CN113840768A - 再生式能量吸收设备、带有所述能量吸收设备的耦连或铰接装置以及带有这种能量吸收设备的缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种再生式能量吸收设备，其用于缓冲在轨道车辆的运行中产生的力、尤其牵引力、碰撞力和/或扭曲力，其中，所述能量吸收设备具有至少一个具备弹性体件(1)的弹簧装置，所述弹性体件构造为，在向所述能量吸收设备导入力时所述弹性体件至少局部地弹性变形，其中，所述弹性体件(1)至少局部地由导电材料(2)构成，所述导电材料的比电阻在牵引力负载下和/或挤压力负载下改变，并且其中，所述能量吸收设备配置有电阻传感装置(3)，用于检测该导电材料(2)的导电性或电阻。

Description

再生式能量吸收设备、带有所述能量吸收设备的耦连或铰接 装置以及带有这种能量吸收设备的缓冲装置

技术领域

本发明涉及一种再生式能量吸收设备，其用于缓冲在轨道车辆的(正常)运行中产生的力、尤其牵引力、碰撞力和/或扭曲力。

此外，本发明还涉及一种轨道车辆的、尤其铁路车辆的耦连或铰接装置，其用于使两个相邻的车厢铰接连接，其中，所述耦连或铰接装置具有至少一个上述类型的能量吸收设备。

背景技术

在铁路车辆技术中通常已知的是，将耗能设备尤其用作防撞装置。通常，这种防撞装置由再生式工作的能量吸收设备/缓冲装置(例如设计为减振设备)和破坏性构造的耗能设备的组合构成。再生式构造的能量吸收设备或缓冲装置用于，吸收或者说缓冲在正常的行驶运行中出现的牵引力和碰撞力，与此同时，利用破坏性构造的耗能装置尤其在较大追尾速度时对车辆进行保护。

在此通常规定，用作缓冲装置的、再生式构造的能量吸收设备吸收不高于规定数值的牵引力和碰撞力，并且将高出的力传导至车辆底架。由此，例如对于多节式铁路车辆来说在正常的行驶运行过程中出现在各个车厢之间的牵引力和碰撞力在这所述再生式构造的能量吸收设备中被吸收。

相反，当超过再生式构造的能量吸收设备的工作载荷时，例如在车辆撞击到障碍物时或者在车辆紧急制动时或者在具备过高速度的耦连过程中，出现这样的风险，即，在各个车厢之间被用作缓冲装置的再生式构造的能量吸收设备和必要时设置的铰接或耦连连接或者一般而言在各个车厢之间的接口可能受损或者乃至损毁。无论如何，用作缓冲装置的再生式构造的能量吸收设备不足以将所产生的所有能量都吸收。由此，再生式构造的能量吸收设备则不再融入整车的耗能方案中。

为避免在这种碰撞情况下产生的碰撞能直接传递至车辆底架，由铁路车辆技术通常已知的是，用作缓冲装置的再生式构造的能量吸收设备连接在耗能装置下游。耗能装置通常在用作缓冲装置的再生式构造的能量吸收设备的工作载荷被超过之后作出响应，并且用于将产生的碰撞能至少部分消耗掉，也就是说例如转化成热能和变形功。这种耗能装置的设置鉴于对脱轨的考虑原则上是值得推荐的，从而避免在碰撞情况下的碰撞能直接传递至车辆底架，并且尤其避免车辆底架承受极度负载并且在某些情况下受损或甚至损毁。

为了确保在整车的耗能方案中无论在正常行驶运行时出现的情形还是碰撞情形都被有效考量，应注意的是，所有整合在耗能方案中的耗能装置或能量吸收设备都尚未作出响应或者说都按规定正常工作。在破坏性构造的耗能装置方面，出于该目的在铁路车辆技术中例如已知的是，耗能设备可以具有一类″变形显示装置″，所述变形显示装置设计用于，在破坏性构造的耗能装置作出响应之后或作出响应时，显示对耗能元件的使用。利用这种变形显示装置能够实行的是，通过简单的方式判断耗能装置的耗能元件是否已经(部分或完全)触发。

在此背景下例如援引文献EP 2 072 370 A1，该文献描述了该类型的用于破坏性构造的耗能装置的(机械)变形显示装置。由现有技术已知的变形显示装置具有触发器，所述触发器在耗能元件塑性变形时作出响应并且触发变形显示器。在文献EP 2 072 370 A1中具体教导技术人员：作为变形显示装置使用信号元件、例如信号板，所述信号元件通过用作触发器的剪切元件被固定在耗能元件上，其中，所述剪切元件在耗能元件塑性变形时剪断并且丧失其固定功能，从而使得信号板之后不再固定在耗能元件上，并且由此能够轻易获知：破坏性构造的耗能元件已经作出响应。

