截棱锥主体的形式，该截棱锥主体呈现出从第一端板10向着第 二端板20的渐细的形状。此处，以折叠/凸起区域33的形式的响应触 发器被提供在能量耗散元件30的较小横截面端部上的截棱锥的壁中。 剪切块或凹槽35进一步提供在折叠/凸起区域33的高度下的空心主体 30的边缘34处。在截棱锥构形的能量耗散元件30的边缘34处的这些 剪切块35用于避免空心主体30的边缘34在折叠/凸起区域33的高度 下导致能量耗散元件30的任意固有的加强并且通过前进操纵器40允 许折叠/凸起区域33的定义的构形(以下说明)。所获得的特别是能够 基于提供在能量耗散装置100中的能量耗散元件30的触发而减小压力 负载屮的峰值。
0061如图1中可以特别注意到的，总共两个牵引力传递元件 31提供在构造为空心主体的能量耗散元件30的内侧，该牵引力传递元 件31分别将第一端板10连接到第二端板20。这些牵引力传递元件31 用于在能量耗散装置100的纵向方向L上传递牵引力。此处的本质是 在两个牵引力传递元件31上传递的牵引力的作用线W2 (比较图46) 完全延伸经过相应的牵引力传递元件31的内部。
0062从图1进一歩看山，两个牵引力传递元件31在所述的优 选实施例中自不同的连接线延伸，由此两条连接线产生的合成线R与 能量耗散装置100的纵向轴线L 一致。具体地，两个牵引力传递元件 31延伸的两条连接线被布置为与能量耗散装置100的纵向轴线L横向。 如上所述，这种方法促成用于两个牵引力传递元件31的抗挠刚度的预 定义而不需要来自被影响的两个牵引力传递元件的能量耗散装置100 的增大的张力强度。
0063虽然两个牵引力传递元件在所述的能量耗散装置100的实 施例中构造为连杆的形式，但其他设计也自然可以被考虑，例如杆、
19条、线缆等。
0064如从图3b中可以特别注意到的，空心主体用于本发明的 能量耗散装置100的优选实施例中以用于能量耗散元件30，该能量耗 散元件30被设计为使得用于传递经过除了折叠/凸起区域33以外的能 量耗散元件30的压縮力的作用线Wl完全延伸在被构造为空心主体的 能量耗散元件30的壁内。这种测量确保了被构造为在外围方向中至少 部分地围绕空心主体30的外围的折叠/凸起区域33被提供为能量耗散 元件30中仅有的几何不理想性，从而使用于能量耗散元件30中的折 叠构形的精确可调节的响应触发可以基于用于能量耗散装置100的过 度的特性响应力。
0065当制造能量耗散装置100时，用于构造空心主体30的壁 中的折叠/凸起区域33的不同可能在以下参考图7-10进行说明。
0066图7和8分别显示了空心主体30中不构造折叠/凸起区域 33的(未完全完成的)能量耗散装置的状态并且该能量耗散装置由此 不提供响应触发器。在空心主体30中形成折叠/凸起区域33的步骤将 在以下参考图9a-9c顺序地说明。
0067图8中所述的实施例涉及(同样为末完全完成的)能量耗 散装置，该能量耗散装置呈现出在一定程度上相互正交对准的两个牵 引元件32'， 32"，由此两个牵引元件32'， 32"屮的每--个均在两个相 对布置的固定点F处连接到空心主体30的壁。另一方面，图7显示了 能量耗散装置的(未完全完成的)实施例，其中仅一个牵引元件32' 被提供用于形成折叠/凸起区域。虽然其他对准也町以被构想以用子这 种牵引元件32'，但这种单个的牵引元件32'位于图7中的基本水平延 伸的平面中。
0068响应触发器的定义的构形的选择将在以下参考图9a-9d顺 序说明。用于由此使用的牵引元件32'， 32"的操作模式将同样在本文 中说明。
0069如例如在阁9a中的纵向截面图示中显示的，空心主体30 呈现出从第一端板10向着第二端板20具有弯曲的、截棱锥主体30形 式的渐细构形。用于形成折叠/凸起区域33的相应牵引元件32'， 32" 由此置于空心主体30的较小的横截面端部上的截棱锥中。之前所述的剪切块或凹槽35进一步提供在牵引元件32'， 32"的高度处的空心主体 30的边缘34上。所指出的是图9a-图9c中显示的(未完全完成的)能 量耗散装置同样不具有牵引力传递元件31。这种牵引力传递元件31是 在折叠/凸起区域33根据相应的端板10、 20形成后而构形匹配的、集 成接合的和/或力匹配的。
