JP3583492B2 - 二つの鉄道車両間の連結継手及び該車両間のエネルギを吸収する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般に、連結車両を構成する、特に鉄道用である２台の車両間の接続装置に関し、より詳細には、特に鉄道用である２台の車両間の連結継手に関する。
【０００２】
本発明は又、特に鉄道用である２台の車両間のエネルギを吸収する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
中央台車上の連結継手は、車両の一方に接続されており、ばねを介して中央台車に置かれ、他方の車両に結合されている球形当たり面をその上面で支持する玉継手をエラストマ製の装置を介して担持するベースプレートを含む。
【０００４】
このような継手は多くの切削を必要とする球形表面を含む。
【０００５】
更に、そのような継手はコストが高く比較的重量が大きい。
【０００６】
本出願人のヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０２７９２４５号には、車体間の垂直軸および水平軸の相対回転運動を可能にし、ある車体から他の車体への相互通行コンパートメントを形成し、柔軟性をもつ接続体により接続される二つの部品要素を含む、２台の鉄道用車両間の接続装置であって、各部品要素が、隣接する車体にそれと共通な垂直軸を中心として連結される接続装置が記載されている。
【０００７】
記載の接続装置は、担体台車を具備しておらず、その部品要素の夫々と対応する車体の部品の夫々との連結は、上部の玉継手と部品要素の端部の凹面部分の内部を滑動する車体の端部にある凹面部分とによって行われる。
【０００８】
ドイツ特許ＤＥ−Ａ−１９４２８９ 号および米国特許ＵＳ−Ａ−３６６７８２０号、特に本出願人のヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−０３４３４８２号書類は、
車両の一つに接続され、第１および第２の円筒形外表面を形成するために下部において円錐台の表面を有し、上部において円筒形の表面を有し、更に中央部に円筒形穴を含む環状部品と、
他方の車両に接続され、上部に前記円筒形部品の上部の前記円筒形外表面に夫々対向する第１、第２の内部円筒部を含み、前記環状部品のレベルよりも低いレベルに位置するベースプレートにより前記環状部品を囲んでいる支持部品と、
前記ベースプレートに固定され、前記円筒形穴に挿入される円筒形中心ピンと、
前記ベースプレートと前記環状部品との間の連結をもたらす前記ベースプレートに固定された環状連結部品要素とを備えており、
２台の鉄道用車両の間の中間台車に据え付けられる、２台の鉄道用車両の連結継手を記載している。
【０００９】
先行技術の書類に記載されている２台の鉄道用車両の連結継手では、小規模の衝突の際のエネルギは吸収するものの、鉄道用車両の車体間の機械的結合および車両構造を維持することができない。
【００１０】
先行技術の書類に記載されている２台の鉄道用車両の連結継手は堅固であり、従って小規模の衝突の際に破損するという欠点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、許容限度を超過した速度における小規模な衝突あるいは列車の連結の際に、鉄道用車両の構造並びに車両間の連結装置を防御することを可能にする、特に鉄道用の２台の車両の連結継手を実現することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、鉄道用車両間同士の分離を防止することを可能にする、特に鉄道用の２台の車両の連結継手を実現することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、特に鉄道用の２台の車両Ａ、Ｂ間の連結継手は、２台の車両Ａ、Ｂのいずれか又は両方と連結継手の構成要素の一つとの間に配設されたエネルギ吸収手段３を含む。
【００１４】
本発明によれば、特に鉄道用の２台の車両間の中間台車に据え付けられる、前記の２台の鉄道用車両の連結継手は、