尽管这种本身已知的技术方案能够确保耗能设备的破坏性构造的耗能装置有效使用并且融入车辆的整体耗能器方案中，然而不能确保的是，耗能设备的其他部件、尤其再生式构造的能量吸收设备即使在较长的运行时间之后仍能符合规定地工作。″符合规定地工作″在本发明的范畴内表示的是，再生式构造的能量吸收设备的响应和缓冲特性与初始设计相比没有变化或基本上没有变化。

另一方面，以上在文献EP 2 072 370 A1的背景下所讨论的技术方案不能用于再生式构造的能量吸收设备，因为由现有技术已知的变形显示装置的响应的前提在于耗能元件的塑性变形，也就是说非再生式变形。在该文献所考虑类型的能量吸收设备中并未规定这种非再生式变形。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种再生式构造的能量吸收设备，其中能够通过易于实现的方式确保在必要时始终都能按照事先设定的或可设定的事件顺序实施碰撞缓冲，而无需为此单独和定期检查能量吸收设备的各个部件。

根据本发明，所述技术问题通过独立权利要求1所述的主题解决，其中，在此给出的再生式构造的能量吸收设备的有利的改进方案在相应从属权利要求中给出。

据此，本发明尤其涉及一种再生式能量吸收设备，其用于缓冲在轨道车辆的(正常)行驶过程中出现的力、尤其牵引力、碰撞力和/或扭曲力，其中，能量吸收设备具有至少一个具备弹性体件的弹簧装置，所述弹性体件构造为，在向能量吸收设备导入力时该弹性体件至少局部地弹性变形。根据本发明尤其规定，弹性体件至少局部地由导电材料构成，所述导电材料的比电阻在牵引力负载下和/或压力负载下改变，其中，所述能量吸收设备配置有电阻传感装置，用于检测该导电材料的导电性或电阻。

利用本发明的技术方案能够实现的优点一方面由此实现：由于属于所述能量吸收设备的弹性装置的弹性体件至少局部地由导电材料构成，因此弹性体件的材料、也即从某种意义上讲弹性体件本身可以作为传感装置的一部分，弹性体件构造用于直接或间接地确定或估计在弹性体件上承受的载荷变化。所述由弹性体件所承受的载荷变化尤其是指作用在弹性装置的弹性体件上的机械的拉应力、压应力或扭曲应力。

相应地，借助至少局部或部分集成在能量吸收设备的材料中的传感装置能够有效地监控能量吸收设备的作用方式，具体的方式是，例如借助电阻传感装置检测在通过能量消耗设备进行力传导时在事先设定的或可设定的时间范围内出现的弹性体件的负载。此外还能够确定能量吸收设备的弹性体件或其他部件的整体载荷变化或者整体负载。尤其可以根据已确定的整体载荷变化和/或已确定的整体负载发出有关能量吸收设备的弹性体件或其他部件的维护和/或更换的信息。

作为备选或补充，利用电阻传感装置能够实现的是，在能量吸收设备运行时提前识别出在一些情况下出现的弹性体件的(弹性体)材料的退变。

尤其可以利用电阻传感装置和弹性体件的导电材料(该导体材料成为传感装置)有效地检测尤其导致再生式能量吸收设备的不是很明显的预损或损伤的运行状态的出现。尤其因为设置了传感装置(电阻传感装置结合弹性体件的导电材料)，省去了在监控再生式构造的能量吸收设备时的目视检查。

此外，利用电阻传感装置和弹性体件的导电材料能够有效地检测尤其能量吸收设备的可能存在的磨损或预损，例如尤其应用于能量吸收设备中的其他再生式构造的缓冲元件、例如弹性体支承部的磨损。这之所以是特别有利的，是因为不光能量吸收设备的弹性体件，而且这些部件通常都是不可自由触及并且由此通过目视检查进行检查是非常费事的。

尤其可以利用根据本发明的技术方案提前且可靠地识别并获知能量吸收设备的部件的预损，以便由此避免可能的后果损失和由此带来的因计划外维修措施的整体系统的停工。为此在电阻传感装置的方案中使用的传感装置结合弹性体件的导电材料，其特征在于紧凑且成本低廉的结构，从而使得能量吸收设备的待监控部件和能量吸收设备的尤其弹性体件的自由可触及性不再是必要的。

