CN103402850A

CN103402850A - 能量吸收耦合器

Info

Publication number: CN103402850A
Application number: CN2012800110284A
Authority: CN
Inventors: 杰森·D·佩克汉姆
Original assignee: Wabtec Holding Corp
Current assignee: Wabtec Holding Corp
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: MX338367B; WO2012106488A2; AU2012212185A1; EP2670646A2; RU2591837C2; US8714377B2; AU2012212185B2; MX2013008910A; RU2013138600A; WO2012106488A3; BR112013019659A2; EP2670646A4; US20120199545A1; TWI505959B; TW201240856A; CN103402850B; CA2826291A1; CA2826291C; ZA201305789B

Abstract

一种用于铁路车辆的能量吸收耦合器，包括耦合器锚件、由变形管和牵引齿轮元件支撑到所述耦合器锚件的耦合器机构，以及与所述耦合器锚件相关联的多个能量吸收装置。所述能量吸收装置各包括彼此摩擦接合的两个匹配组件。上述两个组件的接触表面之间在能量被施加到所述耦合器机构时发生滑动运动，因此产生了摩擦力并且使所施加的能量至少部分以热的形式耗散掉。所述两个匹配组件可以包括安装螺栓等阳零件，所述阳零件匹配接合在衬圈等阴零件内。所述衬圈的内径可以略小于所述安装螺栓的外径，以形成压合接合。

Description

能量吸收耦合器

技术领域

本发明涉及通常用于铁路车辆并且在公共运输车辆中具有期望应用的限力型能量吸收耦合器。

背景技术

在公共运输车厢连接器中通常将过载剪切释放螺栓/套管用作耦合器。这些剪切释放螺栓/套管的目的在于限制从耦合器传递到车厢框架的最大负载。否则在与另一车厢硬耦合或碰撞时，力的水平将会超过这一最大负载。这种情况可能造成两节车厢遭受挤压损坏并且可能导致乘客受伤或死亡。在发生冲击期间，一旦螺栓/套管发生剪切并释放，那么耦合器锚件则在零负载下会滑动回到运输车厢框架中的气囊内，并且不吸收任何能量。在过载剪切释放螺栓/套管的典型应用中，四个剪切释放螺栓将耦合器锚件紧固到地铁车厢等公共运输车辆的框架中。当在两节车厢之间存在压缩力时，负载在所有的四个过载剪切释放螺栓/套管之间均匀地分摊直到出现最大负载情况为止，例如，硬耦合或碰撞期间，此时螺栓/套管发生剪切并释放。

在另一设计中，能量吸收变形管与过载剪切释放机构串联使用，例如经设计以在车厢框架处于可以应对的最大负载时断开的上述剪切螺栓/套管设计。变形管被设置成在低于上述剪切螺栓/套管设计的负载下坍塌。

在现有技术中众所周知的是在铁路车辆中使用摩擦牵引绳索，如在美国专利案号3,152,699（维克曼（Vickerman））、2,639,821（丹尼尔森（Danielson））、2,504,253（达斯（Dath））、2,451,551（哈兹尔廷（Haseltine））、2,380,303（盖格（Geiger））以及2,276,167（道尔顿（Dalton））中表明的。出于减震目的，这些专利中的每一个专利都并入了摩擦组件。此外，授予唐尼（Tonne）的美国专利案号3,536,314公开了一种用于在铁路车辆的缓冲器中使用的摩擦弹簧，其中两个环之间的摩擦接合用于容纳冲击能量。授予佛雷德里克（Frederick）的美国专利案号2,994,442公开了一种用于缓冲装置的动能吸收装置，其中可滑动的承座之间的摩擦接合将动能转化为热。

发明内容

本发明的一个目标在于提供一种用于公共运输车厢等铁路车辆以及类似车辆的尺寸相对紧凑的限力型能量吸收耦合器。所述能量吸收耦合器可以用来替代包括过载剪切释放螺栓/套管（如上文所述）的耦合器，这在公共运输车厢耦合器中是非常常见的。在一项实施例中，阳元件或零件（例如，轴杆）在阴元件或零件（例如，衬圈）中的匹配接合，会因为阳零件与阴零件的相互作用而生成了摩擦力。所述摩擦力生成了恒力，并且能量以热的形式被吸收到两个零件中。虽然在本文中是结合在公共运输车辆耦合器锚件中的使用来详细描述能量吸收耦合器的，但是这种特定的使用并非意图进行限制，并且所述能量吸收耦合器可以应用于常见的铁路车辆中。

