CN101678846A - 可压缩弹性弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于至少吸收和耗散能量的可压缩弹簧,其包含多个同轴且彼此串联设置的弹性衬垫以及多个分隔板,其中每一板设置在一对所述邻近衬垫之间。多个第一叉形物与每一分隔板的第一表面一体形成或紧固到所述第一表面以用于将所述板附接到一个衬垫,且多个第二叉形物与第二表面一体形成或紧固到所述第二表面以用于将所述板附接到相对的衬垫。还穿过每一板形成轴向小孔,其中叉形物以交替的方式定位在所述轴向小孔的外围边缘上。还可在所述板的每一表面上提供突出部,且使其适应于连续穿过所述板的轴向小孔,以用于将所述板额外附接到所述对衬垫。
Description
相关申请案的交叉参考
本申请案与2007年5月1日申请的第60/926,987号临时专利申请案相关且主张其优先权。本申请案进一步与以下申请案密切相关:标题为“用于可压缩弹性弹簧的板状部件(Plate like member For A Compressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第_____号美国申请案;标题为“用于可压缩弹性弹簧的衬垫(Pad For A Compressible ElastomericSpring)”的共同待决的第_____号美国申请案;标题为“制作可压缩弹性弹簧的方法(Method of Making Compressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第______号美国申请案;标题为“制作用于可压缩弹性弹簧的弹性衬垫的方法(Method OfMaking ElastomericPad For A Compressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第_____号美国申请案;标题为“组合叉轴和弹性牵伸齿轮(Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear)”的共同待决的第______号美国申请案;标题为“具有摩擦机构的组合叉轴和弹性牵伸齿轮(Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear Having A Friction Mechanism)”的共同待决的第______号美国申请案;标题为“具有外壳的弹性牵伸齿轮(Elastomeric Draft GearHaving A Housing)”的共同待决的第_____号美国申请案,以上申请案均与本申请案同时申请。这些申请案转让给本发明的受让人,且这些共同待决的申请案的揭示内容特此以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及用于吸收和耗散能量的可压缩弹性弹簧,且更明确地说,本发明涉及用于在乘客或货物有轨车的操作期间至少吸收和耗散能量的弹性可压缩弹簧,且再更明确地说,本发明涉及一种具有用于使彼此串联轴向设置的弹性衬垫和板状部件居中且附接的新颖布置的弹性可压缩弹簧。
背景技术
如一般众所周知的,在多种应用中采用可压缩弹性弹簧以用于至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所施加的动态冲击负载的原因是源于对弹簧的特定使用的冲撞和/或振动。
最近,可压缩弹性弹簧已在乘客和货物有轨车应用中不断获得广泛的接受。具体来说,已设计出用作用于限制有轨车围绕纵向中心线的“摆动”或“滚动”移动的侧轴承组合件的整体部分的可压缩弹性弹簧。颁予亚斯宾塞(Aspengren)等人的第7,338,034号美国专利和颁予奥德奈尔(O′Donnell)等人的第6,792,871号美国专利揭示了此类可用于侧轴承组合件的弹簧的替代类型。
更重要的是,已经常在有轨车缓冲器组合件、牵伸齿轮组合件和挂钩组合件中采用可压缩弹性弹簧以用于在列车编组的装配和操作期间缓冲两个邻接有轨车之间的冲击能量。
对于在用于至少吸收和缓冲来自存在于一对两个邻接有轨车之间的动态冲击负载的能量的应用中使用来说,可压缩弹性弹簧一般利用一系列弹性衬垫和金属板状部件,其布置成彼此成插入堆叠的关系。然而,在本发明的概念和设计之前,可压缩弹性弹簧在压缩和延伸移动期间需要导引以提供横向稳定性和满意性能。一般来说,此导引由插入穿过每一衬垫和板状部件中的中央小孔的金属杆提供,从而将弹簧封闭到外壳中且将金属板状部件的边缘定位成与外壳的内壁表面成邻接关系,或者使用外壳与中央杆的组合。然而,外壳和/或金属杆的使用使初始组合件的制造成本以及其在有轨车操作中的使用寿命期间的维护成本增加。外壳和/或金属杆的使用还使冲击能量吸收组合件的重量增加。由于持续需要增加每一有轨车的载荷能力,所以与外壳和/或杆相关联的重量会对此载荷能力造成不利影响。