車両の一方に接続され、下部において円錐台の表面を有し、上部において円筒形の表面を有して、第１および第２円筒形外表面を形成し、更に中央部に円筒形中ぐり穴を含む環状部品と、
もう一方の車両に接続され、上部に前記円筒形部品の上部の前記円筒形外表面に対向する内部円筒部を含み、前記環状部品のレベルよりも低いレベルに位置するベースプレートにより前記環状部品を囲む支持部品と、
前記ベースプレートに固定され、前記円筒形中ぐり穴に挿入される円筒形中心ピンと、
前記ベースプレートに固定され、前記ベースプレートと前記環状部品とを連結する環状連結部品要素とを備えており、
前記環状部品の前記第１又は第２外面と前記第１又は第２外面に対向する前記車両の表面との間に配設されたエネルギ吸収手段と、
前記支持部品を、前記車両に接続された前記支持アームに固定された長手方向移動手段に固定した状態に維持するせん断手段とを特徴とする。
【００１５】
本発明による連結継手は又、以下の諸特徴の少なくとも一つを満たす。
【００１６】
エネルギ吸収手段が、前記環状部品の上部の前記第２円筒形外表面と前記車両Ｂの前記表面との間に配設されていること。
【００１７】
少なくとも一つのエネルギ吸収手段が、環状部品の上部の少なくとも一つの外面と車両Ａの一つの表面との間に配設されていること。
【００１８】
エネルギ吸収手段が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金製の構造、もしくは前記鋼および／又は合金製の結合構造であって、金属板構造を形成すること。
【００１９】
エネルギ吸収手段が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金製の構造、もしくは前記鋼および／又は合金製の結合構造であって、ハニカム構造を形成すること。
【００２０】
エネルギ吸収手段が、ゴムと金属とを結合したバネ形態の部品要素であること。
【００２１】
エネルギ吸収手段が、剛性が段階的に増加する一連の構造を含むこと。
【００２２】
エネルギ吸収手段が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金で実現された空洞の内部に入れられた粘弾性素材で実現されること。
【００２３】
せん断手段が、支持アームに沿って支持部品が長手方向に移動するのを防止するための、吸収する応力に応じて数が変わる安全ボルトで構成されること。
【００２４】
せん断手段が破断溝を具備すること。
【００２５】
長手方向移動手段が、レール、軸受レースあるいは滑動面で構成されること。
【００２６】
長手方向移動手段がその端部の内の一つにおいて、支持アームに沿う支持部品の行程を制限し、せん断手段の破断に引き続く列車の牽引時に車両の車体が分離するのを防止する手段を含むこと。
【００２７】
本発明によれば、特に鉄道用の二つの車両間のエネルギ吸収方法は、
環状連結部品要素が、列車の牽引又は制動によって生じる通常応力によって誘発されるエネルギを吸収すること、
環状連結部品要素とエネルギ吸収手段とが、許容速度を若干超過する速度での列車間の連結によって生じる小規模の衝撃の応力によって誘発されるエネルギを吸収すること、
環状連結部品要素とエネルギ吸収手段とは、長手方向移動手段と同時に作用するせん断手段が破断するために環状連結部品要素を破損することなく、非許容速度での小規模の衝突又は列車間の連結によって生じる激しい衝撃の応力によって誘発されるエネルギを吸収する
ことを特徴とする。
【００２８】
本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、２台の鉄道用車両の連結継手の好ましい実施例の説明を読めば明らかになるだろう。
【００２９】
【実施例】
図１は、本発明による連結継手の縦対称面の断面図である。
【００３０】
図２は、本発明による連結継手の、図１で使用した縦対称面の断面分解略図である。
【００３１】
本発明の一般原理によれば、例えば鉄道用の２台の車両Ａ、Ｂ間の連結継手は、２台の鉄道用車両Ａ、Ｂのいずれか又は両方と、連結継手を構成する要素のうちの一つとの間に配設されたエネルギ吸収手段３を含む。
【００３２】