在一项实施例中，所述能量吸收耦合器可以包含两个匹配组件，即，阳零件与阴零件。阴零件的内径略小于阳零件的外径以在两个零件或组件之间形成期望的压合。由于这种布置，能量吸收耦合器可以在预定负载下吸收能量。例如，随着阳零件摩擦式地与阴零件发生相互作用，例如，如果安装螺栓的轴杆被拉动穿过衬圈，那么能量则以热的形式被吸收到两个零件或组件中，即，安装螺栓和轮胎衬圈中。这种热形式的能量耗散发生原因是，这两个零件或组件之间的压合在这二者之间的匹配面或接触表面上产生了正交力，从而随着一个接触表面在另一个接触表面上滑动产生摩擦力。在这一过程中，这两个零件或组件中可能发生变形或者也可能不发生变形。如果发生了变形，那么额外的能量会被相应地吸收掉。

用于铁路车辆的能量吸收耦合器的一项实施例包含耦合器锚件以及连接到所述耦合器锚件的至少一个能量吸收装置。所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件，并且施加到所述能量吸收耦合器的能量使得这两个组件的接触表面之间发生滑动运动，由此产生了摩擦力并且使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。

所述两个匹配组件可以包含匹配接合在阴零件内的阳零件。所述阳零件可以包含安装螺栓，而所述阴零件可以包含衬圈。衬圈的内径可以略小于安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。所述压合接合在衬圈与安装螺栓的接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到能量吸收耦合器上的能量致使接触表面之间发生滑动运动时，接触表面之间产生了摩擦力。

所述两个匹配组件可以包含位于阴零件内的阳零件，并且这二者之间的摩擦接合可以包含压合接合。所述压合接合在阳零件与阴零件的接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到能量吸收耦合器上的能量致使接触表面之间发生滑动运动时，接触表面之间产生了摩擦力。

在另一项实施例中，用于铁路车辆的能量吸收耦合器包含耦合器锚件、由变形管和牵引齿轮机构支撑到耦合器锚件的耦合器机构，以及连接到所述耦合器的至少一个能量吸收装置。所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件，并且施加到所述耦合器机构的能量致使两个组件的接触表面之间发生滑动运动，由此产生了摩擦力并且使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。所述牵引齿轮机构可以包含弹性牵引齿轮元件。

所述两个匹配组件可以包含匹配接合在阴零件内的阳零件。所述阳零件可以包含安装螺栓，而所述阴零件可以包含衬圈。衬圈的内径可以略小于安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。所述压合接合在衬圈与安装螺栓的接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到耦合器机构上的能量致使接触表面之间发生滑动运动时，接触表面之间产生了摩擦力。

所述两个匹配组件可以包含位于阴零件内的阳零件，并且这二者之间的摩擦接合可以包含压合接合。所述压合接合在阳零件与阴零件的接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到耦合器机构上的能量致使接触表面之间发生滑动运动时，接触表面之间产生了摩擦力。

另一项实施例涉及一种在铁路车辆耦合器中吸收能量的方法，所述耦合器包含耦合器锚件、由变形管和牵引齿轮机构支撑到耦合器锚件的耦合器机构，以及连接到所述耦合器锚件的至少一个能量吸收装置，所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件。所述方法通常包含对耦合器机构施加能量使得在两个组件的接触表面之间发生滑动运动，从而在所述接触表面之间产生摩擦力，并且使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。

所述两个匹配组件可以包含匹配接合在阴零件内的阳零件。所述阳零件可以包含安装螺栓，而所述阴零件可以包含衬圈。衬圈的内径可以略小于安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。

所述两个匹配组件可以包含在阴零件内的阳零件，并且这二者之间的摩擦接合可以包含压合接合，因此所述方法可以进一步包含在阳零件与阴零件的接触表面之间形成正交力，从而使得在施加到耦合器机构上的能量致使接触表面之间发生滑动运动时，接触表面之间产生摩擦力。