此外能够实现车载诊断，以便实现对车辆系统的提前诊断并且简化维护。在这种车载诊断中，通过车辆系统实现对电阻传感装置或对配属于电阻传感装置的评估装置的自动访问。

借助电阻传感装置检测弹性体件的导电材料的导电性或电阻，其中，数据随后作为进一步评估的基础，由此还可以尤其省去外置传感器、尤其应变传感器(应变计或应变传感器)。利用本发明，尤其不再需要从外部将相应的传感器紧固、例如旋拧在既有结构上，因此能量系数设备的部件和尤其弹性体件必须在结构方面作出改变。而且弹性体件的导电材料(该导电材料在某种意义上讲承担应变传感器的功能)不影响弹性体件的缓冲性质，从而使得弹性体件的动态性能保持不受影响。

为了在弹性体件的材料中构造导电区域，考虑多种不同的技术方案。根据优选的实施方式规定，弹性体件的导电材料或弹性体的材料中的导电区域由聚合物材料中的至少一个尤其基于金属或碳的填料网构成。所述填料网尤其通过基于金属或碳的填料颗粒构成，所述填料颗粒被容纳在聚合物材料的基质中。在此有利的是，导电材料的聚合物材料与构成弹性体件的聚合物材料相一致。通过该方式，″传感装置″在弹性体件中的集成不影响弹性体件的动态缓冲特性。

利用根据本发明的技术方案，基本上省去了在能量吸收设备中添加单独的、有源和/或无源的构件。在弹性体件的材料中构造导电区域不需要电气设施，所述电子设施必须匹配于行驶运行中的特殊条件并且必须承受大量重复的以及在-50°至+50°之间的温度范围的局部变形。

当然可行的是，在具有敷设炭黑的线、碳黑分散体(碳黑墨水、碳黑膏体、含碳黑溶液)、被碳黑墨水或碳黑膏体浸润的线的弹性体件中，为导电材料使用传导性(交联)的橡胶线或类似元件。然而，当传导性的填料、例如CNT(碳纳米管)、石墨烯、石墨或金属粉末、尤其无定型氧化锌被嵌入弹性体件的聚合物材料中时，弹性体件的动态性能完全保持不变。

根据本发明的实施方式，将导电材料、例如碳黑、石墨、碳、碳纳米管、铜、金、银等嵌入聚合物基质中。从特定的填充度起，聚合物构成导电网。如果聚合物材料受到牵引力负载或压力负载，则鉴于横截面收窄和聚合物基质中颗粒分布的变化使得电阻改变。通过这种构造可以测量弹性体件的不同尺寸。在该领域中的实验表明，弹性体件的弹性且导电的材料可以作为传感材料用于确定和测量牵引力负载或压力负载。在聚合物材料的填充度增长时改进传感特性，但同时原始的聚合物材料的机械性质变差。

出于该原因有利的是，并非弹性体件的整个聚合物材料都掺有相应的导电颗粒，而是仅聚合物材料的单个区域设有相应的填料网。通过有利的方式，所述区域位于弹性体件的在缓冲时被有轨车辆运行中至少一个事先计算好的载荷路径延伸穿过的区域。弹性体件的导电区域的传感性质则被电阻传感装置利用，以获得相应的数据，所述数据指示作用在或已作用在弹性体件上的载荷变化和/或指示弹性体件的材料的退化。

按照根据本发明的能量吸收设备的实施方案规定，电阻测量装置构造用于检测弹性体件的导电材料中至少两个测量点之间的导电性和/或电阻，其中，为此电阻测量装置具有至少一个优选无电势地工作的测量传感器。在此背景下尤其可以考虑的是，优选无电势地工作的测量传感器布置为，使得在弹性体件中的导电材料的电阻或导电性通过不同的空间轴确定，以便能够获得有关弹性体件在不同的空间轴上的牵引力负载或压力负载或拉伸负载的结论。