0070具体地，图9a显示了之前在图8中描述的能量耗散装置 的纵向截面图。该图特别地允许牵引元件32'， 32"在成圆渐细地渐细 的空心主体30的渐细端部上的位置识别。在空心主体30的内壁上的 相应位置处的用于相应地附着牵引元件32'， 32"的相应的固定点F被 提供在大约截棱锥空心主体30的边缘34处的剪切块35的高度处。
0071然而，此处可替换地，还可以构想使得提供在空心主体 30内侧的牵引元件32'， 32"力匹配地、集成接合地和/或构形匹配地在 两个相对布置的固定点F处连接到连接主体31的外壁，由此相应的牵 引元件32'， 32"之后自相应的固定点F延伸通过提供在空心主体30 的壁中的适当的开口。
0072在此应注意，结合图9a-9d描述的实施例当然还可以应用 到图7中所述的实施例，其中仅一个牵引元件32'被用于形成折叠/凸起 区域33。因此，相应的附加术语"可选的"被用于图9a-9d的相应组 件，该图9a-9d的相应组件提供在图8中所示的实施例中，而不提供在 图7所示的实施例中。
0073图9b显示了图9a中描述的在应用期间或随后的压縮应力 在空心主体30上的应用的状态下的能量耗散装置100。在此情况卜， 为了形成在外围至少部分地延伸围绕空心主体30的外围的凸起区域 33，，压縮应力被施加到空心主体30的纵向方向。施加到空心主体30 的压缩应力的量被选择以使得凸起33'产生为以定义的方式至少部分 围绕空心主体30的外围地与负载横向。由此空心主体30的边缘34表 示增强，与负载横向的压縮应力的应用产生吊床效应，通过该效应， 空心主体30的横向表面塑性地向外凸起并且由此形成凸起33'。以此 方式形成的凸起33，是用于完成的能量耗散装置的响应触发器的组件。
0074在形成凸起33，之后，凹进33进一步形成在空心主体30 的壁中，这将在以下参考图9c进行说明。如图9c所示，凹进33通过前进操纵器40而形成在空心主体30的壁中。具体地，被前进到空心 主体30的内部中的操纵器40呈现出销，该销在相对于能量耗散装置 100的纵向方向L上前进经过第二端板20的端面上的相应开口 21，从 而使该销接触位于相对布置的固定点F之间的区域M。这样，位于相 对布置的固定点F之间的相应的牵引元件32'、 32"的区域M由此通过 操纵器40压縮，结果使得牵引元件32'、 32"在相应的固定点F处向内 拉动空心主体30的侧壁。凹进33由此形成在空心主体30的每个侧面 上，在该侧面处为牵引元件32'、 32"提供有固定点F。
0075这种凹进33与上述凸起33'—同构造为使得折叠/凸起区 域33、 33'中的作用线W2不再基于冲击力的传递而延伸在空心主体30 的壁内。这种凹进允许预定在每个侧面处的截棱锥主体30中的第一折 叠的位置及其折叠的方向。
0076通过前进相应的牵引元件32'、 32"或前进通过前进操纵 器40而因此调节的牵引元件32'，凹进33的幅度可以被设置。在图9 中所示的实施例屮，凹进33和凸起33'—起形成用作响应触发器的折 叠/凸起区域。如上所述，由于凹进33和凸起33，的幅J蓃是预定义的， 因此当产生能量耗散元件30时，能量耗散装置100的特性响应力可以 被精确地调节。显然的是M进33的幅度将大得多并且能量耗散元件30 的响应力将小得多，相应的牵引元件32'、 32"和牵引元件32'分别通过 操纵器40按压。
0077在前进操纵器40后形成的凹进33在外围至少部分地延伸 围绕空心主体30的外围并且呈现出向着空心主体30的中间的凸起方 向，由此基于能量耗散装置100的激活而用于限定空心主体30的折叠 的形成的触发被额外地提供到凸起33'。