通过阅读以下多项实施例的具体描述并结合附图，可以清楚地了解本文中具体描述的多项实施例的进一步的细节和优点。

附图说明

图1是能量吸收耦合器的一项实施例的透视图。

图2是图1所示的能量吸收耦合器的透视图，其中为了清晰起见，移除了其耦合器机构以及变形管。

图3是图2所示的能量吸收耦合器的前视图。

图4是图2所示的能量吸收耦合器的后视图。

图5是沿着图2中的线5-5截取的图2所示的能量吸收耦合器的透视截面图。

图6是图2所示的能量吸收耦合器的分解透视图。

图7是用于图1和图2的能量吸收耦合器的能量吸收牵引齿轮机构的透视图。

图8是沿着图7中的线8-8截取的截面图。

图9是沿着图3中的线9-9截取的截面图。

图10是在图1和图7的能量吸收耦合器中使用的能量吸收装置的截面隔离图。

图11是图10所示的能量吸收装置中一部分的放大图。

具体实施方式

出于下文中的说明目的，所使用的空间取向术语将涉及参考的实施例，如同其在附图中的取向一样，否则以下具体实施方式中会有所描述。然而，应理解下文中所描述的实施例可以假定多种替代性变体和配置。还应理解在附图中说明的以及在本文中描述的具体组件、装置以及特征仅仅是示意性的且不应将其视作限制性的。

参照图1到图6，示出了能量吸收耦合器10的一项实施例。本文中所描述的能量吸收耦合器10意图连接到铁路车辆（未图示）的车厢框架（未图示）上，这对于铁路车辆领域的技术人员而言将会是显而易见的。期望将能量吸收耦合器10用于公共运输车辆中以及类似铁路车辆中以用于乘客公共运输。然而，这种专门的使用并非意图进行限制，且能量吸收耦合器10可以应用于常见的铁路车辆中。在所描绘的实施例中的能量吸收耦合器10（下文中称为“耦合器10”）通常包含耦合器锚件20、耦合器机构44、能量吸收变形管50，以及能量吸收牵引齿轮机构60。变形管50用于通过连接到牵引齿轮机构60而将耦合器机构44连接到耦合器锚件20。耦合器10还包含一个或多个能量吸收装置150，所述能量吸收装置用于将牵引齿轮机构60支撑到耦合器锚件20，具体而言，是通过使用支撑滑动锚件组合件112将牵引齿轮机构60安装到耦合器锚件20。因此，对应的能量吸收装置150与滑动锚件组合件112介接，以将牵引齿轮机构60紧固到耦合器锚件20。

耦合器锚件20包含所截的大体上为正方形或矩形形状的略微呈箱形的锚件主体22，如同从其侧面所看到的，因此锚件主体22的侧面轮廓基本上为三角形。锚件主体22由一系列互连结构元件24形成。锚件主体22的前面26界定了U形前开口28，并且与滑动锚件组合件112介接，所述组合件用于将牵引齿轮机构60紧固到锚件主体22，期望的是紧固到锚件主体22的内部区域30内。为了与滑动锚件组合件112介接，锚件主体22还包含一个或多个凹槽型支撑位置或元件32，所述位置或元件界定于形成锚件主体22的结构元件24中。在耦合器锚件20的所描绘实施例中，锚件主体22具有三（3）个凹槽型支撑元件32，所述元件设在围绕前开口28的三（3）个大体正交取向的位置处。此外，锚件主体22包含一个或多个内角法兰34，所述内角法兰位于锚件主体22的前面26上用于与本文所述的一个或多个能量吸收装置150以及滑动锚件组合件112介接。附图中所示的实施例中的耦合器10包括四（4）个能量吸收装置150，所述能量吸收装置与四（4）个内角法兰34接合。每个内角法兰34界定了一个开口36，这在图9中示出，用以与能量吸收装置150协作。虽然在耦合器10的一项期望的实施例中图示了四（4）个能量吸收装置150与四（4）个内角法兰34介接，但是这种特定布置不应被视作详尽的或是限制性的，因为根据本发明也可以提供使用一个或多个能量吸收装置150的其他布置，并且可以对具有四（4）个内角法兰34的所描绘安装布置作出改变以适用于这些替代性布置。锚件主体22的上面38可以界定若干个孔隙40，所述孔隙容纳紧固元件42，以与锚件主体22介接并且将锚件主体22与铁路车辆的车厢框架紧固在一起。

简而言之，耦合器机构44包含耦合器头46，以将耦合器头46与相对的铁路车辆上的接收耦合器头46匹配。如上文所述，耦合器机构44通过能量吸收变形管50而支撑到耦合器锚件20。变形管50具有远端52和近端54。变形管50的远端52通过第一耦合连接器56而紧固到耦合器机构44的耦合器头46。变形管50的近端54通过第二耦合连接器58而紧固到牵引齿轮机构60。