通过优选的方式，电阻传感装置具有尤其无线工作的接口装置，利用所述接口装置能够优选通过远程访问至少部分读取由电阻传感装置检测到的和可选择地评估的数据。

例如可以考虑的是，电阻传感装置配置有相应的评估装置，所述评估装置构造用于，对由电阻传感装置检测到的在导电性或电阻方面的数据进行相应评估。根据本发明的实施方式，为评估检测到的导电性数据或电阻数据，将测量数据与相应的参考数据相比较，其中，所述参考数据优选事先纳入校准范围内。在此，本发明所基于的思想在于，例如由于弹性体件的机械磨损，弹性体件的拉伸特性和进而缓冲特性发生改变，并且相对于理想状态(额定状态)产生偏差。相对于额定状态的改变或者说偏差的程度或范围则可以被用作针对弹性体件的故障工作方式或针对弹性体件的磨损的指示。

由此，通过电阻传感装置和弹性体件的材料的被用作传感材料的导电区域来探测被监控的弹性体件的工作方式或弹性体件的潜在磨损，并且要么通过错误报告向有轨车辆的运营方要么通过远程控制接口向主管维修服务商、尤其远程维修服务商传达相对于所期望的额定状态的偏差。

在铁路车辆技术中，在供应商的硬件和软件支持下对有轨车辆的部件的远程维修(远程维护)具有越来越重要的意义。由于控制系统的联结通过互联网不断增强、公司内部网络的建立和传统的电信途径(ISDN、电话等)，扩大了直接支持的可能性。也因为能够节省差旅费用和更好都利用资源(人力和技术)，远程维修的产品被用来降低企业的成本。远程维修程序使得远程定位的服务技术人员能够直接访问能量吸收设备的被监控的弹性体件或部件，并且能够查询其状态，以便计划并实施前瞻性的应对措施、例如维修间隔。

根据本发明的实施方式，电阻传感装置配置有存储装置，用于存储在铁路车辆的运行中导入弹性体件的拉伸、压缩和剪切应力或者其他相关信息和数据，其中，所述存储装置尤其构造为，优选将至少以事先设定或可设定的时间周期所有利用电阻传感装置检测到的数据和信息永久地存储。在此建议，将存储装置设计为，优选通过远程访问至少部分可被读取。

通过存储与被监控的弹性体件的运行相关的信息和数据，尤其在铁路车辆运行时弹性体件的拉伸、压缩和剪切应力，可以记录弹性体件的相应运行和负载，以便由此还能够预测性地计划维修间隔。

尤其根据本发明的实施方式规定，电阻传感装置配置有存储装置，以便记录在力传递时在事先设定的或可设定的时间范围内出现的弹性体件的负载(在不同空间方向上的拉伸、压缩和剪切负载)。在此背景下规定，设置评估装置，以便确定弹性体件的整体载荷变化和/或整体负载，具体而言已记录的负载为基础。在此背景下，评估装置还应构造为，尤其可以根据已确定的整体载荷变化和/或已确定的整体负载发出有关能量吸收设备的弹性体件或其他部件的维护和/或更换的信息。

在此本发明所基于的思想在于，当可承受的负载总计达到一个明确定义的数值时，能量吸收设备的部件、例如弹性体件必须被更换或维修。迄今为止，通过年度载荷变化的记录进行检查或维修，这通常以估计为基础。其中具有极大的不准确性，因为实际上并不能准确地获知已经真正发生了多少载荷变化并且在此有多高的负载。

利用本发明，优选能够记录载荷谱，这实现了能量吸收设备的部件或弹性体件的更大的利用程度。由此可以尤其提高能量吸收设备的部件的使用寿命。此外还能够事先识别何时需要更换能量吸收设备的哪些部件。由此可以提前采购相应的替换件，并且降低停机时间并且显著提高工艺可靠性。

在此背景下原则上可以考虑的是，评估装置配置有至少一个显示装置、尤其设计为显示器和/或至少一个光源的显示装置，以便光学显示已确定的整体载荷变化和/或已确定的整体负载和/或有关的相应信息。

作为备选或补充规定，评估装置具有数字接口、尤其Modbus、CAN、CANopen、IO-Link和/或以太网兼容接口，以便能够与外置设备相应地通信。通过该方式尤其能够实现车载诊断，以便实现对车辆系统的提前诊断并且简化维护。在这种车载诊断中，通过车辆系统优选实现对评估装置或相应的电阻传感装置的自动访问。