此外,此对增加的载荷能力的持续需要增加了在列车编组的操作和装配期间由能量吸收组合件经历的动态冲击负载。因此,将此类较高的动态冲击负载直接传递到可压缩弹性弹簧。此外,已知在列车编组的装配期间超过要求的最大速度,这进一步增加了待由各种缓冲器装置吸收和缓冲的动态冲击负载。然而,目前使用的可压缩弹性弹簧在吸收所有可施加的动态冲击负载方面并不可靠。因此,持续需要一种便宜且可靠的可压缩弹性弹簧,其能够在不使用用于导引用途的金属杆或外壳的情况下吸收冲击能量负载。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供一种可压缩弹簧,其用于至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所述可压缩弹簧包含界定中心轴且具有一对轴端的可压缩弹性衬垫。所述衬垫是由预定材料制造的,且具有预定形状因子,从而使得能够反复吸收和耗散超过预定材料的最终抗张强度的约百分之一百三十(130%)的动态冲击负载。还提供一对末端部件。所述对末端部件中的每一者使其表面邻接地啮合所述对轴端中的一者。此外,存在附接构件,其用于将所述对末端部件中的每一者附接到所述衬垫。
根据本发明的另一方面,提供一种可压缩弹簧,其用于至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所述可压缩弹簧包含界定中心轴且具有一对轴端的可压缩弹性衬垫。还提供一对末端部件。所述对末端部件中的每一者使其表面邻接地啮合所述对轴端中的一者。还存在预定多个叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述末端部件一体形成;以及紧固到其表面。所述预定多个第一叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于第一表面以预定角度向外延伸到衬垫中,以用于将每一末端部件附接到衬垫的相应轴端。
根据本发明的又一方面,提供一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所述可压缩弹簧包含预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置。每一衬垫具有外围侧表面及一对轴端。所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴。还存在预定多个分隔板状部件。所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间。每一分隔板状部件使其第一平坦表面邻接地啮合一个衬垫的轴端。其相对的第二表面邻接地啮合相邻衬垫的轴端。所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠。在动态冲击负载施加于弹簧和从弹簧移除时,每一衬垫沿中心轴压缩和延伸,从而致使分隔板状部件沿中心轴移动。提供预定多个第一叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述板状部件一体形成;以及紧固到其第一表面。所述预定多个第一叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于第一表面以预定角度向外延伸,以用于将每一分隔板状部件附接到所述对衬垫中的一者。提供预定多个第二叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述板状部件一体形成;以及紧固到其第二表面。所述预定多个第二叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于第二表面以预定角度向外延伸,以用于将每一分隔板状部件附接到所述对衬垫中的相对一者。
根据本发明的另一方面,提供一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所述可压缩弹簧包含预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置。每一衬垫具有外围侧表面及一对轴端。所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴。存在预定多个分隔板状部件。所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间。每一分隔板状部件使其第一大致平坦的表面邻接地啮合一个衬垫的轴端,且使其相对的第二大致平坦的表面邻接地啮合相邻衬垫的轴端。所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠。在动态冲击负载施加于弹簧和从弹簧移除时,每一衬垫沿中心轴压缩和延伸,从而致使分隔板状部件沿中心轴移动。穿过所述预定多个分隔板状部件中的每一者形成轴向小孔,其与所述堆叠的中心轴同心。最后,存在构件,其紧固到所述预定多个分隔板状部件中的每一者,且定位在所述轴向小孔的外围边缘上,以用于将每一分隔板状部件附接到所述对衬垫中的每一者。
