CN104417578A - 缓冲器 - Google Patents

Abstract

一种缓冲器，其包括第一细长的缓冲器元件，该第一细长的缓冲器元件可移动地接纳在第二细长的中空缓冲器元件的内部内，使得第一和第二缓冲器元件在其长度的一部分上重叠，使得缓冲器元件限定缓冲器的中空内部，并且使得在缓冲器的一端处至少第一缓冲器元件被暴露以与相应的另一构件接合，第一和第二缓冲器元件在缓冲器的第一伸展或中间构型和第二压缩构型之间可移动，比阈值能量水平更具能量的缓冲器的压缩引起第一缓冲器元件为形成缓冲器或容器的一部分的不可恢复的能量吸收构件赋能，以引起缓冲器的一个或多个可塑性变形部分的变形，其特征在于，不可恢复的能量吸收构件至少在由第一缓冲器元件赋能的区域中位于缓冲器的端部之间。

Description

缓冲器

技术领域

本发明涉及缓冲器。特别地，本发明涉及适合在诸如但不限于铁路机车、电车、“轻轨”车、矿车、铁路货车、铁路客车和某些地面移动机器的重型车辆上使用的缓冲器。本发明的缓冲器的主要应用是对在永久性路径和特别地常规铁路上行驶的车辆进行冲击保护。

背景技术

很久以来就知道提供缓冲器来充当力吸收器，以便在铁路车辆彼此碰撞时吸收低速冲击能。

然而，常规的缓冲器设计用于处理在通常小于15km/h的调车速度下或在有轨车厢在列车中运行时所发生的车辆冲击。大多数缓冲器不能够吸收在比调车时出现的更高的冲击速度下(例如在车祸期间发生的)生成的高能量。

典型的常规缓冲器包括中空的管状外壳，由于包括其中一个在另一个的中空内部内可纵向滑动的第一和第二缓冲器元件，该管状外壳可纵向压缩。

可压缩的缓冲器容器将缓冲器内部的第一和第二元件互连。缓冲器容器(通常)包含液压油，该液压油在缓冲器压缩时被迫经由各种耗能路径流动，以便整体上衰减引起缓冲器压缩的能量。在本领域的技术人员应知道的其它缓冲器设计中，缓冲器容器可包含流体弹性体或另一种类似的物质；或者缓冲器容器的功能可由可弹性地变形的环形弹簧、橡胶垫或弹性体垫提供。本发明涉及所有这些类别的缓冲器。以上所述类型的缓冲器有时被称为可恢复缓冲器或可恢复缓冲器元件。

缓冲器容器是提供低速能量吸收的缓冲器的部分，但它不能衰减在较高速度冲击中产生的高能量。

在铁路行业中使用的另一种类型的能量吸收器是变形管(或另一种变形结构)。这种类型的吸收器所依据的思想是在吸收器结构的压缩期间提供诸如金属合金的材料的塑性变形。在变形管中，一种具有渐缩端的相对刚性的棒状构件被接纳在另一种圆柱形构件的中空内部中，该圆柱形构件具有与刚性构件的端部互补的横截面的内部锥状部。当冲击发生时，刚性构件在圆柱体的内部被进一步向内驱动，使锥状部附近的壁的材料变薄拉伸(ironing)。这引起圆柱体中的锥状部以吸收冲击能的可预测方式沿圆柱体行进。

在FR-A-2789358中描述了一种不同类型的变形结构，其中在冲击发生时，构件通过将另一构件的材料机加工而使该另一构件以吸收能量的方式变形。

EP-A-1247716描述了一种两级缓冲器，其中常规的缓冲器与变形管串联地结合，使得变形管作为细长的延伸件安装在本来很常规的缓冲器构造的端部处。

EP-A-1247716的缓冲器特别是在以下情况下提供良好的性能：其中侧面冲击是可能的，但缓冲器设计不适合例如作为联接器的构造。这是因为变形管被设计成在其与缓冲器相对的端部处固定到车架的刚性部分。

操作以引起材料的例如塑性变形或机加工的缓冲器有时被称为不可恢复缓冲器或不可恢复缓冲器元件。

然而，提供呈联接器形式的缓冲器变得日益重要，所述联接器能够在每一端处可释放地固定到另一个部件，例如车辆的另一个联接器或部分。

特别地，一种被广泛使用的设计是所谓的套筒间联接器(muff-to-muff coupler)，其中在每一端处，联接器被形成为圆柱体，该圆柱体在其外部形成环形凹槽或多个凹槽。

缓冲器的直接联接可通过使用这样的套筒端部来实现。当套筒端被置于另一个类似的套筒端附近时，由一对半环形联接元件组成的套筒联接件可用来将两个缓冲器连接在一起。

套筒联接件的半环形元件在其径向内表面上包括突出的脊，该脊在所述元件被放置成环绕邻接的缓冲器端部时被接纳在环形凹槽中。联接元件可使用螺栓或螺钉固定在一起，以形成在拉伸(牵引)和压缩(缓冲器)两方面极其结实的活接头(union)。

发明内容

本发明试图提供一种缓冲器，该缓冲器：(a)通过使用上述可恢复缓冲器元件而在正常的低速冲击吸收过程中表现良好；(b)结合了能够衰减较高速度冲击的不可恢复能量吸收元件；(c)可用作联接器，而没有任何显著的修改必要；并且(d)在长度上是紧凑的。

根据本发明，在广泛的方面，提供了一种缓冲器或缓冲器容器（buffer capsule），其包括细长中空的第一缓冲器元件，在该细长中空的第一缓冲器元件内部可移动地接纳有细长的第二缓冲器元件，使得第一和第二缓冲器元件跨过其长度的一部分重叠，使得缓冲器元件限定缓冲器的中空内部，并且使得在缓冲器的一端处至少第一缓冲器元件被暴露以与相应的另一构件接合，第一和第二缓冲器元件在缓冲器的第一伸展或中间构型和第二压缩构型之间可移动，比阈值能量水平更有能量的缓冲器的压缩引起第二缓冲器元件为形成缓冲器或缓冲器容器的一部分的不可恢复的能量吸收构件赋能，以引起缓冲器的一个或多个可塑性变形部分的变形，其特征在于，不可恢复的能量吸收构件至少在由第一缓冲器元件赋能的区域中位于缓冲器的端部之间。