至少一个由导电材料构成的区域优选构造在弹性体件的在有轨车辆运行时承受频繁重复的拉伸、压缩和/或剪切应力的区域中。

如上所述，在本发明的范畴内优选规定，带有导电材料的区域通过至少一个尤其基于金属或碳的填料网构造在聚合物材料中，其中，为此使用尤其基于金属或碳的填料颗粒，所述填料颗粒容纳在聚合物材料的基质中。根据本发明的实施方式，作为填料使用导电性不同的多种碳同素异形体，所述碳同素异形体可以在其几何结构方面不同。例如作为填料可以使用碳黑(英文作：Carbon Black，CB)，碳黑通常由近似球形的直径为50nm的颗粒构成。该尺寸范围在所有三个维度上都处于纳米范围。作为对此的备选或补充，另一方面，为此将碳纳米管(英文作：Carbon Nanotubes，CNT)作为填料使用，所述碳纳米管具有圆柱形状，并且具有在数纳米范围内的半径和微米范围内的长度。作为其他填料也可以使用石墨烯纳米板(英文作：GrapheneNanoplatelets，GNT)，所述石墨烯纳米板的结构近似微板。在此，厚度位于几微米的范围内，而微板的横向尺寸位于微米范围内。

然而作为对此的备选或补充还可以考虑的是，填料网至少局部通过嵌入弹性体件的弹性体材料中的织物或金属的增强材料

构成，所述增强材料设有导电纤维或导电涂层。在此情况下，已经集成在弹性体材料中的织物和金属的增强材料作为电导体轨道使用。

根据本发明的能量吸收设备可以尤其是有轨车辆的耦连或铰接装置的一部分，其中，所述耦连或铰接装置用于铰接连接两个相邻的车厢。另一应用可能性是能量吸收设备在有轨车辆的缓冲装置、例如在横向减振器中的应用。

在所述应用中，通过设置电阻传感装置和构造在弹性体件的材料中的传感材料(导电的区域)，能够以智能的方式监控耦连或铰接装置或缓冲装置的功能性。

在此，借助电阻传感装置在事先设定的或可设定的时间范围内检测在力传递时弹性体件所出现的负载，并且优选由此确定整体载荷变化或整体负载，其中，根据已确定的整体载荷变化和/或根据已确定的整体负载发出有关能量吸收设备的部件的维修和/或更换的信息。

为了实现电阻传感装置的尽可能自给式运行，并且为了避免电阻传感装置与车体的特别复杂的布线，尤其规定，电阻传感装置构造为，仅在预先设定好的或可设定的时间和/或事件(例如在耦连过程中)情况下才检测弹性体材料中的导电区域的导电性或电阻。例如在此背景下可以考虑的是，一旦通过相应的传感装置检测到超出事先设定的阈值的力被导入能量吸收设备，就激活(触发)电阻传感装置。

通过该方式可以使电阻传感装置对电能的消耗最小。

根据尤其最后提到的方面的改进方式，电阻传感装置具有至少一个发电机、尤其纳米发电机，以便实施″能量收集″的方案。利用所述发电机、尤其纳米发电机，电阻传感装置可以从电阻传感器的紧邻环境获取在电阻传感装置运行时为其所需的电能的至少一部分。例如可以考虑的是，借助纳米发电机由弹性体件的震颤获得相应的电能。符合目的地，为了将由电阻传感装置获得的信息传递至紧接着的数据接口，优选可以使用低功耗近场通信(NFC)解决方案、例如ZigBee(紫蜂)或Bluetooth LE或其他合适的标准。

利用该方面能够考虑实现电阻传感装置的完全无线端的实施方案，其中，避免了由有线连接的供电或电池造成的制约和/或有线连接的通信技术所造成的制约。

附图说明

以下结合附图根据示例性的实施例对本发明进行更详尽的阐述。

在附图中：

图1示意性地以等轴测视图示出用于轨道车辆、尤其铁路车辆的中间缓冲联轴器的耦连铰接装置的第一实施方式，其中，在该耦连铰接装置使用根据本发明的能量吸收设备的示例性实施方式；

图2示出根据图1的耦连铰接装置的第一侧视图；

图3示意性地以侧视图示出用于多节式车辆的车厢的耦连铰接装置的第二实施方式，其具有根据本发明的能量吸收设备的示例性实施方式；

图4示意性地以等轴测视图示出在根据图3的耦连铰接装置中使用的能量吸收设备(″球形轴承″)；

图5示意性地以侧视图示出根据图4的能量吸收设备的剖视图；

图6示出根据本发明的能量吸收设备的电阻传感装置的示例性实施方式的电路图；并且

图7示意性地示出具有根据本发明的能量吸收设备的评估装置和接口装置的电阻传感装置的另一实施方式。

具体实施方式

图1示意性地以等轴视图示出用于铁路车辆的中间缓冲联轴器的耦连铰接装置10的第一实施方式，其中，在该耦连铰接装置10中使用根据本发明的能量吸收设备的一种示例性实施方式。在图2的视图中示出根据图1的耦连铰接装置10的侧视图。