进一步参考图7到图8，牵引齿轮机构60包含前方或远侧能量吸收牵引齿轮管62以及后方或近侧能量吸收牵引齿轮管64。前方牵引齿轮管62以及后方牵引齿轮管64被支撑在中央支撑轴杆66上并且在远侧环形法兰68与近侧环形法兰70之间，所述每个法兰进一步被支撑在支撑轴杆66上。此外，前方或远侧牵引齿轮管62以及后方或近侧牵引齿轮管64由同样携载于支撑轴杆66上的环形安装支撑件72分开。安装支撑件72包含顶或上安装桩钉74以及底或下安装桩钉76，所述安装桩钉用于将牵引齿轮机构60紧固到耦合器锚件20的锚件主体22上，如本文进一步描述。

牵引齿轮管62、64中的每一者由一系列弹性牵引齿轮元件78形成，所述弹性牵引齿轮元件被板元件80单独地分开。如图8中的截面所示，牵引齿轮元件78可以通过附件82而彼此物理接触，所述附件在对应的板元件80中延伸穿过附件开口84，如同前方牵引齿轮管62的情况。图示的后方牵引齿轮管64具有牵引齿轮元件78，而没有上述附件82，并且没有具有对准（registering）附件开口84的板元件80。如果需要，那么后方牵引齿轮管64可以具有带附件82的牵引齿轮元件78以及带附件开口84的板元件80，或者后方牵引齿轮管64与前方牵引齿轮管62可以形成后而不含带附件82的牵引齿轮元件78以及带附件开口84的板元件80。前方牵引齿轮管62界定了中心孔86，用作使支撑轴杆66从其中通过的通道。类似地，后方牵引齿轮管64界定了中心孔88，用作使支撑轴杆66从其中通过的通道。

牵引齿轮机构60的组装通常包含使支撑轴杆66穿过：远侧环形法兰68中的环形开口90、前方牵引齿轮管62中的中心孔86、环形安装支撑件72中的环形开口92、后方牵引齿轮管64中的中心孔88，以及近侧环形法兰70中的环形开口94。支撑轴杆66界定了头部或端部止动件96，用于紧接合（interference engagement）在远侧环形法兰68中的环形开口90内，此外所述支撑轴杆还具有近端98，所述近端适用于容纳合适的机械紧固件100或类似元件以将牵引齿轮机构60的整个组合件紧固住。

安装支撑件72经形成具有衬圈型法兰102，所述法兰界定了前方或远侧板部分104以及后方或近侧板部分106。通过这种构造，应理解，前方牵引齿轮管62被限制在前方或远侧板部分104与远侧环形法兰68之间，而后方牵引齿轮管64被限制在后方或近侧板部分106与近侧环形法兰70之间。远侧环形法兰68还可以界定周向凹槽108，用以紧固与第二耦合连接器58之间的连接。因此，变形管50的近端54紧固在远侧环形法兰68上，以将变形管50与相关联的耦合器机构44支撑到牵引齿轮机构60上。支撑轴杆66的近端部分110可以具有较小的厚度或直径，以提供与近侧环形法兰70之间的紧接合连接，所述近侧环形法兰由牢固的紧固件100紧固，从而将前方或远侧齿轮管62、安装支撑件72以及后方或近侧齿轮管64在支撑轴杆66上的安装紧固住。

如先前所述，支撑滑动锚件组合件112用于将牵引齿轮机构60支撑到耦合器锚件20的锚件主体22，并且通常支撑在锚件主体22的前开口28内。支撑滑动锚件组合件112包含环形滑动锚件114，所述环形滑动锚件具有大体上呈正方形或矩形的环形状从而界定滑动锚件114的环形形式。滑动锚件114具有四（4）个内角开口116，所述内角开口经定位以在滑动锚件114组装到锚件主体22时与锚件主体22的内角法兰34中的内角开口36相一致，如图9所示。对准内角开口36、116允许对应的能量吸收装置150通过两组内角开口36、116插入，以将滑动锚件114紧固到耦合器锚件20的锚件主体22。期望的是滑动锚件114为整体结构并且包含三（3）个向外突出的导轨元件118。导轨元件118通常正交地布置在滑动锚件114的外部，因此在使用能量吸收装置150将滑动锚件114组装到锚件主体22中时，对应的导轨元件118可以与在耦合器锚件20的锚件主体22的结构元件24中形成的三（3）个凹槽型支撑元件或位置32协作。