这样的布置在紧凑的布置中有利地结合了常规的缓冲器功能和不可恢复的能量吸收元件功能。因此，如下文更详细描述的，本发明的缓冲器在需要吸收相对低速的冲击时以常规缓冲器的方式操作；并且在需要衰减较高速度的冲击时以变形管或其它不可恢复的能量吸收器的方式操作，同时提供紧凑的布置。至少第一元件包括可与另一构件接合的暴露部分的事实意味着缓冲器的至少一端固有地被构造用于作为联接器连接。

在套筒或其它类型的端部之间在相同的缓冲器中结合可逆能量吸收器与不可逆能量吸收元件减小了单独实现这两个功能所需要的总长度。实现这一目的是由于缓冲器的第一和第二构件之间的重叠为缓冲器的可恢复部件和不可恢复部件两者提供了稳定性，并且由于不存在对两个单独的装置之间的进一步连接的需求。

在本发明的优选实施例中，不可恢复的能量吸收元件是位于第二缓冲器元件外部的变形管。在下文更详细描述的本发明的其它实施例中，不可恢复的能量吸收构件可位于第二缓冲器元件内部。在一些实施例中，不可恢复的能量吸收构件可附加地位于第一缓冲器元件外部。不可恢复的能量吸收构件可以在本发明的范围内采取多种形式。

在第二缓冲器元件外部的不可恢复的能量吸收构件的存在赋予设计灵活性，因为不可恢复的能量吸收构件可设有联接器特征(例如但不限于套筒端)，或者它可以在本发明的一些实施例中固定到包括联接器特征(其同样可以是但不一定是套筒端)的另一构件。

在本发明的一些实施例中，不可恢复的能量吸收构件环绕第二缓冲器元件，导致特别短的缓冲器总长度。

优选地，不可恢复的能量吸收构件为可塑性变形的，并且比阈值水平更具能量地压缩缓冲器引起不可恢复的能量吸收构件的塑性变形。因此，在本发明的优选实施例中，不可恢复的能量吸收构件可采用本身已知的变形管和其它变形构件的原理。然而，不可恢复的能量吸收构件根据其它高能量冲击衰减原理操作也在本发明的范围内。

便利地，缓冲器包括作用在第一和第二缓冲器元件之间的能量吸收器。更具体地，在本发明的优选实施例中，比阈值能量水平更少能量地压缩缓冲器引起压缩力通过能量吸收器的操作而缓冲器。

这样的特征允许缓冲器在低速(例如，小于15km/h)冲击发生时作为常规缓冲器而有效地操作。

在本发明的优选实施例中，变形构件环绕第二缓冲器元件的一部分。这首先使本发明的缓冲器可以在纵向上为紧凑的。可以实现这一点是由于变形构件在缓冲器的一部分长度上在纵向方向上至少与第二元件重叠。

其次，环绕的变形构件的使用允许使用在缓冲器领域中公知的环形构造来提供制造和组装便利以及在强度、能量吸收/衰减和变形特性方面的可预测性能。

在本发明的若干特别优选的实施例中，第二缓冲器元件包括与其一体地形成或固定到其的环形元件锥状部，并且变形构件包括中空管，该中空管具有管的预变形部段，使得内部管锥状部具有与元件锥状部互补的横截面，元件锥状部和管锥状部在比阈值能量水平更具能量地压缩缓冲器时可彼此接合以引起在管锥状部处开始的管的变形。本发明人已发现，这种构造提供了特别好的性能。

优选地，本发明的缓冲器包括环形锥状部构件，其环绕第二缓冲器元件以便限定元件锥状部。这种构造进一步提供一致的性能，特别是在确保变形构件的变形发生而不使第一元件从与缓冲器的纵向轴线对齐偏离方面。

还优选地，变形构件的外部大体上平行于变形构件内部的管锥状部渐缩。外部锥状部的位置在其变形发生时沿冲击构件的长度纵向地改变。该特征因此提供对冲击构件是否已变形和因此缓冲器是否已经受高能量冲击(在这种情况下，应检查和/或更换不可恢复的能量吸收构件)的即时的视觉指示。

由于第一缓冲器元件旨在接合另一构件，优选地，第一元件包括用于将其暴露端联接到另一构件的联接器。

在本发明的一类实施例中，不可恢复的能量吸收构件包括用于将缓冲器的一端联接到另一构件的联接器。因此，在这样的实施例中，变形构件有利地联接到另一构件(例如但不限于例如相邻车辆的另一缓冲器的一端)，从而提供紧凑的双功能能量吸收联接器。

然而，在另一类实施例中，本发明的缓冲器可包括圆柱形的中空套管或护罩，该套管或护罩跨过其长度的至少一部分环绕可变形构件。这样的圆柱形套管/护罩可包括用于将缓冲器的一端联接到另一构件的联接器。

在这样的布置中，圆柱形套管/护罩因此连接到不可恢复的能量吸收构件，使得缓冲器整体上可作为冲击吸收缓冲器操作，而不需要不可恢复的能量吸收构件本身不得不提供联接功能，该功能相反由护罩提供。在一些情况下，这可以提供制造和/或性能优点。此外，护罩可制造得足够长，以重叠缓冲器的大部分或全部长度，从而保护第一和第二缓冲器元件与不可恢复的能量吸收构件不受污染或损坏，并且即使在冲击力与缓冲器的纵向轴线不完全对齐时也确保缓冲器的部件的侧向稳定性。

不论本发明的实施例属于哪一类装置，缓冲器的至少一端具有套筒端，以允许缓冲器执行联接件或联接件的一部分的功能，可变形构件的联接器和圆柱形套管的联接器优选地在每种情况下为套筒型联接器。

便利地，至少一个能量吸收器是或包括将缓冲器内部的第一和第二缓冲器元件互连的液压缓冲器容器。这样的缓冲器容器可采取一系列形式中的任一种。本文描述了示例性实施例，但在本发明的范围内可以是其它类型的缓冲器(其通常但未必使用液压油操作)。