0078图9d和10显示了根据图9a的能量耗散装置的纵向截面 的相应的透视图，在相应的情况下，在空心主体30屮形成的折叠/凸起 区域33、 33，一方面通过运用空心主体30上的压縮应力并且在另一方 面，通过操纵器40的前进(比较图9b和图9c)，基于能量耗散装置 100激活的空心主体30中限定的折叠构造的触发被实现。由此意识到 在优选实施例屮提供在空心主体30的每个边缘34上的凹槽35被置于 折叠/凸起区域33、 33，的范围中。在近似棱锥的空心主体30的边缘34
22上的这些剪切块35用于避免相应的边缘34影响在折叠/凸起区域33、 33'的高度处的空心主体30的固有增强强度，以及一方面通过空心主体 30上的压縮应力而另一方面通过前进操纵器40的凹进33而被严格地 限定的所述凸起33'的固有增强强度。这样特别地获得了基于提供在被 触发的能量耗散装置100中的能量耗散元件30的应力负载峰值的减 小。
0079基于图9d或图10中所述的实施例，为了制造本发明的能 量耗散装置IOO，现在需要将牵引元件32'、 32"从空心主体30的内侧 移除并且相应地将适当的牵引力传递元件31附着到第一端板10和第 二端板20。可以如上文所述，这可以通过延伸经过空心主体30的内部 的牵引力传递元件31而发生，由此必须考虑到基于牵引力的传递，在 牵引力传递元件31上传递的牵引力的作用线W2完全地在所述牵引力 传递元件31的内侧延伸。
0080需要注意的事实是本发明的实现不限于结合附图所述的实 施例，而多种变化均是可行的。特别地，结合图8所述的实施例类似 地应用到图7中所示的仅提供一个牵引元件32'的实现中。同样可以构 想将空心主体30的形状形成为所述的截棱锥轮廓以外的形状。此外， 在岡渐细构造的连接主体的渐细端部处的响应触发器的位置不限于图 中所示的实施例。
0081本发明的全部实施例所共有的是至少部分地围绕空心主体 3的外围而外围地延伸的至少一个第一凹进33通过至少一个牵引元件 32'、 32"形成，由此所述至少一个第一凹进33用作触发器，该触发器 用于基于能量耗散装置100的激活而将构造为空心主体的能量耗散元 件30限定为折叠构造。
0082在用作响应触发器的折叠/凸起区域的设计中，不强制凸 起33，通过运用空心主体30上的压縮应力而形成以及同样不强制凹进 33通过前进操纵器40而形成。当然，还可以构想响应触发器仅利用由 前进操纵器40形成的凹进33或仅使用由运用空心主体30上的压缩应 力而形成的凸起33'。
0083进一步显然的是，折叠/凸起区域33分别位于相对布置的 固定点F的附近区域中，在该相对布置的固定点F处，在空心主体30的内部提供的牵引元件32'、分别提供的牵弓l元件32'、 32"被连接到 所述空心主体30。
参考标记的列表
10第一端板/第一接合板
11第一端板中的开口
12固定装置
13限位挡块
20第二端板/第二接合板
21第二端板中的开口
22固定装置
30能量耗散元件/空心主体
31牵引力传递元件
32，， 32"牵引元件/连杆
33折叠/凸起区域的凹进(响应触发器)
33，折叠/凸起区域的凸起(响应触发器)
34空心主体的边缘
35凹槽
40操纵器
50上游元件
100能量耗散装置
F固定点
能量耗散装置的纵向轴线
M牵引元件的中心区域
R连接线的合成线
Wl在能量耗散元件上传递的压縮力的作用线
W2在牵引力传递元件上传递的牵引/压缩力的作用线
权利要求
1.一种用于多构件车辆的，特别是安装在轨道上的车辆的能量耗散装置，该能量耗散装置包括第一端板(10)、第二端板(20)和能量耗散元件(30)，该能量耗散元件(30)以空心主体的形式在所述能量耗散装置(100)的纵向方向上延伸并且配置在所述第一端板(10)和所述第二端板(20)之间，其中基于所述能量耗散装置(100)的激活而限定所述能量耗散元件(30)的折叠的形成，所述能量耗散元件(30)包括具有折叠/凸出区域(33，33’)形式的响应触发器，所述折叠/凸出区域(33，33’)在外围至少部分地延伸围绕所述空心主体(33，33’)的外围，所述能量耗散装置的特征在于所述能量耗散装置(100)包括至少一个牵引力传递元件(31)，所述至少一个牵引力传递元件(31)连接所述第一端板(10)与所述第二端板(20)并且被设计为在所述能量耗散装置(100)的所述纵向方向(L)上传递牵引力，其中在所述至少一个牵引力传递元件(31)上传递的所述牵引力的作用线(W2)完全延伸通过所述牵引力传递元件(31)的内部。