牵引齿轮机构60通过上夹紧元件120和下夹紧元件122而紧固到滑动锚件114。上夹紧元件120和下夹紧元件122紧固到滑动锚件114的对应上交叉支腿124和下交叉支腿126，其方式是使用机械紧固件128，理想的为螺栓，所述紧固件被拧入地接合到对应的上交叉支腿124和下交叉支腿126的前面中的螺纹开口（未图示）中。此外，上夹紧元件120和下夹紧元件122各界定了一个凹陷区域130，所述凹陷区域130意图面向上交叉支腿124和下交叉支腿126中的每一者的前面中的对应凹陷区域132。相应地，一旦夹紧元件120、122组装到上交叉支腿124和下交叉支腿126，上和下桩钉开口134便由相对的凹陷区域130、132形成，其中桩钉开口134经尺寸设定以容纳牵引齿轮机构60的安装支撑件72上的上安装桩钉74和下安装桩钉76。

为了将牵引齿轮机构60组装到支撑滑动锚件组合件112，上安装桩钉74和下安装桩钉76被定位在滑动锚件114的上交叉支腿124和下交叉支腿126中所界定的凹陷区域132中，并且上夹紧元件120和下夹紧元件122靠着上交叉支腿124和下交叉支腿126进行定位，以将安装桩钉74、76容纳到对应的夹紧元件120、122中所界定的相应凹陷区域130中。因此，当上夹紧元件120和下夹紧元件122被定位成靠着上交叉支腿124和下交叉支腿126时，夹紧元件120、122在由面向彼此的凹陷区域130、132所形成的上和下桩钉开口134内捕获到安装桩钉74、76。随后可以将牢固的机械紧固件128通过对应的夹紧元件120、122中的开口（未图示）插入，其中机械紧固件128理想地与对应的上交叉支腿124和下交叉支腿126的前面中的螺纹开口（未图示）相接合。这种布置将牵引齿轮机构60紧固到滑动锚件组合件112中。如果需要，那么可以先采用上文所述的方式将携载有耦合器机构44的变形管50预先组装到牵引齿轮机构60，然后再将牵引齿轮机构60紧固到滑动锚件组合件112中。另外，通过查看图6，应理解，例如，上夹紧元件120可以具有与滑动锚件组合件112的滑动锚件114的上交叉支腿124上的顶导轨元件118相对齐的直立导轨元件136。

滑动锚件组合件112在其上紧固有牵引齿轮机构60后可以组装到耦合器锚件20，现将在下文对这进行描述。滑动锚件组合件112定位在耦合器锚件20的锚件主体22的内部区域30中，因此对应的导轨元件118被定位成与锚件主体22的结构元件24中的对应凹槽型支撑元件32相对齐并且滑动到其中与之接合。通过参考图3到图5将理解，至少支撑牵引齿轮机构60的滑动锚件组合件112从锚件主体22的内部区域30中被定位成在锚件主体22的前开口28内，因此对应的导轨元件118被定位成与锚件主体22的结构元件24中的对应凹槽型支撑元件32相对齐并且滑动到其中与之接合。这种接合还自动地将滑动锚件114中的内角开口116与锚件主体22的内角法兰34中的内角开口36对齐。此外，对应的导轨元件118与锚件主体22的结构元件24中的对应凹槽型支撑元件32的接合，在耦合器10的运行期间，对耦合器锚件20的锚件主体22内的牵引齿轮机构60、变形管50以及耦合器机构44提供了横向稳定性。此刻，变形管50通常连有先前附接到其上的耦合器机构44，它们可以按照先前所述的方式安装到牵引齿轮机构60，前提是它们尚未连接到牵引齿轮机构60。

牵引齿轮机构60也可以可选地包含垂直的支撑机构138，所述支撑机构由滑动锚件组合件112的下交叉支腿126和/或下夹紧元件122支撑。垂直的支撑机构138包含单弹簧或多弹簧支撑元件140，所述支撑元件从下方垂直地支撑第二耦合连接器58。这种弹簧支撑元件140可以通过销或螺栓螺母组合等合适的机械紧固件144以枢转方式支撑到第二支撑元件142上。第二支撑元件142可以再次由销或螺栓螺母组合等合适的机械紧固件146而支撑到下交叉支腿126和下夹紧元件122中的一者或两者上。如图9中所示的一个选择，安装支撑件72上的下安装桩钉76可以为细长型的从而为第二支撑元件142提供安装位置，这样，牢固的机械紧固件146可以穿过下安装桩钉76，从而将垂直的支撑机构138支撑到滑动锚件组合件112上。可以提供合适设计的额外机械紧固件148以使其延伸穿过第二支撑元件142，从而限制弹簧支撑元件140的向下枢转运动。