在本发明的优选实施例中，能量吸收器包括蓄能器。蓄能器可用于在低能量冲击中压缩之后使能量吸收器恢复至未压缩构型，该低能量冲击不足以引起第一缓冲器元件被压入不可恢复的能量吸收构件中。

第二缓冲器元件可与不可恢复的能量吸收构件预接合，或者可以初始地从不可恢复的能量吸收构件脱开，使得第二缓冲器元件压入不可恢复的能量吸收构件中的初始阶段涉及所关注的两个部件的接合。

蓄能器可优选地是或可包括在缓冲器的内部内的第一和第二缓冲器元件之间起作用的可弹性变形的弹簧。更具体地，在本发明的优选实施例中，该弹簧包括气体弹簧或环形弹簧，环形弹簧可选地可设计成适应牵引载荷。

因此，蓄能器可被构造为缓冲器领域已知的可靠且制造经济的特征或构造。

在其中不可恢复的能量吸收构件优选地但不一定大体上采取与结合上述实施例限定的类型不同的形式的本发明的另外的实施例中，缓冲器优选地至少包括在第一和第二缓冲器元件之间起作用的第二能量吸收器。

在这样的实施例中，优选地，缓冲器可从中间位置延伸至伸展位置。这种延伸优选地通过第二能量吸收器的操作而引起牵引力的吸收。

便利地，缓冲器包括连接第一能量吸收器与第一缓冲器元件的第一刚性连接器和连接第二能量吸收器与第二缓冲器元件的第二刚性连接器。

在这样的布置中，优选地，第一缓冲器元件包括可移动的接合构件，该构件在缓冲器从中间位置压缩时抵抗第一刚性连接器的作用而压缩第一能量吸收器；并且还优选地，可移动的接合构件在缓冲器从中间位置延伸时抵抗第二刚性连接器的作用压缩第二能量吸收器。

前述特征有利地有助于其中存在第一和第二能量吸收器的本发明的实施例的操作。

优选地，至少第二能量吸收器是或包括环形弹簧。第一能量吸收器也可以是环形弹簧，尽管情况不可能是这样。更一般地，其它类型的能量吸收器可能构成第一和第二能量吸收器，包括液压能量吸收器、气体弹簧、橡胶弹簧、聚合物弹簧、以及例如液压型和环形弹簧型的组合的混合吸收器。此外，如上文所提出的，没必要在本发明的所有实施例中第一和第二能量吸收器都彼此相同。

附图说明

下面是以非限制性示例的方式对附图进行引用的本发明的优选实施例的描述，在附图中：

图1是根据本发明的缓冲器的第一实施例的纵向剖视图；

图1a是图1的实施例的一部分的剖视图，示出了用于安装形成本发明的缓冲器的一部分的锥状部构件的备选布置；

图2是与图1类似的视图，示出了处于其未压缩状态和在由相对高能量的冲击变形之前的根据本发明的缓冲器的第二实施例；

图3和图4分别示出在于高能量冲击中压缩之后的图1和图2的缓冲器；

图5是处于其未压缩状态和在由相对高能量的冲击变形之前的根据本发明的缓冲器的第三实施例的与图1和图2类似的视图；

图5a是包围在正方形中的图5的部分的放大剖视图；以及

图6在纵向剖视图中示出在本发明的范围内的另一个缓冲器设计。

具体实施方式

参看附图和初始地图1，在纵向剖视图中示出根据本发明的缓冲器20的第一实施例。

缓冲器20包括细长中空的第一缓冲器元件21，在其内部经由在附图中由数字27标示的缓冲器元件21的开口端可滑动地接纳有细长的第二缓冲器元件22。第一缓冲器元件21在其内部长度的大部分上是刚性的普通中空圆柱体，刚性的第二缓冲器容器元件22滑动配合在该圆柱体的内部。第二缓冲器元件22的外部也在其长度的大部分上为普通圆柱体，使得当借助于图1中不可见的密封构件适应时，第一21和第二22缓冲器容器元件构成由数字31大体上标示的缓冲器容器形式的能量吸收器。

在缓冲器容器31中，第一缓冲器元件21跨过其长度的一部分与第二缓冲器容器元件22的外部重叠。重叠的范围是以缓冲器容器本身已知的方式可变的。因此，缓冲器元件21、22在图1中所示伸展构型和第二压缩构型之间可滑动，在第二压缩构型中，第一和第二缓冲器元件的重叠程度大于图1中所示程度。

在未压缩构型中重叠的长度足以确保在缓冲器容器31的压缩期间元件21和22彼此保持对齐并且即使压缩力未与容器31的纵向轴线正确对齐容器也不侧向变形。

由于其外部形状，缓冲器容器31也设计成被纵向地接纳在下文更详细地描述的细长的中空不可恢复能量吸收构件34的内部内。因此，在其长度的大部分上，不可恢复的能量吸收构件34是中空圆柱体，其内径相对于第一缓冲器元件21的外径滑动配合。

在所示优选实施例中，在第一缓冲器元件21的开口端27处的外径设计成紧密配合在不可恢复的能量吸收构件34内部。在本发明的一些实施例中，端部27配有轴承。在本发明的其它实施例中，可以采用本领域的技术人员将想到的实现第一缓冲器元件21在不可恢复的能量吸收构件34内部的所需滑动配合的其它方式。

如本文所指出的，术语“不可恢复的能量吸收构件”旨在表示例如但不限于变形管的元件，该元件在被致使操作时以不可逆地改变所关注的构件的方式吸收能量。

特别地，构件的这种不可逆改变通过形成该构件的金属的塑性变形发生。塑性变形在此上下文中包括构件的材料的变薄拉伸、这种材料的机加工、或其它变形过程。

缓冲器容器31可包括许多内部部件，以用于在由上文所述类型的低能量冲击引起的压缩的情况中提供能量的受控的可预测耗散。在本发明的优选形式中，缓冲器容器31使用例如液压或流体弹性体介质吸收能量，这些术语是本领域的技术人员所熟悉的。

