CN108349512B - 用于将连杆与车身铰接式连接的抗扭的铰接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将连杆与车身以铰接的方式连接起来的铰接装置，其带有：基板(20)，该基板具有至少一个贯通开口(21)；支承元件(30)，该支承元件具有至少一个贯通开口(33)并且布置在基板(20)的贯通开口(21)中；以及连杆(10)，该连杆穿过支承元件(30)的贯通开口(33)。支承元件(30)尤其具有至少一个支撑部件(31)和复位部件(32)。支撑部件(31)部分地放置在连杆(10)上。

Description

用于将连杆与车身铰接式连接的抗扭的铰接装置

技术领域

本发明涉及一种特别是用于由多节的轨道车辆的、用于将连杆与车身以铰接的方式连接起来的铰接装置。此外，本发明还涉及一种用于使用在用于将连杆与车身以铰接的方式连接起来的铰接装置内的基板。

背景技术

铰接装置建立起了在连杆和例如由多节的轨道车辆的车身之间的连接。有弹性的部件在此实现了联接部的万向的运动以及负责缓冲因压力和/或牵引力引起的轻微的撞击。

用于将连杆与车身以铰接的方式连接起来的铰接装置必须被设计成允许连杆在运行中出现相对于与车身连接的基板进行水平的和竖直的枢转运动，以便例如实现上坡行驶、下坡行驶和转弯行驶。为此已知的是，借助例如球衬套设施将连杆的车身侧的端部区域引导穿过设置在基板中的穿通开口。连杆相对基板的水平的和竖直的枢转运动被弹簧元件或牵引/冲击设备的能量吸收部件所接纳。也可以期望使连杆能相对基板扭转至一定的角度。因此为连杆提供了万向的运动自由度。但在此原则上要关心的是，将已扭转的和/或沿水平或竖直的方向偏转的连杆再次带回到它的初始位置。

对此，文献GB 1,215,810示出了一种用于铰接式车厢的连接器，该连接器带有连接部分和配对连接部分。在这些连接部分中，支承元件利用球形面借助弹簧来定心。连接部分和配对连接部分紧接着通过螺栓相互连接。

EP 1 925 532 A1示出了用于由多节车辆的车身的联接铰接装置，其带有轴承部段和铰链设施，铰链设施具有球面轴承、能量吸收设备和竖直走向的枢转栓。在此规定，可以实现连杆相对轴承部段的水平的和竖直的运动并且在超过运行负荷之后将复位力矩施加到连杆上。此外，在轴承部段和连杆处设置若干止挡部，这些止挡部在充分利用能量吸收设备的最大的纵向移动行程之后彼此形成了力锁合和形状锁合的连接。

此外，DE 102 46 428 B4具有一种用于将铁路运输车辆单元内的重量轻的单个运输车辆连接起来的连杆的定向铰链。弹簧板减震元件容纳在连杆端部牵引部分上，连杆端部牵引部分居中被引导穿过定向铰链的支撑轴承板。压力侧的弹簧板减震元件设置在连杆的端面与支撑保持架内的支撑轴承板之间。在支撑保持架的外边缘处有支靠点和翻转点，它们与支撑轴承板的靠置面具有间距，因而它们在连杆竖直和/或水平地摆转以及在最初的纵向压力同时产生影响时作为传力点。

EP 2 243 680 B1公开了一种用于将连杆与车身铰接式连接起来的抗扭的铰接装置，其带有基板，基板具有贯通开口，连杆的车身侧的端部区域延伸穿过该贯通开口。在基板两侧布置着带弹簧座的弹性体弹簧元件。在此，以如下方式实现经扭转的连杆的抗扭或复位，即，其中一个弹簧元件与基板处于嵌接，因而由连杆传递的旋转力可以没有滑动地直角地导入到基板中。

不过基于作用到铰接装置上的、部分达到极限的力，在该铰链装置的结构方面用于促成复位和抗扭的设计是耗费的，因为该铰链装置必须根据有待预期的要求设计。

发明内容

因此本发明所要解决的问题是，利用高效率以最小的结构空间提供一种成本低廉的、少量保养或少磨损的以及能多样化且简单地使用的技术方案，以便以有利的方式将连杆与车身铰接式连接起来。