2. 根据权利要求1所述的能量耗散装置，其中 所述至少一个牵引力传递元件(31)具有可预定义的抗挠刚度。
3. 根据权利要求1或2所述的能量耗散装置，该能量耗散装置包括 至少两个牵引力传递元件(31)，该牵引力传递元件(31)沿不同的连接 线延伸，其中所述连接线的合成线(R)与所述能量耗散装置(100)的所 述纵向轴线(L)相一致。
4. 根据权利要求3所述的能量耗散装置，其中 所述至少一个牵引力传递元件(31)延伸或所述至少两个牵引力传递元件(31)分别延伸的一条或多条连接线延伸为横于所述能量耗散装 置(100)的所述纵向轴线(L)。
5. 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的能量耗散装置，其中 所述能量耗散元件(30)被设计为在所述能量耗散装置(100)的所述纵 向方向(L)上传递上至预定义量并且表征为所述能量耗散元件(30)的 响应力的压縮力，其中用于传递经过除所述折叠/凸出区域(33， 33')以 外的所述能量耗散元件(30)的所述压縮力的作用线(Wl)完全延伸在 被构造为空心主体的所述能量耗散元件的壁内。
6. 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的能量耗散装置，其中 被构造为空心主体的所述能量耗散元件(30)呈现锥形轮廓，优选地为 从所述第一端板(10)到所述第二端板(20)渐细的轮廓。
7. 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的能量耗散装置，其中 被构造为空心主体的所述能量耗散元件(30)呈现弯曲的轮廓，特别是 斜截棱锥的轮廓。
8. 根据权利要求7所述的能量耗散装置，其中 构造为空心主体的所述能量耗散元件(30)的至少一个边缘(34)并且优选地为每个边缘(34)均具有凹槽(35)，该凹槽(35)至少部 分地位于所述折叠/凸出区域(33)中。
9. 根据前述权利要求中的任一权利要求所述的能量耗散装置，其中 所述第一端板(10)被构造为第一接合板，经由该第一接合板，所述能 量耗散装置(100)被附着，优选为可分离地附着到多构件车辆，特别是 轨道车辆的车辆主体的主框架，并且其中所述第二端板(20)被构造为 第二接合板，经由该第二接合板，所述能量耗散装置(100)的上游的至 少一个组件(50)，例如力传递元件、缓冲器元件或额外的减震器元件 被例如可连接到，优选为可分离地连接到所述能量耗散装置。
10. —种用于制造前述权利要求中的任一权利要求所述的能量耗散 装置(100)的方法，其中所述方法包括以下处理步骤a) 提供具有弯曲的空心主体(30)，特别是具有斜截棱锥形式的空心主体(30);b) 将第一端板(10)附着到所述空心主体(30)的第一端面并且将 第二端板(20)附着到所述空心主体(30)的相对配置的第二端面；c) 形成折叠/凸出区域(33， 33，)，该折叠/凸出区域(33， 33')在 外围至少部分地延伸围绕所述空心主体(30)的外围；以及d) 将至少一个牵引力传递元件(31)附着到所述第一端板(10)和 所述第二端板(20)，从而使所述至少一个牵引力传递元件(31)的整 个长度完全位于连接所述第一端板(10)和所述第二端板(20)的连接 线(W2)上。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中 所述处理步骤c)进一步包括以下处理步骤将压缩应力施加到所述空心主体(30)从而使凸出(33')产生为在外 围以定义的方式至少部分地围绕所述空心主体(30)的外围而横于负载。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其中施加到所述空心主休(30)的所述压縮应力的量被选择从而使所述凸 出(33')可以被设置为可定义的幅度。