缓冲器容器31是可完全恢复的(如缓冲器领域所理解的)并且在吸收了相对低能量的冲击力之后重置自身。

如从图1显而易见的，第一缓冲器元件21的端部28暴露于缓冲器20的外部上。该端部因此可用于连接到另一构件。

在所示实施例中，端部28形成于至少一个凹槽33，凹槽33与元件21的自由端间隔开较短距离。在优选实施例中，凹槽33与端部28的其余部分的圆形形状一起构成所谓的“套筒”端。这适合由套筒联接器的保持器环面接合，该套筒联接器具有形成于其内表面上的一对圆形脊以用于接合图示凹槽33和形成于另一个套筒型连接器中的类似凹槽，所述另一个套筒型连接器限定在缓冲器20可联接到的另一个部件中。

在缓冲器20的典型应用中，另一部件是另一个缓冲器，但在其它应用中，缓冲器20可联接到一系列其它结构，包括但非唯一地枢转接头或联接头。

如上所述，呈另一细长中空基本上圆柱形的构件形式的不可恢复的能量吸收构件34覆盖缓冲器容器31的长度的一部分，以便环绕第一缓冲器元件21和第二缓冲器元件22。在图1所示示例中，圆柱形不可恢复的能量吸收构件34是由诸如钢合金的材料制成的变形构件，该构件在经受足够高能量的冲击时塑性地变形。

在一个端部53处，不可恢复的能量吸收构件34为开放的，并且包括固定到其内表面的环面58，环面58的内径限定在第一缓冲器元件21的外部上的滑动配合。

至少就其下文所述操作部分而言，不可恢复的(变形的)能量吸收构件34位于如大致由凹槽33和另一凹槽39表示的整个缓冲器20的端部之间，凹槽39固定到位于相对端53处的圆柱形变形构件34的端部，如下所述。

在图示实施例中，在其长度的大约三分之二36上，圆柱形构件34的内径足够大，以便适应第一缓冲器元件21的直径。圆柱形不可恢复的能量吸收构件34的该大直径部段36借助于环形内部锥状部37渐缩以限定减小直径的圆柱形部分38。

远离缓冲器元件22的端部28定位的圆柱形不可恢复的能量吸收构件34的自由端形成为包括具有与凹槽33类似的设计的凹槽39的套筒端。因此，缓冲器20的两端形成有类似或相同的套筒联接件，从而可以在其中希望将例如两个车辆彼此联接的一系列情况中采用缓冲器。

不可恢复的能量吸收构件34的减小直径部分38的内径足够大，以便在滑动配合中适应第二缓冲器元件22的外部，但由于下文解释的原因，第二缓冲器元件22仅在足够高能量的冲击作用于缓冲器20以引起圆柱形冲击构件34的塑性变形时可接纳在该减小直径部分中。

在其封闭端24处或附近，第二缓冲器元件22包括连接到其的具有渐缩表面43的圆形锥状部构件41，渐缩表面43的直径在朝减小直径部分38的方向上减小。

锥状部构件41的直径在其如图所示最大处与第一缓冲器元件21的至少端部27的直径相同。渐缩表面的形状与在不可恢复的能量吸收构件34的内表面中的锥状部37的形状互补。

锥状部构件41可以若干种方式形成，例如作为圆柱形的渐缩盘，相对的渐缩表面43和第二缓冲器容器构件22的端面23抵靠或固定到该渐缩盘的侧面，以便反作用于作用在缓冲器容器构件21和锥状部构件（taper member）41之间的力，如下文进一步描述的。

图1示出在本发明的范围内的这种布置的一种形式。

备选地，该布置可以使得缓冲器元件22的圆柱形外壁为作用在缓冲器元件22和锥状部构件41之间的力的反作用提供表面。在这种情况下，如图1a所示，锥状部构件41通过一系列手段中的任一种固定到缓冲器容器元件22的圆柱形外壁。这些手段包括螺接、焊接和冷缩配合，并且在图示的优选实施例中，在第二缓冲器构件22的直径中的阶跃变化提供反作用表面24，如图所示。该布置具有进一步优化缓冲器20内部的可用空间的附加优点。

在缓冲器20的正常使用中(即，当上文所述相对低能量的冲击力作用在其端部之间时)，载荷被施加到缓冲器容器31，并且锥状部构件41通过与锥状部37接触而反作用于所施加的载荷。这防止第二缓冲器元件22向变形构件34的减小直径部分38内部前进，导致在这种时候缓冲器容器31以这样的部件的正常方式操作。因此，缓冲器容器31以可恢复方式抵抗缓冲器力(buff force)(并且在其具有允许这样的设计时还有牵引力)。

锥状部构件41通过一系列手段中的任一种固定以防止朝缓冲器元件21移动。在图示的优选实施例中，锥状部构件键42(参见图3)接合远离内部锥状部37定位的锥状部构件41的后面并且同时固定到圆柱形构件34的大直径部段36的内部。

如果像在本发明的一些实施例中那样第二元件22固定到锥状部构件41，则键42(其本身可以形成为环面、多个分立的块或一系列其它结构)另外还用来防止能量吸收器31与不可恢复的能量吸收器34分离。在这种情况下，当能量吸收器31操作用于衰减牵引力时，键42也提供反作用力。

在本发明的优选实施例中，锥状部构件41由具有比圆柱形变形构件34的材料更硬的表面的材料形成。因此，一系列金属合金适合构造锥状部构件41。

缓冲器的部件的布置使得在正常使用中当缓冲器经受例如在铁路列车的正常行驶期间出现的相对低能量的冲击力时，锥状部构件41刚性地保持就位，原因是渐缩表面43与内部锥状部37的接合反作用于缓冲器力，并且锥状部构件相对于不可恢复的能量吸收构件34的可选键接或其它固定抵抗在缓冲器的一些实施例中与缓冲器力相反的意义上作用的任何牵引力。

在这样的操作模式期间，缓冲器容器31吸收并耗散低能量水平的缓冲器(压缩)力(并且根据其准确设计也可以耗散牵引(拉伸)力)。在缓冲器中这样的能量吸收之后，由于包括诸如一系列弹簧类型中的任一种的内部恢复机构，缓冲器容器31使缓冲器20从压缩构型恢复至其初始长度。