根据本发明的这个问题的解决方案借助按照独立权利要求1所述的铰接装置和按照独立权利要求13所述的基板来实现。其它优选的实施方式在从属权利要求中说明。

按照本发明，设置一种特别是用于将连杆与车身铰接式连接起来的铰接装置，其带有具有至少一个贯通开口的基板以及带有具有至少一个贯通开口的支承元件。支承元件布置在基板的贯通开口中。此外，按本发明的铰接装置具有连杆，该连杆穿过支承元件的贯通开口。

在此尤其规定，连杆的车身侧的端部区域优选居中延伸穿过支承元件的贯通开口。通过将支承元件布置在基板的贯通开口中，使连杆因此也延伸穿过基板的贯通开口。由于支承元件整合到基板的贯通开口中，有利地仅需要最小的、用于通过铰接装置合适地支承连杆的结构空间。此外通过基板、支承元件和连杆的基本的布置，确保了连杆基本上根据按本发明的应用目的具有能按需加以限制的万向的运动自由度。

此外，支承元件具有至少一个支撑部件和复位部件。支撑部件至少部分地放置在连杆上。连杆因此没有在其整个圆周上都与支撑元件碰触。支撑部件因此具有与连杆的直接接触，而复位部件则不具有与连杆的直接接触。

支撑部件由具有足够的机械强度的材料，优选金属制成。按照本发明的意义，支撑部件同样可以由合成材料，如复合材料或其它能承受机械负荷的材料制成，这些材料具有针对特定目的的特性。因此用最小的结构空间确保了连杆在基板内通过支承元件的适宜的支承。

复位元件按照本发明的意义指的是能可逆变形的弹性的元件。这个元件适用于，通过可逆变形或弹性变形吸收作用的力以及因此产生复位力。复位元件尤其可以由弹性体制成，或由类似的能弹性变形的材料制成。复位元件因此有利地能够通过压缩、扭转、扭曲吸收作用的力或作用的力矩并且能够弹性地恢复原状，其中，复位力由复位元件提供。

尤其通过用支撑部件和复位部件来构成支承元件产生如下的优势，即，尤其是点状地导入的力或力矩从支撑部件进一步导入到复位部件中。在此，通过具有更高强度的支撑部件将作用的力分配到更大的作用面上，阻止了应力峰值传递到能弹性变形的复位部件中。因此更为稳妥地将力导入到复位部件中，由此防止了复位部件受损。

为了避免在支承元件，特别是支撑部件，与连杆之间的扭转，在一种有利的扩展设计方案中设置了抗扭部，抗扭部在特别有利的构造方案中构造为在连杆与支承元件，特别是支撑部件之间的形状锁合的抗扭部。这种抗扭部可以构造成不同类型。支承元件和连杆为此具有能使它们彼此处于作用连接(Wirkverbindung)的设备来实现形状锁合。

在本发明的一种优选的实施方式中，连杆具有至少一个、优选至少两个钳面。钳面沿着连杆的纵向方向在连杆的外侧上延伸经过连杆的总长度的至少一部分。连杆因此优选至少在一个子区域中不具有整圆形的横截面。更确切地说，连杆的圆形的横截面在至少两个区域中例如通过平坦的面被修改，这些面不必强制性地直接对置。连杆可以以这种方式借助钳面沿着其经修改的圆周处于形状锁合的连接。此外，单独一个的钳面也可以相宜地具有更为复杂的形状，例如有额外的表面结构或构造成两个彼此倾斜的面。

在一种实施方式中，支承元件，特别是支承元件的支撑部件，具有至少两个钳面。钳面设置在支承元件的内侧上或支承元件的支撑部件的内侧上。支承元件的钳面同样如针对连杆那样不必直接对置，可以构造成更为复杂的表面结构并且不局限于设计成简单的平坦的面。