図１および図２は、本発明による連結継手の好ましい実施例を示す図である。本発明の原理による連結継手の別の実施例も可能であり、説明の最後に示す。
【００３３】
図１および図２において、連結部は、一方の車両Ａの車体に接続され、弾性環状連結部品要素１３上に円錐台形の支持面２をもたらす環状中央部品１を含む。その上部は、隣接するが離れている車両Ｂの車体に固定されたベースプレート９Ｂの円筒形外表面９Ａに対向する第１円筒形外表面１Ａを含む。その上部は又、車両Ｂのある部品要素の外部平面２０Ｂに対向する第２円筒形外表面１Ｂも含む。
【００３４】
環状部品は中ぐり穴４があけられており、その中央に空洞５がある。その上部の中央区域の円形支え面６は、研磨上面の鋼製円形クラウン８を支えるエラストマ製部品要素７を具備している。
【００３５】
隣接車両Ｂの車体に接続されているベースプレート９Ｂは、溶接された複数の部品要素からなる。このベースプレート９Ｂは円筒形垂直縁１０を含み、環状部品要素１３を支える三角形断面円形部品１２が、１１のようなボルトによってそれに固定されている。環状連結部品要素１３は例えば、弾性材層１５によって上下をはさまれた金属板１４で構成される。円錐台板１６は、環状部品１の下部の外周の支持面を形成している。
【００３６】
ベースプレート９Ｂの中央には、環状部品１の中ぐり穴４に挿入されこの中ぐり穴に大きな隙間を残す垂直中心ピン１７が、ねじ部１９により固定されている。この隙間は十分にとられ、牽引時又は制動時における通常の長手方向移動には中心ピンが中ぐり穴に接触せず、例外的な衝撃時にのみ接触するようになっている。この中心ピンの上部は、下側平面１８Ａをもち環状部品１の研磨硬金属製円形クラウン８と対向する円形キャップ１８を形成する。
【００３７】
本発明による連結継手の主な特徴によれば、エネルギ吸収手段３は、環状部品１の上部とこれに対向する支持部品９の上部との間に配設される。これらのエネルギ吸収手段３は、環状部品１の第２円筒形外表面１Ｂと、第２外面１Ｂに対向する車両Ｂの表面２０Ｂとの間に配設される。
【００３８】
更に、長手方向移動手段２３と同時に作用するせん断手段２２は、支持部品９と支持アーム２４との間に配設される。支持アーム２４は車両Ｂに接続されている。せん断手段２２は支持部品９を長手方向移動手段２３に固定した状態に維持する。長手方向移動手段２３は支持アーム２４に固定されている。
【００３９】
長手方向移動手段２３と支持部品９の端部とは横方向のストッパ２５を構成するような表面をもつ。この横方向のストッパは、支持アーム２４に沿った支持部品９の行程を制限し、せん断手段２２の破断に引き続く列車の牽引時に車両の車体が分離するのを防止する機能をもつ。
【００４０】
環状部品１は変形せず、その端部の一方がストッパを形成する。環状部品１は、それが取り付けられる鉄道車両の種類に応じて直径が決められる。例えば、この環状部品の堅牢性は２０ｋＮから３０００ｋＮまで変化する。環状部品は、鋼か、チタン合金か、アルミ合金か、複合材で実現することができる。
【００４１】
車両Ｂの端部に取り付けられたエネルギ吸収手段３はエネルギを吸収する。このエネルギの吸収は、車両列が直線になっているとき又は曲がっているときになされ得るが、更に、くぼんだおよび盛り上がった軌道の通過時にもなされ得る。
【００４２】
エネルギ吸収手段３は、長手方向の応力の値が通常作動応力の値を超過したときのみ作動する部品要素である。
【００４３】
エネルギ吸収手段は、衝撃の開始時より破断の危険性がなく最大のエネルギを吸収するため、高い伸び係数を有し、弾性限界と破断限界の差が大きな素材で実現することができる。
【００４４】
例えばエネルギ吸収手段３は、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金製の構造であり、金属板構造かハニカム構造、あるいは前記鋼又は合金の結合構造を形成している。
【００４５】
長手方向移動手段２３は、例えばレール、軸受レースあるいは滑動面９Ｃによって支持部品９と同時に作用する。
【００４６】
図３は、金属板構造を形成するところのエネルギ吸収手段３の第１の実施例を示す図である。
【００４７】