在图1中所示优选实施例中，牵引力借助于作用在缓冲器元件21的端部27和构件34的端部58之间的环形弹簧26而被吸收。在牵引中这样的能量吸收之后，环形弹簧26使缓冲器20(在与内部弹簧相反的意义上)从伸展构型恢复至其初始长度。

如果发生高能量冲击(例如，如在较高冲击速度下可能发生的那样，例如在车祸期间发生的)，则该冲击通常为高频率脉冲式，使得缓冲器容器31不能吸收施加到渐缩构件41的超出使不可恢复的能量吸收构件34变形所需的阈值水平的所有能量和力。因此，高能量冲击力经由缓冲器容器31的长度传递到锥状部构件41。在锥状部构件41附近的部件的相互接合意味着冲击能经由渐缩表面43传递到构件34的内部锥状部37。

假设缓冲器20已适当地设计，这种传递的力足以引发内部锥状部37附近的构件34的塑性变形。

这继而导致构件34中的锥状部在冲击力的影响下沿着减小直径部分38朝限定凹槽39的端部行进。这种塑性变形可预测地且安全地耗散冲击的能量。

在通过圆柱形不可恢复的能量吸收构件34的变形吸收冲击的能量之后，不可恢复的能量吸收构件34必须被更换；但当缓冲器容器31和锥状部构件41被正确地设计时，这些部件可以重复使用，或者至少仅锥状部构件41和其紧固件需要更换。因此，缓冲器20的大多数部件即使在有点严重的冲击之后也保持可维护。

图2以与图1类似的视图示出图1的实施例的变型。

图2的缓冲器容器31的类似部件和部段与其在图1中的对应物具有相同的附图标记并且在本文中仅就其与图1的实施例不同的布置和/或功能而言详细描述。

在图2中，缓冲器20包括第一缓冲器容器元件21和第二缓冲器容器元件22，它们与图1的对应部件类似地构造以限定操作用于耗散低能量缓冲器力和(可选地，根据容器的内部设计)牵引力的缓冲器容器31。在其中牵引衰减特征未嵌入缓冲器容器中的型式中，环形弹簧26以与图1的环形弹簧26类似的方式吸收牵引能。

在其封闭端，第一缓冲器22包括固定到其的锥状部构件41，其可具有与图1的锥状部构件41类似的设计。

锥状部构件41的渐缩表面43压靠圆柱形不可恢复的能量吸收构件46的内部锥状部37，能量吸收构件46不同于图1中可见的构件34。

构件46包括渐缩至减小直径部分48的扩大直径部分47。然而，扩大直径部分47仅在其长度的相对短的部分上覆盖第一缓冲器元件21；并且减小直径部分48的端部省略了上文结合图1的构件34描述的套筒端部分。

相反，圆柱形构件46终止于开口端51，开口端51压靠肩部49，肩部49在内部限定在细长的中空圆柱形护罩构件52的一个端部54处。

在端部54附近，护罩52的外部在所示实施例中限定套筒联接件，其包括具有与图1中可见的凹槽39类似或相同设计的凹槽39。在本发明的其它实施例中，可以在缓冲器20的任一端处采用除图示套筒联接件之外的其它形式的联接件。

护罩构件52在其长度的大约三分之二上环绕图2的缓冲器20的其它部件，并且包括足够大的内径以覆盖其它部件，使得构件46的扩大直径部分47与其内表面滑动接触。可选特征包括护罩构件52的套筒联接件具有比扩大直径部分47更小的直径以及在直径上所产生的变化由至少在护罩构件52的内部上具有与构件46的锥状部互补的设计的锥状部56在内部和外部适应。然而，如本领域的技术人员自然熟知的那样，在本发明的范围内，除图示和描述那些之外的套筒尺寸和形状是可能的。

在其远离包括凹槽39的套筒联接件的端部53处，护罩构件52是开放的并且包括固定到其内表面的环面58，环面58的内径限定在第一缓冲器元件21的外部上的滑动配合。由于护罩52甚至在缓冲器容器元件21、22采取图2中所示伸展构型时也与第一缓冲器元件21的相当大的长度重叠，缓冲器20总体上针对其部件的不期望的侧向相对移动有效地稳定化，即使冲击力不直接与缓冲器20的纵向轴线共线地作用。缓冲器的稳定性由于在缓冲器元件22的端部27和护罩构件52的端部53处的所描述的短重叠之间的距离而实现。护罩52的端部的任一者或两者可包含轴承或其它稳定化特征；或者根据准确设计，它们可以省略这样的特征。

护罩52的锥状部56在凹槽39的方向上沿缓冲器20与构件34的锥状部37纵向间隔开。这意味着在图2所示构型中，在锥状部37的外部空间和锥状部56的内部空间之间在护罩构件52的内部存在环形空间。如下所述，当图2的缓冲器20经受高能量冲击时，该空间适应锥状部37在锥状部构件41的影响下在纵向方向上的移动。

当考虑如本文所述的相对低能量的冲击时，图2的缓冲器20与图1的情形类似地操作。在这样的情况下，由第一缓冲器容器元件21和第二缓冲器容器元件22限定的能量吸收器使缓冲器力以可预测的方式衰减。缓冲器元件21、22在这样的作用期间从所示相对伸展的位置移动至相对回缩的位置。结果以本身已知的方式储存在缓冲器容器31内的能量使容器从压缩构型恢复至其伸展位置。

然而，如果图2的缓冲器20经受相对高能量的冲击，缓冲器容器31不能吸收施加到渐缩构件41的超出使不可恢复的能量吸收构件46变形所需的阈值水平的所有能量和力。结果，冲击力在第一缓冲器元件21和护罩构件52各自的端部28和54之间传递。

由于不可恢复的能量吸收构件46与护罩构件52的端部54接触，冲击力驱动附接到第一缓冲器元件21的锥状部构件41，锥状部构件41与不可恢复的能量吸收构件46的锥状部37变形接触。这又以引起锥状部37沿缓冲器20朝护罩构件52的端部54纵向行进的模式导致不可恢复的能量吸收构件46的变形。