按照本发明，连杆和支承元件以如下方式朝向彼此地布置，使得连杆和支承元件的各一个钳面作为相对应的滑动面对置。因此，通过连杆在支承元件中或支撑部件中的容纳或支承产生了形状锁合的连接。按本发明的铰接装置因此有利地抵抗连杆围绕纵轴线的扭转。

构造成相对应的滑动面意味着：相对置的钳面必须被相应地设计，以便使容纳在支承元件中的连杆实现运动。尤其针对按本发明的铰接装置设置的是，受支承的连杆可以借助相对应的钳面围绕横轴线旋转。这条旋转轴线的位置通过在支承元件或基板内的支承来限定。此外，通过在连杆处延伸经过该连杆的总长度的至少一部分的相对应的钳面，也在例如压力和/或牵引力的作用下实现了沿着连杆的纵轴线的平移运动。

在本发明的另一种实施方式中，复位部件以如下方式布置在支撑部件上，使得支撑部件能借助复位部件形状锁合地支靠在支承板的贯通开口处。以这种方式，在连杆围绕纵轴线扭转时能将复位力传递到连杆上。

复位部件尤其形状锁合地布置在支撑部件上，从而将从连杆传递给支撑部件的扭矩从支撑部件转移到复位部件上。复位部件将支撑部件形状锁合地支靠在基板的贯通开口的内侧。因此，由连杆导入的力矩或导入的力通过复位元件的弹性变形，特别是扭曲被吸收。

同时由复位元件在弹性变形时还由于支靠在基板上产生了抵抗连杆扭转的复位力。以这种方式可以有利地借助在连杆与支撑部件之间、支撑部件与复位部件之间以及复位部件与基板之间的形状锁合的连接有效地防止或抵抗连杆扭转。

按照按本发明的主题的一种优选的实施方式，支承元件具有至少一个球形的轮廓。因此，连杆横向于纵轴线地在与支承元件的至少一个接触点上，特别是在与支撑部件的至少一个接触点上，支承在支承元件或基板中。支承元件的或支撑部件的球形的轮廓尤其促成的是，为连杆提供了用于围绕横轴线旋转的最优的运动间隙。

在另一个实施方式中，基板在至少一个侧面处具有特别是用于以能转动的方式受支承地容纳在车身中的容纳法兰。优选在基板处沿着该基板的竖轴线设置有两个容纳法兰，从而基板在两侧例如可以借助相应的轴颈紧固部以能转动的方式支承在车身中。由此确定基板的竖直的转动轴线。

支承在车身中的基板因此释放了连杆在水平平面中围绕基板的竖直的转动轴线的旋转运动。围绕连杆的和支承元件的横轴线的旋转运动通过在支承元件内的支承得到释放。连杆在压力和/或牵引力的作用下的平移运动则借助支撑元件的和连杆的相对应的滑动面或钳面实现。

而这样地受支承的基板通过作为固定轴承的支承元件抵抗连杆沿着纵轴线的扭转。支撑在基板处的复位部件可以以这种方式将复位力施加到连杆上。连杆的扭转得以预防或被抵抗。

按照一种实施方式，支承元件可以一体式地构造或多部分地构造。支承元件的每一个部分特别是在多部分地构造的设计方案中优选具有支撑部件和复位部件。在此尤其规定，支承元件的不同的部分不必是相同的，而是可以具有不同的几何形状，以便可以彼此组合地按照本发明地作用。因此，例如可以将支承元件设计成由两部分构造并且从两侧引入到基板的贯通开口中，从而由两个部分得到了单独一个的支承元件。因此必要时能够方便制造和安装且支承元件可以以简单的方式与针对特定目的的条件相匹配。

在本发明的另一种优选的实施方式中，在基板的两侧分别设置有至少一个能量吸收部件，该能量吸收部件布置在连杆上。支承元件和基板构成了若干靠置面，至少两个能量吸收部件能支靠在这些靠置面处。在此尤其规定，基板的和支承元件的靠置面在每一侧都分别优选无缝或无间隙地过渡到彼此中，并且构成了用于靠置各能量吸收部件的共同的靠置面。