根据本发明的另一方面,提供一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于可压缩弹簧的动态冲击负载的能量。所述可压缩弹簧包含预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置。每一衬垫具有外围侧表面及一对轴端。所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴。每一衬垫也是由预定材料制造的,且具有预定形状因子,从而使得能够反复吸收和耗散超过所述材料的最终抗张强度的约百分之一百三十(130%)的动态冲击负载。还提供预定多个分隔板状部件。所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间。每一分隔板状部件使其第一大致平坦的表面邻接地啮合一个衬垫的轴端,且使其相对的第二大致平坦的表面邻接地啮合相邻衬垫的轴端。所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠。在动态冲击负载施加于弹簧和从弹簧移除时,每一衬垫沿中心轴压缩和延伸,从而致使分隔板状部件沿中心轴移动。存在构件,其经提供以用于将所述多个分隔板状部件中的每一者附接到所述对衬垫。
本发明的目标
因此,本发明的主要目标之一是提供一种可压缩弹性弹簧,其用于至少吸收和耗散来自动态冲击负载的能量。
本发明的另一目标是提供一种可压缩弹性弹簧,其包含一对板状部件,所述板状部件各自附接到弹性衬垫的相应末端。
本发明的又一目标是提供一种可压缩弹性弹簧,其包含布置成彼此成插入堆叠关系的一系列弹性衬垫和板状部件,且并不需要在操作期间借助于中央杆或外壳来进行导引。
本发明的又一目标是提供一种可压缩弹性弹簧,其包含布置成彼此成插入堆叠关系的一系列弹性衬垫和板状部件,且采用位于每一板状部件中的叉形物以用于刺穿衬垫的邻近端面并延伸到其中。
本发明的再一目标是提供一种可压缩弹性弹簧,其包含布置成彼此成插入堆叠关系的一系列弹性衬垫和板状部件,且采用定位在穿过每一板状部件而形成的轴向小孔的外围边缘上的叉形物以用于刺穿衬垫的邻近端面并延伸到其中。
本发明的额外目标是提供一种可压缩弹性弹簧,其包含一系列插入的弹性衬垫和板状部件,且其制造起来较便宜。
除了已在上文中以某种程度的具体性来描述的本发明的若干目标和优点以外,所属领域的技术人员尤其是在结合附图和随附权利要求书阅读此描述时,将更容易明白本发明的各种其它目标和优点。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例构造的可压缩弹性弹簧的侧面正视图;
图2是沿图1的线II-II截取的可压缩弹簧的横截面正视图;
图3是根据本发明的另一实施例构造的可压缩弹性弹簧的等距视图;
图4是图3的可压缩弹性弹簧的等距视图,其特别说明末端弹簧部件的使用;
图5是沿图4的线V-V截取的可压缩弹簧的横截面正视图;以及
图6是根据本发明的又一实施例构造的可压缩弹性弹簧的等距横截面图。
具体实施方式
在阅读对本发明的更详细的描述之前,应注意,为了清晰和理解起见,已在各图中说明的若干视图中用相同参考数字来识别具有相同功能的相同组件。
应理解,轨道车辆的定义适用于但不限于乘客有轨车、货物有轨车、火车和类似的轨道车辆。
按照两个实施例来呈现用于实行本发明的最佳模式,本文中在图1到图5中描绘所述两个实施例。然而,本发明不限于所描述的实施例,且所属领域的技术人员将明白,在不偏离本发明的基本概念的情况下本发明的许多其它实施例是可能的,且类似的任何此类作品也将属于本发明的范围。预期本发明的其它形式和配置可容易地并入到本发明的教示中,且为了清晰和揭示的目的而并非作为对范围的限制,将仅展示和描述一个特定配置。
现在参看图1到图2,其中展示了大体上标记为100的可压缩弹性弹簧,其用于至少吸收和耗散来自施加于其的动态冲击负载的能量,且是根据本发明的一个实施例构造的。可压缩弹性弹簧100包含可压缩弹性衬垫(其大体上标记为110),以及一对末端部件,其各自以邻接啮合形式附接到衬垫110的相应轴端。在使用中,采用末端部件以用于将弹簧100附接到相应块体。因此,将对每一末端部件的形状、材料和大小进行选择以使其符合特定应用。结合一对板状部件来说明和描述本发明,所述板状部件可用于乘客或货物有轨车中可采用的牵伸齿轮组合件且能够在列车编组的装配和操作期间缓冲动态冲击负载,但所属领域的技术人员将明白,本发明可应用于其它应用,且因此不应被解释为本发明的弹簧100和末端部件的限制因素。因此,将末端部件说明和描述为板状部件,其大体上标记为150。在标题为“用于可压缩弹性弹簧的衬垫(Pad For ACompressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第____号美国申请案中揭示可压缩弹性衬垫110,而在标题为“用于可压缩弹性弹簧的板状部件(Plate like member For ACompressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第_____号美国申请案中揭示板状部件150,所述两个申请案均与本申请案同时申请。