在所示的耦连铰接装置10中集成有能量吸收设备，所述能量吸收设备总共有三个各自分别带有一个环形的弹性体件1的弹簧装置。弹簧装置的环形的弹性体件1被构造为，吸收不高于规定值的牵引力和碰撞力，并且将超出的力通过轴承座11传导至车身底架。

图1和图2所示的耦连铰接装置10包括耦连装置的后部件，并且用于将中间缓冲联轴器的耦连杆15通过轴承座11可水平摆动地铰接在车厢的(在视图中未示出的)旋紧板上。

由于在由图1和图2所示的耦连铰接装置10中被用作缓冲装置的再生式能量吸收设备利用环形的弹性体件1容纳在轴承座11的内部，因此，轴承座11具有相对于环形的弹性体件11适配的形廓。具体而言，轴承座11具有笼式结构或者说壳体结构16，利用所述笼式结构或壳体结构将轴承的轴承壳与垂直延伸的凸缘相连。

在耦连铰接装置10运行时，通过耦连杆15将牵引力或挤压力导入能量吸收设备。具体而言，在牵引力或挤压力导入时，耦连杆15相对于轴承座11的笼式结构或壳体结构16运动，其中，能量吸收设备的弹性体件1在此相应地变形，以便缓冲被传递的牵引力或挤压力。

如图2示意性所示，在该示例性实施方式中，容纳在轴承座11的笼式结构或壳体结构16中的能量吸收设备的弹性体件1区域性地或者说局部地由导电材料2构成，其中，该区域用作传感材料。弹性体件1的导电材料2构造为，其比电阻或其导电性在由导电材料2构成的区域受到牵引力负载或挤压力负载时发生改变。

通过有利的方式，弹性体件1的导电区域2通过具有基于金属或碳的填料颗粒的填料网构成。填料网或填料颗粒被容纳在聚合物材料的基质中，所述聚合物材料也构成弹性体件1的其余部分。

尽管在图2的示意图中未能直接获知，然而至少弹性体件1的材料的至少一个导电区域2构造在弹性体件1的这个区域中，在挤压力传递或牵引力传递时或导入能量吸收设备时，载荷路径优选沿特定的空间方向在所述这个区域中延伸。

弹性体件1的用作传感材料的区域2的导电性或者电阻借助电阻传感装置3被测量或检测。为此，电阻传感装置3具有至少一个优选无电势地工作的测量传感器。以下借助图5所示附图更详细地描述这种电阻传感装置3的实施方式。

图3以示意性纵剖图的方式示出根据本发明的能量吸收设备的另一种示例性应用可能性。具体而言，图3示意性地以侧视图示出具有根据本发明的能量吸收设备的实施方式的耦连铰接装置10。在此情况下，能量吸收设备构造为球形轴承13。

具体而言，根据图3的耦连铰接装置10包括基本上刚性安置在车厢的端侧上的轴承座11以及铰接装置12，所述铰接装置具有设计为球形轴承的能量吸收设备和垂直延伸的摆动栓14。铰接装置12用于将耦连杆15与轴承座11铰接相连，其中，耦连杆15的车厢侧的端部区段通过铰接装置12与轴承座11相连，从而至少部分实现耦连杆15相对于轴承座11的水平以及垂直的运动。

具体而言，耦连杆15的水平摆动、也即耦连杆15在水平的联轴器平面内部的摆动能够通过设置垂直于水平的联轴器平面延伸的摆动栓14来实现。与水平的联轴器平面相垂直的竖直中心纵轴线延伸穿过所述摆动栓14。中心纵轴线与水平的联轴器平面之间的交点表示旋转点，耦连杆15相对于基本上刚性地凸缘连接在车厢上的或以其他方式紧固的轴承座11能够围绕所述旋转点水平地或垂直地摆动。

在图3所示实施方式的铰接装置12中设置有再生式能量吸收设备，所述能量吸收设备用于缓冲在正常的行驶运行中通过耦连杆15导入的牵引力或挤压力。能量吸收设备是球形轴承13的一部分，并且具有带有弹性体件1的弹簧装置，所述弹性体件构造为，弹簧装置在力导入能量吸收设备中时至少局部弹性变形。