借助这样布置的能量吸收部件，压力和/或牵引力以及通过在支承元件中围绕支承部旋转时的水平的和竖直的偏转产生的力都被能量吸收部件可逆地吸收。能量吸收部件在此优选由弹性体或聚合物或类似的材料制成，且具有可逆的变形特性，其中，在能量吸收部件中产生了复位力。同时可以通过材料选择来调整能量吸收部件的最大的力吸收。

本发明的另一个按本发明的主题是一种用于将连杆与车身铰接式连接起来的铰接装置的基板。基板尤其应当也能用于按本发明的铰接装置。

按本发明的基板具有至少一个用于以能转动的方式受支承地容纳在车身中的容纳法兰以及具有贯通开口，该贯通开口带有至少两个分别用于至少一个能量吸收部件的靠置面。能量吸收部件在此布置在连杆上，连杆延伸穿过基板的贯通开口。因此从两个侧中的每个侧起，至少一个能量吸收部件可以支撑在基板的靠置面处。

此外，按本发明的基板非对称地实施，从而以能转动的方式支承在车身中的基板的竖直的转动轴线相对基板的贯通开口的竖直的对称轴线具有偏移。基板的贯通开口的竖直的对称轴线在此尤其涉及对称布置的、与贯通开口邻接的靠置面。这些靠置面在使用按本发明的支承元件时由支承元件和基板构成。

通过在支承元件的对称轴线或基板的贯通开口的对称轴线与基板的竖直的转动轴线之间的偏移，获得了这样的优势，即，基板的竖直的转动轴线能有利地沿着车身的拧紧面的方向移动。尤其通过基板的这种非对称的设计并且在考虑到旋转区域，例如连杆的车身侧的端部区域的情况下，能更为有效地利用可供使用的结构空间。

这种根据本发明的具有非对称设计的基板同时也普遍能用于已经由现有技术公知的用于将连杆与车身连接起来的铰接装置，以及并不局限于按本发明的铰接装置或按本发明的支撑元件的使用。

下文中借助实施例参考示意性附图详细阐释本发明。在本发明的意义下不应排出按本发明的主题的其它的实施方式。

附图说明

附图中：

图1示意性示出了按本发明的带有两部分的支承元件的铰接装置的分解图；以及

图2示意性示出了按本发明的带有非对称的基板的铰接装置的横截面图。

具体实施方式

在图1中示出了按本发明的用于将连杆与未示出的车身以铰接的方式连接起来的铰接装置的一种可能的实施方式。尤其示出了带纵轴线3的连杆10，该连杆优选具有两侧的钳面11。

此外，在连杆10上套装有两部分地实施的支承元件30的一个部分。支承元件的两个部分在此具有带钳面34的支撑部件31，这些钳面设置在支撑部件31的内侧。按照分解图，支撑部件31在相宜的应用中至少部分地与连杆10接触。连杆10的和支撑部件的钳面11、34尤其彼此相对应并且对置，从而在连杆与支撑部件之间存在形状锁合的连接。

此外，在两部分的支承元件30的支撑部件上分别设有复位部件32。复位部件32和支撑部件31优选形状锁合地相互连接，以便实现力传递。

图1还示出了基板20，其带有至少一个沿基板20的竖直的转动轴线1的方向的容纳法兰22。基板20具有贯通开口21，支承元件30能形状锁合地容纳到该贯通开口中。因此，由图1在部件聚集在一起时得到的是，由于连杆10围绕其纵轴线3的旋转或扭转而形状锁合地将力矩或力传递到支撑部件31、复位部件32和基板20上。

因为基板20在已装入车身中的状态下以能围绕竖直的转动轴线1转动的方式被支承，所以基板20在连杆10围绕纵轴线1扭转的情况下起到固定轴承的作用。因此，复位部件32可以形状锁合地支靠在基板20的贯通开口21的内侧并且必要时能够弹性变形或能够施加复位力。

按照图1，基板20的贯通开口21，以及复位部件32的外部形状都配设有矩形的基本形状。这种几何形状按照本发明也可以实施成其它形状，例如多边形，特别是星形，从而在复位部件32与基板20的贯通开口21之间存在形状锁合的连接。