简要地说且为了读者方便起见,衬垫110界定中心轴112,且具有一对轴向相对的末端114和116。所述衬垫还具有外围侧表面122。进一步根据本实施例,衬垫110是由热塑弹性体材料制造的,且具有预定的形状因子,从而使得能够反复吸收和耗散超过此共聚多酯聚合物材料的最终抗张强度的百分之一百三十(130%)的动态冲击负载。目前优选的热塑弹性体材料是由特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours&Co.of Wilmington,Delaware)在常用HYTREL商标下且特别是在Hytrell 5556品牌下制造的共聚多酯聚合物材料。此Hytrell材料的特征在于约每平方英寸5,800磅的最终抗张强度。
还简要地说,每一板状部件150(其在标题为“用于可压缩弹性弹簧的板状部件(Platelike member For A Compressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第_____号美国申请案中详细揭示)使其表面152邻接地啮合所述对轴向相对的末端114、116中的一者。还提供附接构件,其用于将每一板状部件150附接到衬垫110。如常规上已知的,此附接构件包含预定多个突出部160,其采用以下形式中的至少一者:与板状部件150一体形成;以及紧固到板状部件150的表面152,并且从其向外延伸。每一突出部160具有具圆形横截面的主体162,以及穿过其形成且进一步穿过板状部件150的厚度形成的小孔164。突出部160的此圆环状形状有利地在通过冲压法由目前优选的金属材料制造的板状部件150中形成。主体162的外径和小孔164的直径是基于衬垫110的材料和设计确定的,以允许此材料在此弹簧100的冷成形过程期间流动进入小孔164且围绕主体162流动。因此,在形成弹簧100之后,突出部160延伸到衬垫110的厚度中,且用无接合和粘合的方式提供板状部件150与衬垫110的机械互锁。
突出部160经定位成在距此衬垫110的中心轴112的恒定半径处彼此成等角,且其数量经选择以在操作期间提供弹簧100的横向均匀性,其中中心轴112还界定弹簧100的中心轴。
弹簧100进一步包含用于在操作期间维持弹簧100的轴向直度和横向稳定性或刚性的构件。此横向稳定性维持构件包含预定多个叉形物170,其采用以下形式中的至少一者:与板状部件150一体形成;以及紧固到板状部件150的表面152。每一叉形物170具有预定形状,且相对于表面152以预定角度向外延伸。
在弹簧100的组装和形成期间,当向板状部件150的相对表面154轴向施加轴向成形负载时,每一叉形物170的末端172适于分别刺穿轴端114、116的表面118、120,叉形物170的主体于是穿过且延伸到衬垫110中。
在至少吸收和耗散来自施加于板状部件150中的一者的动态冲击负载的能量的操作中,衬垫110轴向压缩,外围侧表面122在板状部件150之间径向扩展。如此项技术中众所周知的,衬垫110能够在压缩期间吸收和耗散能量,直到衬垫110到达其最大操作可压缩高度为止。当移除了动态冲击负载时,衬垫110延伸到其初始高度。所述板状部件150中的一者随衬垫110轴向移动。
末端172可为提供叉形物170的三角形形状的尖端,然而,目前优选的是用预定宽度调节末端172,且使侧边缘174逐渐缩小,从而提供叉形物170的梯形形状。如将在本文献中稍后解释,此梯形形状在形成叉形物170及衬垫110期间增加两者之间的表面接触方面是有利的。所述梯形形状进一步对于通过冲压法由目前优选的金属材料以便宜的方式制造板状部件150是有利的。同样,已发现梯形形状足以分别刺穿轴端114、116的表面118、120。
叉形物170相对于表面152的角度经确定以使得叉形物170能够充分延伸到衬垫110中,且使得衬垫110的材料在冷成形过程期间能够围绕叉形物170相应流动。目前优选的是将叉形物170定位成相对于板状部件150的表面152大体上垂直。
叉形物170经定位成相对于衬垫110的中心轴112彼此成等角。此外,叉形物170定位于中心轴112附近,且与其成恒定距离,以便改进弹簧100的同心性。叉形物172的数量还经选择以便在操作期间提供弹簧100的横向均匀性。