如所指出的那样，在变形构件46的这种变形期间，第一21和第二22缓冲器元件的任何重叠、以及护罩52和缓冲器元件21沿缓冲器的长度的重叠保持缓冲器的侧向稳定性，即使冲击力偏心或以其它方式与缓冲器20的纵向轴线不对齐。

图3和图4示出在图1和图2的缓冲器经历相对高能量的冲击时所产生的压缩和变形过程的结果，所述冲击足以分别引起不可恢复的能量吸收构件34和46的变形。

如从图3显而易见的，缓冲器容器31在这种情况下已压缩至其完全回缩位置(虽然这可能不一定在每次高能量冲击被衰减时发生)；并且锥状部37已沿不可恢复的能量吸收构件34行进，在此过程中消除了减小直径部分38。在锥状部37的这种前进过程中，不可恢复的能量吸收构件46的材料如图所示膨胀。

一旦缓冲器20达到图3中所示状态，就有必要更换不可恢复的能量吸收构件34，然后才可以重复使用缓冲器20；但在大多数情况下，这预计是使缓冲器再次可供使用所需要的全部条件。

在图4中，当缓冲器20处于其伸展位置时，由于护罩构件52跨过其长度的一部分附加地环绕缓冲器，一旦缓冲器20的压缩发生，内部部件的大部分就完全位于护罩构件52的内部，而仅缓冲器容器31的凹槽33保持暴露。护罩构件52以这种方式保护缓冲器20的其余部分不发生不期望的变形和污染。

在缓冲器20压缩至图4中所示状态之后，通常的情况是，在不可恢复的能量吸收构件46的更换之后(继而在护罩构件52的临时移除之后)，缓冲器20将可以重复使用。

当然，可能出现这样的高能量冲击：该冲击在实现足够的能量衰减之前引发不可恢复的能量吸收构件的变形，并且锥状部没有行进图3和图4中指示的整个长度。在这种情况下，所用缓冲器的外观可能不同于图示形式。通过这种锥状部的部分行程实现的力的衰减在本发明的范围内。

在本发明的优选实施例中，容器31为液压缓冲器容器。这种装置的一系列设计是已知的。液压缓冲器容器包括迷宫式流体流动路径和引起低速冲击力向热的转变的阀的组合，从而安全地衰减冲击能的波形。在这样的容器中的蓄能器通常是气体弹簧，该弹簧的长度根据容器31的压缩程度而可变。所指示的气体弹簧使容器31在低速压缩力中止作用之后恢复至其全长。

通常，除了本文描述为可弹性变形的或由流体组成的那些之外，本发明的缓冲器的部件均由例如但不限于钢的合金制成。可弹性变形的部件可由一系列弹性体或类似材料中的任一种制成。

图5和图5a示出了本发明的示例性实施例，其包括液压缓冲器容器31’并且还包括用于提供牵引能量吸收的备选布置，而不具有诸如图1的环形弹簧26的环形弹簧。在图5中，牵引能量吸收特征可并入结合图1-3所描述的缓冲器容器31内。实现这一效果的原理在图5a中的纵向剖视图中示出。

在图5和图5a中，除了两个显著的方面之外，缓冲器20与图1中基本上相同。因此，缓冲器20包括：第一21和第二22缓冲器容器元件，其与图1的元件21和22功能类似；不可恢复的能量吸收构件34，其具有内部锥状部37；以及锥状部构件41，其限定具有与锥状部37互补的轮廓的外部渐缩表面43。

第一缓冲器元件21的中空内部包括具有以上所述一般类型的液压能量吸收器。这样的能量吸收器(其准确细节为清楚起见而从图5中省略)包括如所指示的用于诸如液压油的流体的一系列迷宫式的可打开路径以及一系列阀和狭窄部，所述阀和狭窄部根据低能量冲击力的方向而操作，以便使缓冲器力和牵引力衰减。

能量吸收器借助于牢固地固定到缓冲器元件22的端部28的缓冲器活塞59示意性地指示。活塞59经由在第二缓冲器元件22的端部25中的孔口61延伸进入缓冲器元件21的内部。活塞59在平行于缓冲器20的纵向轴线的方向上是细长的。

缓冲器容器31’的压缩引起包含在由第一缓冲器元件21的内部封闭的体积内的液压流体和第二缓冲器元件22的端部25以使低速冲击的能量衰减的方式经由一系列阀和孔口朝缓冲器容器31’的端部23被挤压。

图5示出处于其完全伸展构型的缓冲器31’，即，在缓冲器由于吸收此前的缓冲器力的结果而处于压缩状态的同时所作用的牵引力的吸收之后。

此时，活塞59相对于所示位置在第二缓冲器元件22内部朝封闭端23前进。这导致包含在活塞60的头部、缓冲器元件22的端部25和内径之间的体积增加。这样，诸如液压油的介质的这种封闭体积与用于流体的一系列迷宫式的可打开路径和/或在缓冲器容器延伸时操作的一系列阀和狭窄部一起提供吸收牵引中的能量的手段。为了迫使流体通过阀和/或狭窄部，在套筒端28和29处的牵引力必须在第二缓冲器元件22的接口处用渐缩构件41和锥状部构件键42反作用。

缓冲器元件22包括内部可移动的隔离活塞62。如由图5a所示，隔离活塞62可在第一缓冲器元件21内部沿其长度移动。

诸如氮气或空气的大量气体被截留在隔离活塞62与元件22的端部23之间。在缓冲器容器31’操作以吸收缓冲器力时，活塞62如图所示朝端部23移动，从而压缩气体。该活塞于是在移除作用于缓冲器容器31’上的压缩力时充当气体弹簧，并且趋于使容器31’恢复至其未压缩构型。