13. 根据权利要求10-12中任一权利耍求所述的方法，该方法还包括在 处理步骤c)之前的以下处理步骤将特别是连杆的至少一个牵引元件(32'， 32")在所述空心主体(30) 的内部中的两个相对配置的固定点(F)处附着到所述空心主体(30)的 壁，从而使所述至少一个牵引元件(32，， 32")延伸为横于所述空心主 体(30)的纵向方向(L)，其中所述处理步骤c)进一步包括以下处理步骤使操纵器(40)前进到所述连接主体(30)的内部中，从而使所述 至少一个牵引元件(32，，32")优选被同心地压縮并且所述牵引元件(32'， 32")的所述两个相对配置的固定点(F)相对于彼此移动。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中J^两个相对配置的固定点(F)位于所述空心主体(30)的所述内部 中，并且其中被提供在所述空心主体(30)的所述内部中的所述至少一个 牵引元件(32，， 32")在固定点(F)处连接所述连接主体(31)的内壁。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中皿两个相对配置的固定点(F)位于所述空心主体(30)的外部，并 且其中被提供在所述空心主体(30)的所述内部中的所述至少一个牵引元 件(32'， 32")在固定点(F)处连接所述连接主体(31)的外壁，从而 使所述至少一个牵引元件(32'， 32")自相应的固定点(F)延伸经过被 提供在所述空心主体(31)的所述壁中的适当的开口。
16. 根据权利要求13-15中任一权利要求所述的方法，其中 前进到所述空心主体(31)内的所述操纵器(40)具有销，当所述操纵器(40)前进时所述销在所述空心主体(31)的纵向方向(L)上相对 于所述空心主体(31)延伸经过所述第一端板(10)或所述第二端板(20) 中相应的开口 ( 11,21)，并且所述销撞击位于所述至少一个牵引元件(32', 32")的所述相对配置的同定点(F)之间的区域(M)。
17. 根据权利要求11-16中任一权利要求所述的方法，进-步包括在处 理步骤c)之后的处理步骤是将所述至少一个牵引元件(32', 32")从 所述空心主体(30)的所述内部中移除。
18. 根据权利要求10-17中任一权利要求所述的方法，其中 可以调节在处理步骤c)中形成的所述折叠y凸出区域(33'， 33")的幅度，并且由此可以调节所述能量耗散元件(30)的特性响应力。
全文摘要
本发明涉及一种用于多构件车辆，特别是轨道式车辆的能量耗散装置，该装置包括第一端板(10)、第二端板(20)和能量耗散元件(30)，该能量耗散元件(30)以空心主体的形式在能量耗散装置(100)的纵向方向(L)上延伸并且布置在第一端板(10)和第二端板(20)之间，由此基于能量耗散装置(100)的激活而限定能量耗散元件(30)的折叠构造，能量耗散元件(30)包括具有折叠/凸起区域(33，33’)形式的响应触发器，所述折叠/凸起区域(33，33’)至少部分地围绕空心主体的外围外围地延伸。为了确保使能量耗散装置(100)可以用于传递压缩力和牵引力，本发明提供的能量耗散装置(100)包括将第一端板(10)与第二端板(20)连接的至少一个牵引力传递元件(31)并且其被设计为在能量耗散装置(100)的纵向方向(L)上传递牵引力，由此在至少一个牵引力传递元件(31)上传递的牵引力的作用线(W2)完全通过所述牵引力传递元件(31)的内部延伸。
文档编号F16F7/12GK101553390SQ200780038740
公开日2009年10月7日 申请日期2007年10月17日 优先权日2006年10月19日
发明者E·贾德 申请人:福伊特专利公司