横向稳定性维持构件进一步包含穿过板状部件150形成且与中心轴112同心的轴向小孔180,借此叉形物170定位在此轴向小孔180的外围边缘182上或与其紧密靠近,且使内表面176设置成横切于外围边缘182。此外,衬垫110具备一对轴向突出部130,其各自采用以下形式中的至少一者:与衬垫110的相应末端114、116一体形成;以及紧固到所述末端。在弹簧100的组装和形成期间,突出部130轴向延伸到轴向小孔180中在叉形物170的内表面176之间。突出部130的外围环形侧表面134的大小可经设计以用于与叉形物170的内表面176滑动配合,但优选地,此外围侧表面134的大小经设计以用于与此类内表面176摩擦啮合。此摩擦啮合是突出部130的侧表面134的大小大于叉形物170的内表面176之间的径向距离之间的预定过盈配合。本发明还预期当末端部件具有不同于板状部件150的形状时,轴向小孔180可形成为简单的轴向空腔,其作为实例而参考为180a。
横向稳定性维持构件另外包含一对凹槽140,其各自围绕每一突出部130的外围侧表面134在相应表面118、120中形成,且其中叉形物170与相应凹槽140对准。
一个板状部件150中的叉形物170可与相对板状部件150中的叉形物170对准,然而,目前优选的是以交替方式插入一个板状部件150中的叉形物170与相对一个板状部件150中的叉形物170。因此,插入的叉形物170形成延伸到衬垫110中的大体上圆环状布置。插入关系还使得能够增加叉形物170的操作高度。
为了确保插入叉形物170,弹簧100包含用于使板状部件150对准的构件。优选地,此对准构件包含穿过每一板状部件150形成的对准小孔188,使得所述对对准小孔188在弹簧110的组装期间与中心轴112同轴对准。进一步优选的是,将此对准小孔188定位在板状部件150的边缘附近,以便于在弹簧100的组装和形成期间在视觉上识别对准情况。
根据上述实施例构造的弹簧100可简单地改型成现有的牵伸齿轮,例如颁予卡尔斯戴特(Carlstedt)的5,351,844中所揭示的常见类型的牵伸齿轮,该案的教示以引用的方式并入本文献中。
本发明还预期在其中允许或提供弹簧100的外围导引的应用中,叉形物170将足以将板状部件150附接到衬垫110,而无需突出部160。同样,可在没有叉形物170的情况下采用突出部160。
根据图3到图5中最佳展示的本发明的另一实施例,提供一种弹簧,其大体上标记为102。所述弹簧102包含多个衬垫110,其同轴且彼此串联设置。弹簧102还包含多个分隔板状部件(其大体上标记为190),其各自设置在一对所述衬垫110之间。每一分隔板状部件190还在标题为“用于可压缩弹性弹簧的板状部件(Plate like member For ACompressible Elastomeric Spring)”的共同待决的第_____号美国申请案中揭示,使其第一大致平坦的表面192邻接地啮合一个衬垫110的轴端114、116,且使其相对的第二大致平坦的表面194邻接地啮合相邻衬垫110的轴端114、116。衬垫110和分隔板状部件190组合形成具有预定初始高度的多层堆叠,且借此每一衬垫110在吸收和耗散来自施加于其的动态冲击负载的能量期间沿中心轴112压缩,从而在动态冲击负载施加于弹簧102时致使堆叠的预定初始高度减小且分隔板状部件190沿中心轴移动。
分隔板状部件190的构造方式大致与上文描述的板状部件150相同,不同之处只是板状部件190具有预定多个第一突出部(标注为160a),其采用以下形式中的至少一者:与板状部件190一体形成;以及紧固到其第一表面192。此多个第一突出部160a从第一表面192向外延伸。预定多个第二突出部(标注为160b)采用以下形式中的至少一者:与板状部件190一体形成;以及紧固到其第二表面194。此多个第二突出部160b从第二表面194向外延伸,且与所述多个第一突出部160a以交替方式设置。
板状部件190进一步具有:预定多个第一叉形物(标注为170a),其采用以下形式中的至少一者:与板状部件190一体形成;以及紧固到其,并且相对于其此第一表面192以预定角度向外延伸;以及预定多个第二叉形物(标注为170b),其采用以下形式中的至少一者:与板状部件190一体形成;以及紧固到其,并且相对于其此第二表面194以预定角度向外延伸。
第二叉形物170b与第一叉形物170a以交替方式插入。因此,当形成弹簧100时,突出部160a、160b以及叉形物170a和170b穿过衬垫110的相应相邻表面118、120且延伸到其中。具有暴露的末端衬垫110的弹簧102可安装在两个块体之间,或者如果特定应用中需要的话,也可将板状部件150或190定位在弹簧102的每一末端。
在测试期间已发现,板状部件190和衬垫110的配置(其中叉形物170a、170b具有梯形形状)位于轴向小孔180的外围边缘上或与其紧密靠近,大体上相对于板状部件190的相应表面垂直,且进一步以彼此交替的方式定位,且其中衬垫110具备突出部130和凹槽140,这有利地仿效常规中央杆概念,而又不会受到此中央杆的附加成本和重量的不利影响。将明白,本发明的衬垫110和板150、190的构造提供用于将衬垫110的轴心从一个衬垫转移到另一衬垫的手段,因而形成预定高度的大致轴向伸直且横向稳定的弹性柱或堆叠。叉形物170a、170b的数量大体上基于弹簧100的吸收能力来确定,以提供此轴向伸直且横向稳定的条件。