図４は、剛性が段階的に増加する連続多層ハニカムからなる構造を形成する、エネルギ吸収手段３の第２の実施例を示す図である。
【００４８】
エネルギ吸収手段は又、ゴムと金属とを具備するバネ形態の部品要素で実現することも可能である。
【００４９】
図５は、剛性が段階的に増加するゴム５１および金属５２製連続多層からなる構造を形成する、エネルギ吸収手段３の第三の実施例を示す図である。
【００５０】
エネルギ吸収手段は又、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金で実現された空洞の内部に入れられた粘弾性素材で実現することも可能である。
【００５１】
図６は、少なくとも一つのばね６２と同時に作用する滑り空洞６３内に配設されたエラストマ構造６１を含む、エネルギ吸収手段３の第四の実施例を示す図である。
【００５２】
このような実施例はエネルギの吸収の際、エネルギ吸収手段の配置に、段階を追って増加する適度な変形をもたらす。
【００５３】
エネルギ吸収手段は好ましくは分解可能なものとする。又、通常作動時、エネルギ吸収手段と環状部品との間に隙間を設けることが好ましい。
【００５４】
図７および図８は夫々、本発明の連結継手の長手方向移動手段２３および支持部品９と同時に作用するせん断手段２２の水平断面図と垂直断面図である。
【００５５】
せん断手段２２は例えば、吸収する応力に応じて数が変わる安全ボルトで構成される。せん断手段２２は破断溝２２Ａを具備することができる。
【００５６】
これらせん断手段２２は支持アーム２４に沿って支持部品９が長手方向に移動するのを防止する。
【００５７】
横方向のストッパ２５により、エネルギ吸収時には、支持部品９の滑動面９Ｃに沿う長手方向移動手段２３の移動は一方向にしか行われない。
【００５８】
図９は、本発明の連結継手の支持部品を含む車体Ｂの支持端の斜視図である。
【００５９】
図１０は、本発明の連結継手の環状部品を含む車体Ａの被支持端の斜視図である。
【００６０】
図１１は、本発明の連結継手全体の部分断面斜視図である。
【００６１】
図９、図１０、図１１には、車両の一方Ａに接続された環状部品１と、車両Ｂに接続された支持部品９と、前記環状部品１の上部とこれに対向する前記支持部品９の上部との間に配設されたエネルギ吸収手段３と、支持部品９を、車両Ｂに接続された支持アーム２４に固定された長手方向移動手段２３に固定した状態に保持するせん断手段２２とが示されている。
【００６２】
列車の牽引又は制動によって生じる通常応力によって誘発されるエネルギの吸収は、環状連結部品要素１３によって行われる。この第１の場合は通常作動状態に相当し、部品要素の破損も騒音の発生もない。
【００６３】
許容速度を若干超過する速度で、列車間の連結によって生じる小規模の衝撃の応力によって誘発されるエネルギの吸収は環状連結部品要素１３とエネルギ吸収手段３とによって行われる。
【００６４】
非許容速度での小規模の衝突又は列車間の連結によって生じる激しい衝撃の応力によって誘発されるエネルギの吸収も、環状連結部品要素１３とエネルギ吸収手段３とによって行われる。この場合、長手方向移動手段２３と同時に作用するせん断手段２２が破断するため、環状連結部品要素１３は破損しない。反対にエネルギ吸収手段３は破損する。
【００６５】
図１２は、前記の種々の場合に相当する長手方向変位の様々な値に対する連結継手の応力の線図である。
【００６６】
これらの図は、連結継手特にエネルギ吸収手段の作動を例示している。
【００６７】
これらの図において、点Ａは縦軸に相当し、牽引時又は制動時の連結車両の通常作動として最大行程ＡＢ又は最小行程ＡＢ′が設定されている。前記のように、衝撃も騒音もない。
【００６８】
最大行程ＡＣは、横接触作業の移動限度である。例えば環状部品の第２円筒形外表面が衝突すると衝撃が生じるが、エネルギ吸収手段によってエネルギが吸収される。前記のように破損する部品要素はない。
【００６９】
行程ＡＤは、激しい衝撃があった後、エネルギ吸収手段を始動させるための許容最大移動量である。せん断手段および横方向ストッパが破損する。
【００７０】