能量吸收装置150用于将滑动锚件114紧固到耦合器锚件20的锚件主体22上。进一步参照图9到图11，每个对应的能量吸收装置150都包含压合式摩擦接合的两个匹配组件，即，理想地采用安装螺栓152形式的阳零件或组件以及理想地采用衬圈170形式的阴零件或组件。安装螺栓152具有远端154和近端156。安装螺栓152的远端154具有外部螺纹部分158用以按常规的螺纹方式容纳螺纹安装螺母160。螺纹远端154与安装螺母160用于将能量吸收装置150安装到锚件主体22上，该锚件主体继而使用常规的机械布置连接到铁路车辆的车厢框架。安装螺栓152的远侧部分162可以具有实心的截面，而安装螺栓152的近侧部分164可以是中空的，如钻孔166所界定的。安装螺栓152具有与安装螺栓152的实心截面远侧部分162相靠近的引入斜面168，此处安装螺栓152的外径（OD）增长到略微大于安装螺栓152的实心截面远侧部分162的外径（OD）（例如，安装螺栓的中空近侧部分164具有略大于远侧部分162的外径）。

每个对应的能量吸收装置150进一步包含衬圈170，所述衬圈通常具有第一部分172和第二部分174，并且界定了位于第一端172与第二端174之间的中心开口176。中心开口176具有引入斜面178，通常是位于衬圈170的第二部分174中的加工的引入斜面。中心开口176的内径（ID）在其长度的至少一部分上理想地比安装螺栓152中与安装螺栓152的远侧部分162相靠近的外径（OD）要小，因此在中心开口176的内径（ID）与安装螺栓152的外径（OD）之间界定了压合重叠区域或长度L。中心开口176与安装螺栓152之间的直径的这种差距，确切地说，是位于斜面178前方或远侧处的中心开口176的内径（ID）与安装螺栓152上靠近斜面168的外径（OD）之间的差距，使得安装螺栓152与衬圈170之间能够建立压合式摩擦接合。安装螺栓152中的钻孔直径166也对于确定安装螺栓152滑动穿过衬圈170时所用的力起到一定作用（例如，钻孔越小，力就越大）。此外，衬圈170中的中心开口176与安装螺栓152之间的压合长度L对于确定安装螺栓152滑动穿过衬圈170时所用的力也是非常重要的。如图11所示，相对于第二部分174，穿过衬圈170第一部分172的中心开口176被放大，如参考标号179所表示，如果需要可以将此第一部分172从衬圈170中删除，因为它在衬圈170的所示实施例中用作间隔元件。

相应地，与斜面168靠近的安装螺栓152的外径（OD）形成了外部接触表面180，所述接触表面与衬圈170中如穿过衬圈170的中心开口176所界定的匹配内部接触表面182接合。重叠长度L由接触表面180、182之间的压合形成。如图9到图11所示，衬圈170的第二部分174相对于厚度（直径）较小的第一部分172具有增大的厚度（直径），从而界定了远侧面向肩部184。为了获得安装螺栓152与衬圈170之间的期望的压合，可以首先将安装螺栓152的远端154按照图10中箭头A所示的方向从衬圈170的第二部分174中插入到衬圈170的中心开口176中。通过这种方式，安装螺栓152上以及中心开口176内部的相对斜面168、178对应地开始彼此接触，从而将安装螺栓152与衬圈170适当地对齐以待进行压合操作。安装螺栓152与衬圈170的接触表面180、182之间的压合的实现方式是，对衬圈170按图10中箭头A的方向施加力并且按箭头B的方向施加对应的力，其中这种力被施加到衬圈170上的肩部184上。