在容器31’的这种恢复过程中，在本发明的优选实施例中，能量吸收器内部的液压流体在相反方向上被挤压，从而趋于使缓冲器活塞59向第一缓冲器元件外部延伸。

缓冲器容器31’的压缩和延伸在容器经历低能量缓冲器力和牵引力的同时以这种方式发生。

当相对高能量的冲击发生时，该冲击由于其高频率而经由容器31’传递，使得锥状部43被迫与锥状部37接合(或者在已经接触时被迫更紧密地接合)，并且使得锥状部37沿不可恢复的能量吸收构件34的减小直径部分38的长度行进，从而使减小直径部分38塑性变形。这消除了减小直径部分38并且同时以可预测的方式吸收冲击能，该方式类似于本发明的图1和图2的实施例的操作方法。

如果需要，图5和图5a的实施例可以以修改形式提供，该修改形式采用图2的构造原理并且具有圆柱形(或其它形状)的套管或护罩构件，例如构件52，其与容器31’重叠并且限定缓冲器31’的端部中的一个。换句话讲，可以将图1和图2的实施例构引起包括液压式能量吸收器，而不是所指定的环形弹簧布置。

现在参看图6，在中间(冲击前)位置示出了根据本发明的缓冲器的另一个设计。

在图6中，缓冲器20包括形成为如图所示中空圆柱体的第一缓冲器元件21。圆柱体在第一端部22处由盖23以与图1布置类似的方式封闭。

缓冲器元件21在远离端部22的第二端部24处开放。

第一缓冲器元件21可在第二细长的圆柱形中空缓冲器元件26的内部内经由缓冲器元件26的开放的第一端部27纵向滑动。位于端部27远侧的端部28由另一个端盖29封闭。

在图6的图示实施例中，端盖29以与图1布置类似的方式形成有套筒凹槽33。

端盖23也像端部28那样为套筒端。端部23和28可以同等地具有附接到附加构件的备选装置或者可以是普通端部。

如所描述的，刚性的弹簧拉杆63在一端63’处锚固在端盖29中。拉杆63远离端部28延伸至位于第一缓冲器元件21内部的远端63’’。在所示实施例中，当缓冲器20采用图6中所示位置时，远端63’’位于超出第二缓冲器元件26的端部27处，由于如上文所指出那样缓冲器20能够适应缓冲器力和牵引力，所示位置在这里标示为中间位置。

拉杆63包括固定在端部63’’处或附近的约束构件64，该构件可以呈刚性盘或条的形式，其在至少两侧上从端部63’’横向向外延伸，如图所示。

拉杆63与力传递横向构件66滑动配合地穿过端盖29和端部63’’之间的空间。

横向构件66在沿元件21的长度的半路的位置处从第一缓冲器元件21的内部的一侧延伸至另一侧。

如在例如图1和图2的实施例中那样，缓冲器元件21和26通常跨过其相应的长度的一部分重叠。结果，横向构件66在缓冲器20的正常使用中与拉杆63在沿拉杆63的长度的大约半路处相交。

横向构件66为刚性的，并且刚性地固定到第一缓冲器元件21。在横向构件66和渐缩构件67之间，缓冲器弹簧68为渐缩的，使得缓冲器20的正常操作压缩力通过第一弹簧68的压缩而导致能量衰减。

如在缓冲器弹簧领域常规的那样，第一弹簧68包括一系列可弹性变形的环形元件或垫69。

环形弹簧元件69被拉杆63居中地穿过，拉杆63由此用来确保环形弹簧元件69在缓冲器中的相互对齐和正确定位。在图示实施例中，环形物69示出为由垫圈71彼此连接，垫圈71防止环形物69直接压实在一起，从而有助于保持弹簧的完整性。

在环形弹簧元件69中的穿过是为了例如允许环形物在缓冲器20的压缩和延伸期间的滑动移动。然而，环形物69的大幅移动由于环形物69被包含在渐缩构件67和横向构件66之间而被约束。

在图示实施例中，环形弹簧元件69中的四个示出为叠置在构件67和横向构件66之间。然而，在本发明的其它实施例中，可存在更多或更少的环形物69。

由于由拉杆63以与环形物69类似的方式居中地穿过，并且由于由在设计上与将环形物69彼此间隔开的垫圈71类似的垫圈71连接，四个(在所示的实施例中，但在本发明的其它实施例中可存在环形物69’的其它构件)环形物69’的类似布置被以可移动地系留的方式保持在横向构件66和约束构件64之间。

环形物69’由此部分地限定与由环形物69部分地构成的缓冲器力弹簧类似的牵引力弹簧68’，但使牵引力弹簧68’在与缓冲器力弹簧相对的横向构件66的一侧上延伸。

在所示实施例中，两个弹簧68、68’彼此相同，其具有相同数目的环形物并且使环形物在尺寸、形状和构造上相同。然而，应当理解，在本发明的范围内，这些因素的变化是可能的，因此可以根据需要赋予缓冲器弹簧68和牵引弹簧68’不同的特性。

在缓冲器20在如本文所述相对低能量的力的影响下压缩的情况中，这样的力引起环形物69在缓冲器中的压缩，原因是它们被压缩在横向构件66(其被刚性地附接到第一缓冲器元件21)和构件67(其被刚性地连接到第二缓冲器元件26，如下文在低能量冲击情况中所解释那样)之间。

环形物69的这种压缩导致缓冲器力由于环形物69的弹性变形能力而衰减。

在出现具有相对低的能量的牵引力的情况中，缓冲器20从图5中所示中间位置延长，导致环形物69’在横向构件66和约束构件64之间变得被压缩，同时拉杆63被置于受张力状态，该张力由于拉杆63附接到盖29而被抵抗。环形物69’的弹性变形能力由此以与环形物69使缓冲器力衰减的方式类似的方式使牵引力衰减。在牵引弹簧68’的完全压缩状态下，缓冲器元件21的端部25接触缓冲器元件26的端部27，从而防止弹簧元件被过度压缩。

在缓冲器弹簧68的完全压缩状态下，缓冲器元件21的端部24接触构件67，从而防止环形弹簧元件69被过度压缩，并且提供接触表面，以允许将比由上述弹簧元件69能承受的更大的载荷施加到构件67。