在根据图3的铰接装置12中所使用的球形轴承13的实施方式在图4中以示意性等轴视图示出，并且在图5中以相应的剖视图示出。

尤其如在根据图5的剖视图中可以获知，能量吸收设备的弹性体件1区域性地由导电材料2构成。而且如上述根据图1或图2的实施方式中所示，弹性体件1的材料的导电区域2构造为，其比电阻或其导电性在牵引力负载和/或挤压力负载下发生改变。

此外，根据图5的弹性体件1配置有电阻传感装置3，借助所述电阻传感装置能够检测弹性体件1的导电的材料区域2的导电性或电阻。

电阻传感装置3的实施方式随后借助根据图6的电路图更详细地描述。

图6中借助电路图或者说等效电路图示意性示出的电阻传感装置3用于通过专用的测量传感器来检测弹性体件1的导电的弹性体材料2的至少两个点之间的导电性或电阻。这可以例如通过根据图6的无参考电位的差分测量装置实现。

在弹性体材料2中的测量点的理想位置需要分别根据弹性体件1的几何形状来确定。用作传感材料的导电的弹性体材料的导电性或电阻(Rm)的测量区域要根据当前的弹性体混合物来设定。已确定的信号的频带宽度u(t)基本上通过所出现的机械(动态)负载的带宽确定。

为了限制导电性的变化范围，在相应弹性体混合物或者说橡胶混合物需额外遵守的机械性能的条件下，还可以考虑在弹性体的组成或制造工艺方面的变化。由此能够在一定限度内甚至根据所出现的机械负载来调整导电性的特征值。

由于在有些情况下弹性体件1的导电区域的导电性的绝对值可能剧烈分散，符合目的的是，在校准过程之后仅检测导电性或电阻Rm的变化。在此，校准过程除了相关整体系统(在牵引联轴器中：运行中的侧向和高度偏转机构)的机械基础位置(静位)之外还应涵盖该整体系统的特定的最终位置。电阻变化的数值或者说数量则可以是装入的弹性体件1的所出现的机械负载的程度。

此外，在例如沿合理选择的空间轴布置多个测量传感器时，可以考虑的是，确定所安装的部件的机械负载或偏转角度的矢量(数量和方向)。

在一些情况下，在机械基础位置(静位)中的电阻值Rm的变化可以直接推导出弹性体材料的结构变化、环境温度的变化或弹性体材料的老化。

为了有利地设计测量装置，可以考虑的是，测量装置完全以小型化的″弹性体传感器″的形式连同评估装置4、供电装置和尤其无线的数据传递装置5(例如NFC)根据图6直接集成在弹性体件1上或弹性体件1中，或者在制造工艺中已经集成在弹性体件的表面上。随后实现与布置在附近的接收器的通信。这具有的优点在于，不再需要测量传感器到评估装置4的复杂布线。

本发明在自动牵引联轴器的球形轴承13中的应用被视作优选的实施方式，因为甚至能够在多个空间轴上实现被支承的构件(例如耦连杆15)的机械负载或者偏转的变化。

对于电阻传感装置3的实际运行来说有利的是，电阻传感装置3仅在特定的离散的时间点上才允许测量，以便限制能耗。还可以考虑的是，通过外部事件触发所述测量，例如通过轨道车辆的耦连过程、牵引/制动过程、在铁路弯道中的弯道行驶触发所述测量，或在额外的惯性传感器(加速度)集成到传感器中的情况中耦连线路中出现挤压/牵引时触发所述测量。

弹性体传感器的有利的实施方式还可以在于，为运行所需的能量能够借助能量采集从橡胶材料的自身运动(扭曲)获得。

总体上确定保持不变的是，通过在弹性体件1的弹性体材料中设置传导性的填料，构造弹性体件1中的导电区域2。在本发明中，使弹性体件1的导电区域2的特定特性可利用，具体而言方式在于，在能量吸收设备运行时出现机械负载的情况下测量并且相应地评估导电性的变化。在此可行的是，通过在机械负载下导致的弹性体件1中的导电性的变化推断出弹性体件1或能量吸收设备的负载(数量和方向)并且推断出违反规定的负载情况下的偏差或者构件的老化。由此可以例如实现能量吸收设备的构件的取决于状态的维修。

本发明并不局限于附图中示出的实施方式，而是由对本文公开的所有特征的总体观察得出。

附图标记列表

1 弹性体件

2 弹性体件中的导电区域/传感区域

3 电阻传感装置

4 评估装置

5 接口装置

10 耦连铰接装置

11 轴承座

12 铰接装置

13 球形轴承

14 摆动栓

15 耦连杆

16 笼状结构/壳体结构

Claims (15)