在测试期间已发现,此配置使得弹簧102能够实现其最优横向稳定性,且进一步使得弹簧102能够在无需外围导引的情况下反复吸收和耗散所施加的动态负载。
进一步通过使多个突出部160a、160b与相应多个叉形物170a、170b成预定角度而径向对准来增强横向稳定性或刚性。
现在参看图6,其说明本发明的又一实施例,其中可压缩弹性弹簧的构造方式大体上与图1到图2的可压缩弹性弹簧100相同,不同之处只是板状部件150由一对板状部件190代替。向外延伸的叉形物170b和突出部160b可能有利于将图6的弹簧附接到一对块体(未图示)。同样,可在图3到图5的可压缩弹性弹簧102的末端处采用所述对板状部件190。
此弹簧构造的优点通过其在以下共同待决的申请案中揭示的牵伸齿轮中的使用将显而易见:标题为“组合叉轴和弹性牵伸齿轮(Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear)”的第_____号美国申请案;标题为“具有摩擦机构的组合叉轴和弹性牵伸齿轮(Combination Yoke and Elastomeric Draft Gear Having A Friction Mechanism)”的第____号美国申请案;标题为“具有外壳的弹性牵伸齿轮(Elastomeric Draft Gear Having AHousing)”的第____号美国申请案,所述申请案均与本申请案同时申请。
叉形物170(170a、170b)的梯形形状及其相对于板状部件150、190的表面的垂直定向还可用来提供用于控制衬垫110的过压缩的手段。为了实现此效果,使叉形物170(170a、170b)的高度大体上等于或略大于衬垫110的最大操作可压缩高度。因此,当将衬垫110压缩到此最大操作可压缩高度时,伸直末端172邻接地啮合板状部件150的表面,从而防止其进一步轴向移动。
本发明还预期,突出部160(160a、160b)的大小可经设计以用于控制衬垫110的过压缩。此外,突出部160(160a、160b)和叉形物170(170a、170b)可经定位且其大小可经设计以使得轴向相对的突出部和/或叉形物彼此接触,以用于控制衬垫110的过压缩。
用在授予索莫非尔德(Sommerfeld)且由本发明的受让人拥有的第7,258,243号美国专利的图12到图13中所示的方式将至少一个止动件紧固到板状部件150、190的至少一个边缘也在本发明的范围内。第7,258,243号美国专利的教示以引用的方式并入本文中。
虽然已关于将板状部件150、190附接到衬垫110来展示本发明(其中叉形物170、170a、170b刺穿衬垫110的端面、突出部130或凹槽140的侧表面),但所属领域的技术人员将明白,本发明可应用于其它将板状部件150、190附接到衬垫110的方法。仅借助于实例,凹槽140的大小可经设计为简单地以滑动配合的方式接纳叉形物170。此布置消除了向弹簧的一个末端施加轴向成形压力的需要,且可进一步使得能够在使用时组装弹簧。此布置也可在外围导引可用且板状部件150、190的大小经相应设计以在弹簧100、102的操作期间提供此外围导引的情况下是合适的。
借助于另一实例,可简单地在衬垫110中形成与叉形物170对准的多个空腔或孔,且所述空腔或孔以滑动配合的方式接纳叉形物170,从而形成上述效果。
此外,当在有轨车的牵伸齿轮内使用弹簧100、102时,可将板状部件150的厚度选择成在约1.00英寸到约2.00英寸之间,这表示在此类牵伸齿轮中采用的后部和前部(耦合件)随动件或块的厚度。在此应用中,可直接或通过使用中间部件将突出部160和叉形物170焊接到相应随动件的一个表面。举例来说,所述叉形物可形成在环的边缘上,所述环接着被焊接到前部随动件的后部的表面上。所述随动件随后以上述方式定位于弹簧的相应末端且形成为其部分。
因此,已用全面、清楚、简洁且确切的方式描述了本发明以便使得所属领域的技术人员能够制作和使用本发明。将了解,所属领域的技术人员可在不偏离如随附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下做出本发明的具体描述的实施例的组件的变动、修改、等效物和取代物。
Claims (20)
1.一种可压缩弹簧,其用于以下操作中的至少一者:吸收和耗散来自施加于所述可压缩弹簧的动态冲击负载的能量,所述可压缩弹簧包括:
(a)至少一个可压缩弹性衬垫,其界定中心轴且具有一对轴端,所述至少一个衬垫是由预定材料制造的且具有预定形状因子,从而使得能够反复吸收和耗散超过所述材料的最终抗张强度的约百分之一百三十(130%)的此动态冲击负载;
(b)一对末端部件,所述对末端部件中的每一者使其表面邻接地啮合所述对轴端中的一者;以及