エネルギ装置が作動した後、すなわち、せん断手段が破断した後も横方向ストッパが支持部品の端部にあるため、車両の分離の危険なく列車を牽引することが可能である。これを行うため、支持部品とこのストッパを構成する長手方向移動手段との表面は再度互いに接触するようになる。
【００７１】
図１３に例示されている連結継手の別の実施例は、環状部品１の上部の第１の外面２６および第２の外面２７と、車両Ａの第１の表面２０Ａおよび第２の表面２０Ｃとの間に夫々エネルギ吸収手段を配設することからなる。環状部品１の上部の第１の外面２６および第２の外面２７と車両Ａの第１の表面２０Ａおよび第２の表面２０Ｃとは夫々対向して配設される。
【００７２】
又、エネルギ吸収手段は、前記の二つの実施例を組み合わせて、環状部品１の上部の第２円筒形外表面１Ｂと車両Ｂの表面２０Ｂとの間に配設することも可能である。
【００７３】
環状部品１の上部の第１の円筒形外表面１Ａは、車両Ｂの車体に固定されている支持部品９のベースプレート９Ｂの円筒形外表面９Ａに対向する。
【００７４】
本発明は又、２台の鉄道用車両間のエネルギを吸収する方法にも関する。
【００７５】
本発明によれば、２台の鉄道用車両間のエネルギを吸収する方法は、
環状連結部品要素１３が、列車の牽引又は制動によって生じる通常応力によって誘発されるエネルギを吸収する、
環状連結部品要素１３とエネルギ吸収手段３とが、許容速度を若干超過する速度での列車間の連結によって生じる小規模の衝撃の応力によって誘発されるエネルギを吸収する、
環状連結部品要素１３とエネルギ吸収手段３とは、長手方向移動手段２３と同時に作用するせん断手段２２が破断するために環状連結部品要素１３を破損することなく非許容速度での小規模の衝突又は列車間の連結によって生じる激しい衝撃の応力によって誘発されるエネルギを吸収する
ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による連結継手の縦対称面に関する断面図である。
【図２】本発明による連結継手の、図１で使用した縦対称面に関する概略分解断面図である。
【図３】本発明の連結継手によるエネルギ吸収手段の一実施例を示す図である。
【図４】本発明の連結継手によるエネルギ吸収手段の他の実施例を示す図である。
【図５】本発明の連結継手によるエネルギ吸収手段の更に他の実施例を示す図である。
【図６】本発明の連結継手によるエネルギ吸収手段の更に他の実施例を示す図である。
【図７】本発明の連結継手の長手方向移動手段と同時に作用するせん断手段の水平断面図である。
【図８】本発明の連結継手の長手方向移動手段と同時に作用するせん断手段の垂直断面図である。
【図９】本発明の連結継手用の支持部品を含む車体Ｂの支持端の斜視図である。
【図１０】本発明の連結継手の支持部品を含む車体Ａの被支持端の斜視図である。
【図１１】本発明の車両の各車体および連結継手の支持端および被支持端の部分断面斜視図である。
【図１２】長手方向変位値に対する連結継手の応力線図である。
【図１３】本発明による連結継手の別の実施例による部分上面断面図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 車両
１ 環状部品
１Ａ，１Ｂ 円筒形外表面
３ エネルギ吸収手段
４ 円筒形中ぐり穴
９ 支持部品
９Ａ ベースプレート
１３ 環状連結部品要素
１７ 中心ピン
２２ せん断手段
２３ 長手方向移動手段

Claims (12)

1. 二つの車両（Ａ、Ｂ）間の連結継手であって、
   前記連結継手は、前記二つの車両（Ａ、Ｂ）の少なくとも一方と該連結継手の構成要素との間に配設されると共に該二つの車両間の中間台車上に載置された手段（３）を含んでおり、
   車両の一方（Ａ）に接続されており、下部において円錐台の表面を有すると共に、上部において円筒形の表面を有して第１（１Ａ）および第２（１Ｂ）の円筒形外表面部分を形成し、かつ中央部に円筒形穴（４）を含んでいる環状部品（１）と、
   他方の車両（Ｂ）に接続されており、上部に前記環状部品（１）の上部における前記第１の円筒形外表面部分（１Ａ）に対向する内側円筒部分（９Ａ）を含んでおり、前記環状部品（１）よりも下方に位置するベースプレート（９Ｂ）により前記環状部品（１）を囲んでいる支持部品（９）と、
