CN108368908B - 尤其用于轨道车辆的碰撞缓冲器 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞缓冲器，其尤其用于轨道车辆，包括至少一个变形管(3)，该变形管与碰撞板(5)联接，并且在碰撞事件中沿着具有锥形的成型面(11)的型模(9)运动，其中，变形管(3)具有锥形区域(25)，该锥形区域与型模(9)的成型面(11)重叠，其中，型模(9)的成型面(11)和锥形区域(25)相对于变形管(3)的运动轴线(17)围成不同的角度(α、β)。

Description

尤其用于轨道车辆的碰撞缓冲器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的碰撞缓冲器。
背景技术
任何轨道车辆都具有碰撞缓冲器以吸收碰撞事件中的能量。在此，通过以下方式有意地考虑碰撞缓冲器的不可逆的损坏，即，变形管通过车辆侧的变形型模挤压和/或使变形管形成褶皱。
应通过碰撞缓冲器履行的能量削减通常以此为条件：变形管一侧具有大的直径和/或大的壁厚。由此得到碰撞缓冲器的很大的质量。
由文献DE 197 45 656 A1已知一种用于机动车的碰撞缓冲器。该碰撞缓冲器包括两个同心布置的变形管，它们可通过操控阻挡部件产生至少两条吸收特征曲线。
在根据DE 197 45 656 A1的图2a至图2c的实施方案中，碰撞缓冲器包括具有漏斗形成型面和变形管的型模，变形管具有与漏斗形成型面匹配的锥形区域。在碰撞的情况下，变形管由于碰撞能量被型模推动。碰撞能量在此转变成变形能量。
这种碰撞缓冲器中的主要问题是，力位移特征曲线没有线性的走向，而是按发展趋势开始时交变地并且然后以恒定的力水平伸延。
发明内容
本发明的目的在于，针对在变形开始时的过大的力使碰撞缓冲器的力位移特征曲线平缓。
根据本发明，该目的由此实现，即，型模的成型面和锥形区域相对于变形管的运动轴线围成不同的角度。
由于锥形区域相对于成型面仅仅具有线形接触，引起变形管的轴向运动的必需的变形力比在整个面贴靠时要小。在自限定的变形位移起存在的锥形区域在成型面上的整面贴靠之内的更小的初始变形力确定碰撞缓冲器的力特征曲线。在两者围成的角度之间的差越大，力特征曲线从初始状态开始直至整个面贴靠的斜率越平缓。
在第一实施方案变体中，在成型面和运动轴线之间围成的角的角度比在锥形区域和运动轴线之间的角度更平缓。因为成型面的外直径与锥形区域的外直径基本上相同，所以在相对大的部分圆上存在线形接触。因此，相比于在成型面和运动轴线之间围成的角的角度比在锥形区域和运动轴线之间的角度更陡的实施方式，初始变形力还更大。此时，在锥形区域的内直径上不存在线形接触。更小的接触直径还降低了以延续进一步的变形运动所需的变形力。
为了降低初始变形力，另一措施是成型面和锥形区域限定润滑材料腔。在变形运动的情况下，在润滑材料腔中包围的润滑材料挤压到在型模和变形管之间的接触区域中并且形成减小摩擦的润滑膜。
在另一有利的设计方案中，型模具有引导区段，其在朝碰撞板的方向上紧接成型面。引导区段防止变形管的径向迁移并且因此产生限定的变形运动以及还因此产生碰撞缓冲器的可很好地再现的力特征曲线。
优选地，引导区段的引导面相对于紧接着锥形区域的变形区域密封。有利地，由此阻止在成型面和锥形区域之间的接触腐蚀。
针对小的自重，变形管至少由铝合金构成。
补充地或替代地，型模同样可至少由铝合金构成。
为了可实现在锥形区域和成型面之间的改善的摩擦特性，在型模和变形管之间的直接的接触区域没有氧化铝。
为了确定变形管的限定的位置，变形管支承在卡环和成型面之间。
附图说明
借助下文的附图说明进一步阐述本发明。
图1和图3示出了碰撞缓冲器，其中在成型面和锥形区域之间具有不同的角度；
图2和图4示出了图1和图3的细节图示；
图5示出了变形力-位移图；
图6示出了具有内置的型模的碰撞缓冲器
具体实施方式
图1简化地示出了碰撞缓冲器1，其例如尤其用于轨道车辆。碰撞缓冲器1包括至少一个变形管3，该变形管在端侧与共同的碰撞板5联接。碰撞板5形成车辆的最前面的平面并且因此建立在未示出的障碍物和碰撞缓冲器1之间的接触。碰撞缓冲器1在另一端具有保持板7，变形管3在该保持板处固定在车辆上。
型模9与保持板7连接，型模在内直径处具有成型面11。成型面11在相对于碰撞缓冲器1的运动轴线17成角度α的情况下从具有半径r1的内引导面13延伸直至具有半径r2的外引导面15。在成型面11和运动轴线17之间围成的角度α小于90°。
变形管3具有：第一引导区段19，该第一引导区段与内引导面13共同作用；和变形区域21，其贴靠在型模9的外引导面15处。外引导面15实施在第二引导区段23的内直径处，其靠近碰撞板5的方向。
外引导面15优选地相对于变形区域21密封。密封可通过变形区域21和外引导面15的相应的尺寸精度实现为简单的缝隙填密。可选地，引导面15还可具有单独的密封环。
在图1中绘出了相对于成型面11和锥形区域25的切线Tu、Tk。锥形区域25在变形管3处在第一引导区段19和变形区域21之间延伸。切线Tu与碰撞缓冲器1的运动轴线17的交点相对于成型面11的最大直径的距离Iu大于切线Tk与碰撞缓冲器1的运动轴线17的交点相对于成型面11的最大直径的距离Ik。该最大直径还为锥形区域25的最大直径并且因此为变形管3或变形区域21的外直径。在尺寸r2相同的情况下，围成的角度越小，距离I越大。
在图2中示出了图1的在成型面11和锥形区域25的区域中的局部。如可轻易看出的那样，成型面11的投影长度Lu大于锥形区域25的投影长度Lk。成型面11和锥形区域25的两种尺寸形式显示出在成型面11和运动轴线17之间围成的角度α小于在锥形区域25和运动轴线17之间围成的角度β或比其更平缓，该运动轴线尤其还形成变形管3的中轴线。
由于成型面11和锥形区域25相对于运动轴线17的不同的角度α、β，它们限定了润滑材料腔27。第一引导区段19和第二引导区段23形成润滑材料腔27的封闭部。因此，还在型模9的成型面11和锥形区域25之间在外引导区段19的区域中存在仅仅线形接触。
变形管3和型模9通过卡环29保持在一起，卡环固定在变形管3处并且与锥形区域25相对而置地布置，从而将型模9支承必要时固定在卡环29和变形管3的锥形区域25之间。
变形管3以及型模9优选地至少由铝合金构成，以便使碰撞缓冲器1的自重最小化。在此，至少锥形区域25和/或成型面11没有氧化铝层。
图5示出了变形力-位移图。横坐标代表变形位移SD，而纵坐标代表变形力F。在碰撞缓冲器1的轴向变形的情况下，变形管3通过碰撞板5压入型模9中。在碰撞缓冲器的初始位置中，仅仅存在在第二引导区段23的区域中、即在相对大的接触圆上在变形管3和型模9之间的线形接触。在力引入的情况下，变形管3因此开始仅仅在外直径的区域中变形，直至锥形区域25整个面贴靠成型面11。此后出现近似恒定的变形力。因此，力特征曲线具有相对更陡的第一斜率，其然后过渡到水平的特征曲线区域中。在水平的特征曲线区域内具有过量的力峰值没有出现。恰恰该特征曲线特性特别有利于碰撞缓冲器1。在变形管3变形直至锥形区域25整个面贴靠成型面11的情况下，润滑材料腔27受到压缩并且包含在其中的润滑材料沿着接触区域分配，由此随发展趋势实现降低摩擦系数。
图3和图4说明了碰撞缓冲器1，其构造成非常类似于图1和图2中的碰撞缓冲器。不同之处仅仅是成型面11和锥形区域25相对于运动轴线17的角度α、β。如可明确看出的那样，成型面11的投影长度Lu短于锥形区域25的投影长度Lk。因此，在成型面11和运动轴线17之间围成的角度α大于在锥形区域25和运动轴线之间围成的角度β或比其更陡。因此在锥形区域25和成型面11之间在第一引导区段、即更小的引导区段19的直径上存在接触圆。
因此，基于根据图3的图示得到比在根据图1的变体中更平缓的特征曲线斜率，参见图5。
在根据图1至图4的图示中，变形管3始终压入型模9的开口中，即，型模9始终作用于变形管3的外直径。还可使型模9如简化地在图6中示出的那样作用于变形管3的内直径，以便使变形管沿径向扩张。在此，成型面11可关于运动轴线17具有的角度α小于或大于在锥形区域25和运动轴线17之间的角度。
附图标记列表
1 碰撞缓冲器
3 变形管
5 碰撞板
7 保持板
9 型模
11 成型面
13 内引导面
15 外引导面
17 运动轴线
19 第一引导区段
21 变形区域
23 第二引导区段
25 锥形区域
27 润滑材料腔
29 卡环