(c)附接构件,其用于将所述对末端部件中的所述每一者附接到所述至少一个衬垫。
2.根据权利要求1所述的可压缩弹簧,其中所述附接构件包含预定多个叉形物,所述叉形物采用以下形式中的至少一者:与所述对末端部件中的所述每一者一体形成;以及紧固到其所述表面。
3.根据权利要求2所述的可压缩弹簧,其中所述预定多个叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于所述表面以预定角度向外延伸。
4.根据权利要求2所述的可压缩弹簧,其中所述预定多个叉形物中的每一者从所述表面向外且大体上垂直于所述表面延伸。
5.根据权利要求2所述的可压缩弹簧,其中所述预定多个叉形物经定位成彼此成等角且与所述中心轴相距恒定距离。
6.根据权利要求1所述的可压缩弹簧,其中所述对末端部件中的所述每一者包含与所述中心轴同心的穿过其形成的轴向小孔和在其中形成的轴向空腔中的至少一者,且其中所述附接构件包含其定位于所述轴向小孔和所述空腔中的所述至少一者的外围边缘上的第一部分,以及其定位于所述轴向小孔所述空腔中的相对一者的外围边缘上的第二部分。
7.根据权利要求6所述的可压缩弹簧,其中所述至少一个衬垫包含一对与其一体形成的突出部,所述对突出部中的每一者轴向延伸到所述轴向小孔和所述空腔中的所述至少一者中,且使其外围表面的大小经设计以用于与所述附接构件的相应部分摩擦啮合。
8.根据权利要求7所述的可压缩弹簧,其中所述摩擦啮合是预定过盈配合。
9.一种可压缩弹簧,其用于至少吸收和耗散来自施加于所述可压缩弹簧的动态冲击负载的能量,所述可压缩弹簧包括:
(a)可压缩弹性衬垫,其界定中心轴且具有一对轴端;
(b)一对末端部件,所述对末端部件中的每一者使其表面邻接地啮合所述对轴端中的一者;以及
(c)预定多个叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述末端部件一体形成;以及紧固到其表面,所述预定多个叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于所述表面以预定角度向外延伸到所述衬垫中,以用于将所述每一末端部件附接到所述衬垫的相应轴端。
10.一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于所述可压缩弹簧的动态冲击负载的能量,所述可压缩弹簧包括:
(a)预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置,所述预定多个衬垫中的每一者具有外围侧表面和一对轴端,所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴;
(b)预定多个分隔板状部件,所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间,所述每一分隔板状部件使其第一大致平坦的表面邻接地啮合所述对衬垫中的一者的轴端且使其相对的第二大致平坦的表面邻接地啮合所述对衬垫中的相对一者的轴端,借此所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠,且借此在此动态冲击负载施加于所述弹簧和从所述弹簧移除时,每一衬垫沿所述中心轴压缩和延伸,从而致使所述分隔板状部件沿所述中心轴移动;
(c)预定多个第一叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述每一分隔板状部件一体形成;以及紧固到其所述第一大致平坦的表面,所述预定多个第一叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于所述第一大致平坦的表面以预定角度向外延伸,以用于将所述每一分隔板状部件附接到所述对衬垫中的一者;以及
(d)预定多个第二叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述每一分隔板状部件一体形成;以及紧固到其所述第二大致平坦的表面,所述预定多个第二叉形物中的每一者具有梯形形状,且相对于所述第二大致平坦的表面以预定角度向外延伸,以用于将所述每一分隔板状部件附接到所述对衬垫中的相对一者。
11.一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于所述可压缩弹簧的动态冲击负载的能量,所述可压缩弹簧包括:
(a)预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置,所述预定多个衬垫中的每一者具有外围侧表面和一对轴端,所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴;