图2在横截面中示出了按本发明的铰接装置与按本发明的、非对称实施的基板20的组合。由图可知，基板20主要具有如下贯通开口21，支承元件30和连杆10居中地容纳或支承在该贯通开口中。按照本发明的意义，用于机械紧固基板的钻孔不应理解为是贯通开口。

在贯通开口21内，支承元件30以及特别是所属的靠置面23、35具有对称性。这条由此产生的对称轴线在基板20中偏离竖直的转动轴线1。竖直的转动轴线1由基板20借助容纳法兰22在车身中的能转动的支承产生。尤其在靠置面23、35或贯通开口21或支承元件30的对称轴线之间存在与基板20的竖直的转动轴线1的偏移B。

此外，在图2中示出了尺寸A，它表示基板20的竖直的转动轴线1到车身的拧紧面的间距。可以有利地通过基板20的带有偏移B的这种非对称的实施方案来最小化尺寸A。尤其可以以这种方式有效地修正间距A，从而使结构空间例如与连杆的车身侧的端部的旋转或运动区域相匹配。

此外，在连杆10与支撑部件31之间的至少部分的接触由此表明的是，在横截面中借助支承部件的球状轮廓优选存在用于支承的上接触点和下接触点。以这种方式将横向于连杆的纵轴线1的横轴线2确定为转动轴线，连杆10可以围绕该转动轴线旋转，以便完成沿竖直方向的偏转。同时由图2可知，支承元件，特别是借助球形的轮廓，朝着基板20的贯通开口21的侧向边缘地实现了用于连杆10的旋转的运动间隙。

在基板20的两侧，设置有至少一个能量吸收部件41、42、43，它们以与基板20连接的方式支靠在支承元件30的靠置面23、35上。在此可以看到，基板20的和支承元件30的靠置面23、35直接过渡到彼此中并且优选构成了共同的靠置面。倘若连杆10例如由于围绕横轴线2的旋转或围绕支承元件30的或支承面23、35的偏移了尺寸B的竖直的对称轴线的旋转执行沿着水平或竖直的方向的运动，那么能量吸收部件41、42、43在基板20的两侧弹性变形并且所出现的力优选被均匀且直角地导入到靠置面23、35中。能量吸收部件41、42、43同时支靠在靠置面23、35上，以便紧接着使连杆的偏转回复。这一点显然不仅在连杆围绕由支承元件30和基板10形成的受支承的容纳部旋转地偏移时适用，而且也在连杆10由于出现的压力和/或牵引力而平移运动时适用。

至此，图2仅结合非对称的基板20示出了按本发明的重要的铰接装置。至此，省去了对例如固定能量吸收部件42、43所需以实现力吸收的其它构件的更为详细的图示和说明。

附图标记列表

1 以能转动的方式支承的基板的竖直的转动轴线

2 受支承的连杆的横轴线

3 连杆的纵轴线

10 连杆

11 (连杆的)钳面

20 基板

21 (连杆的)贯通开口

22 (基板的)容纳法兰

30 支承元件

31 支撑部件

32 复位部件

33 (支承元件的)贯通开口

34 (支承元件的或支撑部件的)钳面

40 能量吸收部件

Claims (21)

1.用于将连杆与车身以铰接的方式连接起来的铰接装置，所述铰接装置带有：基板(20)，所述基板具有至少一个贯通开口(21)；支承元件(30)，所述支承元件具有至少一个贯通开口(33)并且布置在所述基板(20)的贯通开口(21)中；以及连杆(10)，所述连杆穿过所述支承元件(30)的贯通开口(33)，

其特征在于，

所述支承元件(30)具有至少一个支撑部件(31)和复位部件(32)，其中，所述支撑部件(31)部分地放置在所述连杆(10)上。

2.按照权利要求1所述的铰接装置，其特征在于，在所述连杆(10)与所述支承元件(30)之间设置有形状锁合的抗扭部。

3.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述连杆(10)具有至少一个钳面(11)。

4.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述支承元件(30)具有至少两个钳面(34)。

5.按照权利要求2所述的铰接装置，其中，所述连杆(10)和所述支承元件(30)如下地布置，即，所述连杆(10)和所述支承元件(30)的各一个钳面(11、34)作为相对应的滑动面地对置。