如上文所述，能量吸收装置150用于将滑动锚件组合件112紧固到耦合器锚件20。如上文进一步所述，当至少支撑牵引齿轮机构60的滑动锚件组合件112被紧固到锚件主体22时，在滑动锚件114上的对应的导轨元件118与锚件主体22的结构元件24中的对应的凹槽型支撑元件32之间会发生接合。同样如上文所述，这种接合还自动地将滑动锚件114中的内角开口116与锚件主体22的内角法兰34中的内角开口36对齐。对应的安装螺栓152的远端154可以从锚件主体22的内部区域30中被插入，穿过滑动锚件组合件112的滑动锚件114中的内角开口116，并且随后穿过锚件主体22的内角法兰34中的对准内角开口36。随后可以将螺纹螺母160在每个安装螺栓152的远端154处应用到外部螺纹部分158。期望的是，每个安装螺栓152都具有提前压合到对应的安装螺栓152上的衬圈170。此外，期望的是滑动锚件组合件112的滑动锚件114中的内角开口116的尺寸足够大（在直径上），以能够以摩擦接合的方式将对应的衬圈170的第一部分172容纳在其中。因此，每个衬圈170上的前方或远侧面向肩部184毗邻滑动锚件114的上交叉支腿124或下交叉支腿126的后面或后侧。通过将滑动锚件组合件112以上述方式紧固到耦合器锚件20中，之后锚件主体22可以附接到铁路车辆的车厢框架上。如上文所述，在组装过程的这一刻，滑动锚件组合件112至少支撑牵引齿轮机构60。在将耦合器锚件20附接到铁路车辆框架之后，可以将变形管50附接到牵引齿轮机构60，其中变形管50理想地已经具有附接在其上的耦合器机构44。或者，可以将通常携载有耦合器机构44的变形管50紧固到牵引齿轮机构60，然后再将耦合器锚件20附接到铁路车辆框架。将变形管50紧固到牵引齿轮机构60以及将耦合器机构44紧固到变形管50的顺序可以按照需要作出改变，以实现耦合器10的总体组装并且将该组装件附接到铁路车辆的框架上。

能量吸收装置150是限力型能量吸收装置，其可以用来替代上文所述的过载剪切释放螺栓/套管。如上文所述，这些过载剪切释放螺栓/套管的目的在于限制从耦合器传递到车厢框架的最大负载。否则，在与另一车厢硬耦合或碰撞时，力的水平将会超过这一最大负载，并可能造成乘客受伤或死亡。在操作中，在随着耦合器锚件20朝向车厢框架向后滑动而发生硬耦合或碰撞时，能量吸收装置150在预定负载下吸收能量。由能量吸收装置150提供的压合释放能量吸收特征的形成是因为衬圈170的内径（ID）略微小于安装螺栓152的外径（OD）。这使得安装螺栓152的外部接触表面180与在衬圈170中心开口176中的衬圈170的匹配内部接触表面182之间发生压合。在操作中，随着安装螺栓152的轴杆被拉动穿过衬圈170，能量以热的形式被吸收到这两个零件或组件中。这种能量吸收特征的形成是因为压合分别在安装螺栓152和衬圈170的匹配接触表面180、182上产生了正交力（例如，通常垂直的力），从而随着一个接触表面180、182在另一个接触表面180、182上滑动而产生摩擦力。在吸收了额外能量的安装螺栓152和/或衬圈170中可能发生变形也可能不发生变形。

并入了压合式安装螺栓152和衬圈170设计的能量吸收耦合器10与上文论述的过载剪切释放螺栓/套管设计相比的一个优势在于能量吸收耦合器10吸收能量，而剪切释放螺栓/套管设计仅对从耦合器锚件传递到车厢框架的负载进行限制。这种传递的能量随后会被车厢框架吸收。另一优势在于消除了过载剪切释放螺栓/套管设计的剪切平面中的应力梯级。所述过载剪切释放螺栓/套管设计被设计成在其自身平面中形成了应力梯级的剪切平面中失效（发生切变）。考虑到在典型的操作期间遇到的负载可变的公共运输车厢，这一弱点易于造成疲劳失效。能量吸收耦合器10消除了这种应力梯级，并且同时仍然允许这两个组件，即，安装螺栓152和衬圈170，在负载达到临界水平时进行“撞击”，从而极大地降低疲劳失效的几率。

因此，能量吸收耦合器10可以用于同时取代现有技术中已知的过载剪切释放螺栓/套管以及已知耦合器设计中的变形管（如果需要的话）。在某些应用中可能期望消除变形管50的使用并且减小耦合器10的总体长度。然而，如在上述实施方式中所述，包括变形管50的能量吸收耦合器10提供了增强的能量吸收特性。