1.一种再生式能量吸收设备，其用于缓冲在轨道车辆的运行中产生的力、尤其牵引力、碰撞力和/或扭曲力，其中，所述能量吸收设备具有至少一个具备弹性体件(1)的弹簧装置，所述弹性体件(1)构造为，在向所述能量吸收设备导入力时所述弹性体件至少局部地弹性变形，其中，所述弹性体件(1)至少局部地由导电材料(2)构成，所述导电材料的比电阻在牵引力负载下和/或挤压力负载下改变，并且其中，所述能量吸收设备配置有电阻传感装置(3)，用于检测该导电材料(2)的导电性或电阻。

2.根据权利要求1所述的能量吸收设备，其中，所述导电材料(2)由在聚合物材料中的至少一种尤其基于金属或碳的填料网构成。

3.根据权利要求2所述的能量吸收设备，其中，所述填料网通过尤其基于金属或碳的填料颗粒构成，所述填料颗粒容纳在聚合物材料的基质中。

4.根据权利要求2或3所述的能量吸收设备，其中，所述导电材料(2)的聚合物材料与构成所述弹性体件(1)的聚合物材料相一致。

5.根据权利要求1或4中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述导电材料(2)集成在至少所述弹性体件(1)的这个区域中，当缓冲轨道车辆运行中出现的力时，至少一个、尤其事先计算好的载荷路径延伸穿过所述这个区域。

6.根据权利要求1或5中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻测量装置(3)构造用于检测所述导电材料(2)中至少两个测量点之间的导电性和/或电阻，其中，所述电阻测量装置(3)为此具有至少一个优选无参考电位地差分工作的测量传感器。

7.根据权利要求1或6中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻传感装置(3)具有尤其无线工作的接口装置(5)，利用所述接口装置(5)能够优选通过远程访问至少部分读取由所述电阻传感装置(3)检测到的和可选择地评估的数据。

8.根据权利要求1或7中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻传感装置(3)具有存储装置，所述存储装置优选构造为，永久地存储由所述电阻传感装置(3)检测到的和/或选择性评估的数据和信息的至少一部分，并且其中，所述存储装置构造为，能够优选通过远程访问被至少部分读取。

9.根据权利要求1或8中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻传感装置(3)构造为，仅在事先设定的或可设定的时间和/或事件的情况下检测所述导电材料(2)的导电性或电阻。

10.根据权利要求1或9中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻传感装置(3)具有至少一个发电机、尤其纳米发电机，用于尤其从弹性体件(1)的震颤或变形中获取在所述电阻传感装置(3)运行时为其所需的电能的至少一部分。

11.根据权利要求1或10中任一项所述的能量吸收设备，其中，所述电阻传感装置(3)具有评估装置(4)，或者其中，所述电阻传感装置(3)配置有评估装置(4)，其中，所述评估装置(4)构造用于评估由所述电阻传感装置(3)检测到的测量值，其中，所述评估装置(4)尤其构造为，根据利用所述电阻传感装置(3)检测到的导电性和/或电阻数据来检查所述弹簧装置的弹性体件(1)是否设计用于在轨道车辆运行中作用在所述能量吸收设备上的负载。

12.根据权利要求11所述的能量吸收设备，其中，所述评估装置(4)构造为，确定所述弹性体件(1)的整体载荷变化或整体负载，并且具体而言基于由评估装置(4)记录的在事先设定的或可设定的时间范围内出现的弹性体件(1)的负载来确定，并且其中，所述评估装置(4)此外尤其还构造为，根据已确定的所述弹性体件(1)的整体载荷变化或根据已确定的所述弹性体件(1)的整体负载发出有关所述弹性体件(1)的维修和/或更换的信息。

13.根据权利要求11或12所述的能量吸收设备，其中，所述评估装置(4)具有存储装置，该存储装置带有纳入校准范围内的参考数据。

14.一种轨道车辆的、尤其铁路车辆的耦连或铰接装置(12)，其用于将两个相邻的车厢铰接地相连，其中，所述耦连或铰接装置(12)具有至少一个根据权利要求1或13中任一项所述的能量吸收设备。

15.一种缓冲装置，其尤其设计为轨道车辆的横向减振器，其中，所述缓冲装置具有至少一个根据权利要求1或13中任一项所述的能量吸收设备。

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