6.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述复位部件(32)布置在所述支撑部件(31)上，使得所述支撑部件(31)能借助所述复位部件(32)形状锁合地支靠在所述基板(20)的贯通开口(21)处，从而在所述连杆(10)围绕纵轴线(3)扭转时能将复位力传递到所述连杆(10)上。

7.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述支承元件具有至少一个球形的轮廓，从而所述连杆横向于纵轴线(3)地在至少一个点处与所述支承元件(30)相接触地受支承。

8.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述基板在至少一个侧面具有容纳法兰(22)。

9.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，带有各一个支撑部件(31)和复位部件(32)的支承元件(30)一体式地构造或多部分地构造。

10.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，在所述基板(20)的两侧上，至少一个能量吸收部件(40)分别布置在所述连杆(10)上，并且其中，所述支承元件(30)和所述基板(20)构成用于支撑所述能量吸收部件(40)的靠置面(23、35)。

11.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述基板(20)具有用于以能转动的方式受支承地容纳在车身中的至少一个容纳法兰(22)和贯通开口(21)，所述贯通开口带有用于将至少一个能量吸收部件(41、42、43)分别安放在所述基板(20)的贯通开口(21)中的至少两个靠置面(23、35)，并且所述基板(20)非对称地设计，使得以能转动的方式支承在车身中的基板(20)的竖直的转动轴线(1)相对所述基板(20)的贯通开口(21)的竖直的对称轴线具有偏移(B)。

12.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述支撑部件由从下列材料组中选出的材料构成：

-金属，

-合成材料，

并且所述复位部件至少部分地由弹性的材料形成。

13.按照权利要求1所述的铰接装置，其特征在于，在所述连杆(10)与所述支撑部件(31)之间设置有形状锁合的抗扭部。

14.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述连杆(10)具有至少两个钳面(11)。

15.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述支承元件(30)的支撑部件(31)具有至少两个钳面(34)。

16.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述支承元件具有至少一个球形的轮廓，从而所述连杆横向于纵轴线(3)地在至少一个点处与所述支撑部件(31)相接触地受支承。

17.按照权利要求8所述的铰接装置，其中，所述容纳法兰用于以能转动的方式受支承地容纳在车身中。

18.按照权利要求1或2所述的铰接装置，其中，所述基板(20)具有用于以能转动的方式受支承地容纳在车身中的至少一个容纳法兰(22)和贯通开口(21)，所述贯通开口带有用于将至少一个能量吸收部件(41、42、43)分别安放在所述基板(20)的贯通开口(21)中的至少两个靠置面(23、35)，并且所述基板(20)非对称地设计，使得以能转动的方式支承在车身中的基板(20)的竖直的转动轴线(1)相对在所述基板(20)的贯通开口(21)中的靠置面(23、35)的对称轴线具有偏移(B)。

19.按照权利要求12所述的铰接装置，其中，所述合成材料是复合材料。

20.用于以铰接的方式将连杆与车身连接起来的、用于按照权利要求1至19中任一项所述的铰接装置的基板，其中，所述基板(20)具有用于以能转动方式受支承地容纳在车身中的至少一个容纳法兰(22)和贯通开口(21)，所述贯通开口带有用于将至少一个能量吸收部件(41、42、43)分别安放在所述基板(20)的贯通开口(21)中的至少两个靠置面(23、35)，

其特征在于，

所述基板(20)非对称地设计，使得以能转动的方式支承在车身中的基板(20)的竖直的转动轴线(1)相对所述基板(20)的贯通开口(21)的竖直的对称轴线具有偏移(B)。

21.根据权利要求20所述的基板，其特征在于，以能转动的方式支承在车身中的基板(20)的竖直的转动轴线(1)相对在所述基板(20)的贯通开口(21)中的靠置面(23、35)的对称轴线具有偏移(B)。