   前記ベースプレート（９Ｂ）に固定されており、前記円筒形穴（４）に挿入される円筒形中心ピン（１７）と、
   前記ベースプレート（９Ｂ）に固定されており、該ベースプレート（９Ｂ）と前記環状部品（１）とを連結する環状連結部品要素（１３）とを備えており、
   前記手段（３）が、前記環状部品（１）の前記第１（１Ａ）又は第２（１Ｂ）の円筒形外表面部分と該第１（１Ａ）又は第２（１Ｂ）の外表面部分に対向する前記車両（Ａ、Ｂ）の表面（２０Ａ、２０Ｂ）との間に配設されたエネルギ吸収手段（３）であり、
   前記支持部品（９）は、せん断手段（２２）により、前記他方の車両（Ｂ）に接続されている支持アーム（２４）に固定された長手方向移動手段（２３）に対して保持されることを特徴とする、前記連結継手。
2. エネルギ吸収手段（３）が前記環状部品（１）の上部における前記第２の円筒形外表面部分（１Ｂ）と前記他方の車両（Ｂ）の前記表面（２０Ｂ）との間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の連結継手。
3. 少なくとも一つのエネルギ吸収手段（３）が、環状部品（１）の上部における少なくとも一つの外面部分（２６、２７）と、この外面部分に対向する車両（Ａ）の表面（２０Ａ、２０Ｃ）との間に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の連結継手。
4. エネルギ吸収手段（３）が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金製の構造、もしくはこれらの鋼および合金の少なくとも二つからなる結合構造であって、金属板構造を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
5. エネルギ吸収手段（３）が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金製の構造、もしくはこれらの鋼および合金の少なくとも二つからなる結合構造であって、ハニカム構造を形成していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
6. エネルギ吸収手段（３）が、ゴムと金属とを結合したバネ形態の部品要素であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
7. エネルギ吸収手段（３）が、段階的に異なる剛性を与える一連の構造を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の連結継手。
8. エネルギ吸収手段（３）が、普通鋼、ステンレス鋼あるいはアルミ合金で実現された空洞の内部に入れられた粘弾性素材で実現されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
9. せん断手段（２２）は、支持部品（９）が支持アーム（２４）に沿って長手方向に移動するのを防止するように働く安全ボルトで構成されており、該安全ボルトの数が、吸収すべき応力に応じて決められることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
10. せん断手段（２２）が破断溝を具備することを特徴とする請求項９に記載の連結継手。
11. 長手方向移動手段（２３）が、レール、軸受レースあるいは滑動面で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の連結継手。
12. 長手方向移動手段（２３）がその端部の内の一つにおいて、支持アーム（２４）に沿った支持部品（９）の行程を制限し、せん断手段（２２）の破断に引き続く列車の牽引時に車両の車体が分離するのを防止する手段（２５）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の連結継手。

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