虽然上述实施方式中提供了用于铁路车辆以及类似车辆的能量吸收耦合器10的实施例以及其组装和操作方法，但是所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下对这些实施例进行修改和变更。相应地，上述实施方式意图为说明性而非限制性的。上文中描述的本发明由所附的权利要求书来限定，并且对本发明所作出的且落在权利要求书等效物的意义和范畴内的所有改变都涵盖在其范围内。

Claims

1.一种用于铁路车辆的能量吸收耦合器，其包含：

耦合器锚件；以及

连接到所述耦合器锚件的至少一个能量吸收装置；

其中所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件，并且其中施加到所述耦合器的能量使得所述两个组件的接触表面之间发生滑动运动，从而产生了摩擦力并且使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。

2.根据权利要求1所述的能量吸收耦合器，其中所述两个匹配组件包含匹配接合在阴零件内的阳零件。

3.根据权利要求2所述的能量吸收耦合器，其中所述阳零件包含安装螺栓并且所述阴零件包含衬圈。

4.根据权利要求3所述的能量吸收耦合器，其中所述衬圈的内径略小于所述安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。

5.根据权利要求4所述的能量吸收耦合器，其中所述压合接合在所述衬圈与所述安装螺栓的所述接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到所述耦合器上的能量使得所述接触表面之间发生所述滑动运动时，在所述接触表面之间产生摩擦力。

6.根据权利要求1所述的能量吸收耦合器，其中所述两个匹配组件包含位于阴零件内的阳零件，并且这二者之间的摩擦接合包含压合接合。

7.根据权利要求6所述的能量吸收耦合器，其中所述压合接合在所述阳零件与所述阴零件的所述接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到所述耦合器上的能量使得所述接触表面之间发生所述滑动运动时，在所述接触表面之间产生摩擦力。

8.一种用于铁路车辆的能量吸收耦合器，其包含：

耦合器锚件；

由变形管和牵引齿轮机构支撑到所述耦合器锚件的耦合器机构；以及

连接到所述耦合器锚件的至少一个能量吸收装置；

其中所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件，并且其中施加到所述耦合器机构的能量使得所述两个组件的接触表面之间发生滑动运动，从而产生了摩擦力并且使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。

9.根据权利要求8所述的能量吸收耦合器，其中所述两个匹配组件包含匹配接合在阴零件内的阳零件。

10. 根据权利要求9所述的能量吸收耦合器，其中所述阳零件包含安装螺栓并且所述阴零件包含衬圈。

11.根据权利要求10所述的能量吸收耦合器，其中所述衬圈的内径略小于所述安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。

12.根据权利要求11所述的能量吸收耦合器，其中所述压合接合在所述衬圈与所述安装螺栓的所述接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到所述耦合器机构上的能量使得所述接触表面之间发生所述滑动运动时，在所述接触表面之间产生摩擦力。

13.根据权利要求8所述的能量吸收耦合器，其中所述两个匹配组件包含位于阴零件内的阳零件，并且其间的摩擦接合包含压合接合。

14.根据权利要求13所述的能量吸收耦合器，其中所述压合接合在所述阳零件与所述阴零件的所述接触表面之间产生了正交力，从而使得在施加到所述耦合器机构上的能量使得接触表面之间发生所述滑动运动时，在所述接触表面之间产生摩擦力。

15.根据权利要求8所述的能量吸收耦合器，其中所述牵引齿轮机构包含弹性牵引齿轮元件。

16.一种在铁路车辆耦合器中吸收能量的方法，所述铁路车辆耦合器包含：

耦合器锚件；

连接到所述耦合器锚件的至少一个能量吸收装置，所述至少一个能量吸收装置包含彼此摩擦接合的两个匹配组件；

所述方法包含：

对所述耦合器机构施加能量，从而引起所述两个组件的接触表面之间的滑动运动；

在所述接触表面之间形成摩擦力；并且

使所施加的能量至少部分以热能的形式耗散掉。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述两个匹配组件包含匹配接合在阴零件内的阳零件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述阳零件包含安装螺栓并且所述阴零件包含衬圈。

19.根据权利要求18所述方法，其中所述衬圈的内径略小于所述安装螺栓的外径，以在这二者之间形成压合接合。

20.根据权利要求16所述的能量吸收耦合器，其中所述两个匹配组件包含位于阴零件内的阳零件，并且这二者之间的摩擦接合包含压合接合，所述方法进一步包含在所述阳零件与所述阴零件的所述接触表面之间产生正交力，从而使得在施加到所述耦合器机构上的能量使得接触表面之间发生所述滑动运动时，在所述接触表面之间产生摩擦力。