(b)预定多个分隔板状部件,所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间,所述每一分隔板状部件使其第一大致平坦的表面邻接地啮合所述对衬垫中的一者的轴端且使其相对的第二大致平坦的表面邻接地啮合所述对衬垫中的相对一者的轴端,借此所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠,且借此在此动态冲击负载施加于所述弹簧和从所述弹簧移除时,所述每一衬垫沿所述中心轴压缩和延伸,从而致使所述分隔板状部件沿所述中心轴移动;
(c)轴向小孔,其穿过所述预定多个分隔板状部件中的所述每一者形成且与所述堆叠的所述中心轴同心;以及
(d)构件,其紧固到所述预定多个分隔板状部件中的所述每一者,且围绕每一轴向小孔的外围边缘而定位,以用于用使得所述预定多个弹性衬垫中的所述每一者的中心能够从一个衬垫轴向转移到另一衬垫且提供大致轴向伸直和横向稳定的堆叠中的至少一者的方式将所述每一分隔板状部件附接到所述对所述衬垫中的每一者。
12.根据权利要求11所述的可压缩弹簧,其中所述附接构件包含:
(a)预定多个第一叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述预定多个分隔板状部件中的所述每一者一体形成;以及紧固到其所述第一大致平坦的表面,所述预定多个第一叉形物中的每一者相对于所述第一大致平坦的表面以第一预定角度向外延伸;以及
(b)预定多个第二叉形物,其采用以下形式中的至少一者:与所述预定多个分隔板状部件中的所述每一者一体形成;以及紧固到其所述第二大致平坦的表面,所述预定多个第二叉形物中的每一者相对于所述第二大致平坦的表面以第二预定角度向外延伸。
13.根据权利要求12所述的可压缩弹簧,其中所述附接构件进一步包含形成在所述每一衬垫的所述第一轴端的所述表面内的第一凹槽以及形成在所述每一衬垫的所述第二轴端的所述表面内的第二凹槽,其中所述预定多个第一叉形物中的每一者接纳在所述第一凹槽内,且其中所述预定多个第二叉形物中的每一者接纳在所述第二凹槽内。
14.根据权利要求13所述的可压缩弹簧,其中所述附接构件进一步包含一对与所述每一衬垫的相应轴端一体形成的突出部,且其中所述对突出部中的每一者延伸到邻接定位的分隔板状部件的相应轴向小孔中,且其大小经设计以用于与相应预定多个叉形物摩擦啮合。
15.根据权利要求14所述的可压缩弹簧,其中所述附接构件进一步包含:
(a)预定多个第一突出部,其采用以下形式中的至少一者:与所述预定多个分隔板中的所述每一者一体形成;以及紧固到其所述第一大致平坦的表面,所述预定多个第一突出部中的每一者从所述每一分隔板状部件的所述第一大致平坦的表面向外延伸,且多个第一小孔各自穿过相应第一突出部且穿过所述分隔板状部件而形成;以及
(b)预定多个第二突出部,其采用以下形式中的至少一者:与所述预定多个分隔板中的所述每一者一体形成;以及紧固到其所述第二大致平坦的表面,所述预定多个第二突出部中的每一者从所述每一分隔板状部件的所述第二大致平坦的表面向外延伸,且多个第二小孔各自穿过相应第二突出部且穿过所述每一分隔板状部件而形成。
16.根据权利要求15所述的可压缩弹簧,其中所述预定多个第二突出部与所述预定多个第一突出部以交替方式插入。
17.根据权利要求11所述的可压缩弹簧,其中所述可压缩弹簧单元包含用于使所述多个分隔板状部件在所述堆叠内对准的构件。
18.根据权利要求17所述的可压缩弹簧,其中所述对准构件包含穿过所述预定多个分隔板状部件中的所述每一者而形成的对准小孔。
19.根据权利要求11所述的可压缩弹簧,其中所述弹簧包含:一对外部板状部件,所述对外部板状部件中的每一者使其一个表面邻接地啮合相应末端衬垫的外表面;以及用于将所述对外部板状部件中的所述每一者与所述相应末端衬垫附接的构件。
20.一种可压缩弹簧,其用于沿其中心轴至少吸收和耗散来自施加于所述可压缩弹簧的动态冲击负载的能量,所述可压缩弹簧包括:
(a)预定多个弹性衬垫,其同轴且彼此串联设置,所述预定多个弹性衬垫中的每一者具有外围侧表面和一对轴端,所述对轴端中的每一者使其表面设置成垂直于所述中心轴,其中所述预定多个弹性衬垫中的所述每一者是由预定材料制造的且具有预定形状因子,从而使得能够反复吸收和耗散超过所述材料的最终抗张强度的约百分之一百三十(130%)的动态冲击负载;
(b)预定多个分隔板状部件,所述预定多个分隔板状部件中的每一者设置在一对所述衬垫之间,所述每一分隔板状部件使其第一大致平坦的表面邻接地啮合一个衬垫的轴端,且使其相对的第二大致平坦的表面邻接地啮合相邻衬垫的轴端,借此所述衬垫和分隔板状部件组合形成具有预定初始高度的多层堆叠,且借此在此动态冲击负载施加于所述弹簧和从所述弹簧移除时,每一衬垫沿所述中心轴压缩和延伸,从而致使所述分隔板状部件沿所述中心轴移动;以及
(c)附接构件,其用于将所述多个分隔板状部件中的所述每一者附接到所述对衬垫。
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