在环形物69或环形物69’的压缩期间，弹簧的完整性由拉杆63和垫圈71的稳定效应保持。

图6中所示弹簧的设计可根据需要在本发明的其它实施例中的任一个中使用，只要这些实施例需要存在一个或多个这样的环形弹簧。

构件67为刚性盘，其由拉杆居中地穿过并且可沿拉杆63自由滑动。

在其最靠近第二缓冲器元件26的端部28的端部处，构件67形成为包括环形的前缘锥状部67’，其在朝端部28的方向上直径减小。该锥状部具有与形成于第二缓冲器元件26的圆柱形壁中的锥状部26’互补的轮廓，以便在最靠近第二缓冲器元件26的端部28处限定在相对大直径的部件和相对小直径的部件之间的过渡部。

在发生如本文所述的高能量冲击的情况中，环形弹簧元件69压缩直到在第一缓冲器元件21的开口端24和构件67之间产生接触为止，结果导致缓冲器力将冲击能量传递到构件67。

由于互补的锥状部67’和26’的接合，该能量被传递到第二缓冲器元件26。

第二缓冲器元件26由诸如钢的可弹性变形材料制成。结果，当高能量冲击发生时，所传递的冲击力引起锥状部26’朝端部28行进。这以可控方式、以与本文所述其它实施例的操作类似的方式衰减冲击能。

明显目前已公布的文献在本说明书中的列举或讨论未必应看作是承认该文献是现有技术的一部分或者是公知常识。

Claims (26)

1.一种缓冲器或缓冲器容器，包括细长中空的第一缓冲器元件，在所述细长中空的第一缓冲器元件内部能移动地接纳细长的第二缓冲器元件，使得所述第一和第二缓冲器元件跨过其长度的一部分重叠，以使得所述缓冲器元件限定所述缓冲器的中空内部，并且使得在所述缓冲器的一端处至少所述第一缓冲器元件暴露以与相应的另一构件接合，所述第一和第二缓冲器元件能在所述缓冲器的第一伸展或中间构型和第二压缩构型之间移动，比阈值能量水平更具能量地压缩所述缓冲器引起所述第二缓冲器元件对形成所述缓冲器或容器一部分的不可恢复的能量吸收构件赋能，以引起所述缓冲器的一个或多个可塑性变形部分变形，其特征在于，所述不可恢复的能量吸收构件位于至少在由所述第二缓冲器元件赋能的区域中的所述缓冲器的端部之间。

2.根据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件为或包括变形管。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件位于所述第二缓冲器元件的外部。

4.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件是可塑性变形的，并且其中，比所述阈值水平更具能量地压缩所述缓冲器引起所述不可恢复的能量吸收构件塑性变形。

5.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述缓冲器至少包括在所述第一和第二缓冲器元件之间起作用的第一能量吸收器。

6.根据权利要求5所述的缓冲器，其中，比所述阈值能量水平更少能量地压缩所述缓冲器引起通过操作所述第一能量吸收器而缓冲器压缩力。

7.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件环绕所述第二缓冲器元件的一部分。

8.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述第二缓冲器元件包括与其一体地形成或固定到其上的环形元件锥状部，并且其中，所述不可恢复的能量吸收构件包括中空管，所述中空管具有内部管锥状部，所述内部管锥状部横截面与所述元件锥状部互补，所述元件锥状部和所述管锥状部在比所述阈值能量水平更具能量地压缩所述缓冲器时能彼此接合以引起在所述管锥状部处开始的管的变形。

9.根据权利要求8所述的缓冲器，包括环形锥状部构件，所述环形锥状部构件环绕所述第二缓冲器元件以限定所述元件锥状部。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件的外部大体上平行于在所述不可恢复的能量吸收构件内部的所述管锥状部而渐缩。

11.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述第一缓冲器元件包括用于将其暴露端联接到另一构件的联接器。

12.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述不可恢复的能量吸收构件包括用于将所述缓冲器的一端联接到另一构件的联接器。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的缓冲器，包括圆柱形中空护罩，所述圆柱形中空护罩跨过其长度的至少一部分环绕所述不可恢复的能量吸收构件。

14.根据权利要求13所述的缓冲器，其中，所述圆柱形护罩包括用于将所述缓冲器的端部联接到另一构件的联接器，所述护罩连接到所述不可恢复的能量吸收构件。

15.根据权利要求11、12和14中任一项所述的缓冲器，其中，所述第二元件的所述联接器、所述不可恢复的能量吸收构件的所述联接器和所述圆柱形护罩的所述联接器中的至少一个为套筒型联接器。

16.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述第一能量吸收器为或包括将所述缓冲器内部的所述第一和第二缓冲器元件互连的液压缓冲器容器。

17.根据前述权利要求任一项所述的缓冲器，其中，所述第一能量吸收器包括蓄能器。

18.根据权利要求16所述的缓冲器，其中，所述蓄能器为或包括在所述缓冲器的所述内部内的所述第一和第二缓冲器元件之间起作用的可弹性变形的弹簧。

19.根据权利要求18所述的缓冲器，其中，所述弹簧包括气体弹簧和/或环形弹簧。

20.根据权利要求5或权利要求6所述的缓冲器，至少包括在所述第一和第二缓冲器元件之间起作用的第二能量吸收器。

21.根据权利要求20所述的缓冲器，其中，所述缓冲器从中间位置延伸到伸展位置引起通过操作所述第二能量吸收器而吸收牵引力。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的缓冲器，包括连接所述第一能量吸收器与所述第一缓冲器元件的第一刚性连接器和连接所述第二能量吸收器与所述第二缓冲器元件的第二刚性连接器。

23.根据权利要求22所述的缓冲器，其中，所述第一缓冲器元件包括可移动的接合构件，所述可移动的接合构件在从所述中间位置压缩所述缓冲器时抵抗所述第一刚性连接器的作用而压缩所述第一能量吸收器。

24.根据权利要求23所述的缓冲器，其中，所述可移动的接合构件在所述缓冲器从所述中间位置延伸时抵抗所述第二刚性连接器的作用而压缩所述第二能量吸收器。

25.根据权利要求20至24中任一项所述的缓冲器，其中，所述第一和第二能量吸收器为或包括相应的环形弹簧。

26.一种大体上按照本文参考附图和/或如在附图中所示出地而描述的缓冲器。