Claims (11)

1.一种碰撞缓冲器(1)，该碰撞缓冲器包括至少一个变形管(3)，该变形管与碰撞板(5)联接并且在碰撞发生时沿着具有锥形成型面(11)的型模(9)运动，其中，所述变形管(3)具有锥形区域(25)，该锥形区域与所述型模(9)的成型面(11)重叠，其特征在于，所述型模(9)的成型面(11)和锥形区域(25)相对于所述变形管(3)的运动轴线(17)围成不同的角度(α；β)。
2.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，在所述成型面(11)和所述运动轴线(17)之间围成的角度(α)比在所述锥形区域(25)和所述运动轴线(17)之间的角度(β)更平缓。
3.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，在所述成型面(11)和所述运动轴线(17)之间围成的角度(α)比在所述锥形区域(25)和所述运动轴线(17)之间的角度(β)更陡。
4.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述成型面(11)和所述锥形区域(25)限定润滑材料腔(27)。
5.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述型模(9)具有引导区段(23)，该引导区段在朝所述碰撞板(5)的方向上紧接着所述成型面(11)。
6.根据权利要求5所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述引导区段(23)的引导面(15)相对于紧接着所述锥形区域(25)的变形区域(21)密封。
7.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述变形管(3)至少由铝合金构成。
8.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述型模(9)至少由铝合金构成。
9.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，在所述型模(9)和所述变形管(3)之间的直接的接触区域不含有氧化铝。
10.根据权利要求5所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述变形管(3)支承在卡环(29)和所述成型面(11)之间。
11.根据权利要求1所述的碰撞缓冲器，其特征在于，所述碰撞缓冲器是用于轨道车辆的碰撞缓冲器。
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