JP6452350B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッファ（緩衝装置）に関する。詳細には、本発明は、大型車両（例えば、限定はしないが、鉄道機関車、路面電車、「軽量軌道」車、鉱石列車、貨車、客車、及び、幾つかの土工機械など）での使用に適したバッファに関する。本発明のバッファの主要な用途は、鉄道軌道、特には従来型の鉄道を走行する車両のための衝撃保護である。

前後の鉄道車両が互いに接触するときに、低速の衝撃エネルギーを吸収するための力吸収体として機能するバッファを設けることが、長い間知られている。

しかし、従来のバッファは、操車速度（一般的に１５ｋｍ／時未満）で生じる車両の衝撃、又は、鉄道車両が列車として走行しているときに生じる衝撃に対処するように設計されている。多くのバッファは、操車時に生じるよりも高い衝撃速度（例えば衝突中に生じる）で発生する高エネルギーを吸収することができない。

典型的な従来のバッファは中空の管状ハウジングを含み、このハウジングは長手方向に圧縮可能である。これは、ハウジングが第１バッファ要素及び第２バッファ要素を含み、これらの要素の一方が他方の中空の内部において長手方向にスライド可能であることによる。

圧縮可能なバッファカプセルが、第１の要素と第２の要素とをバッファ内で相互連結する。バッファカプセルは油圧オイル（通常）を収容しており、この油圧オイルは、バッファの圧縮時に様々なエネルギー散逸路を通して流されて、全体として、バッファを圧縮させるエネルギーを減衰させる。当業者が知り得るようなその他のバッファ設計において、バッファカプセルは、流体エラストマ、又は、別の類似の物質を収容し得る。或いは、バッファカプセルの機能は、弾性的に変形可能なリングばね、ラバーパッド又はポリマーパッドにより提供され得る。本発明は、このような種類のバッファの全てに関連している。上記の種類のバッファは、復元可能な（recoverable）バッファ又は復元可能なバッファ要素と称されることがある。

バッファカプセルは、バッファの、低速エネルギーの吸収をもたらすセクションであるが、より高速の衝撃で生じる高いエネルギーを減衰させることはできない。

鉄道業界で用いられている別のタイプのエネルギー吸収体は、変形する管（又は、別の変形する構造物）である。このタイプの吸収体の基礎となる概念は、吸収体構造物の圧縮中に、材料（例えば、金属合金）の塑性変形をもたらすことである。変形管において、テーパ（テーパ状）端部を有する１つの比較的剛性のロッド状部材が、この剛性部材の端部に対して断面が相補的な内部テーパを有する別の円筒状部材の中空の内部に受け入れられる。衝撃が生じると、剛性部材はシリンダ（円筒状部材）のさらに内部に押し込まれて、テーパ部付近の壁部の材料をアイロニングする。これにより、シリンダのテーパ部が、シリンダに沿って、衝撃エネルギーを吸収する予測可能な仕方で移動する。

異なる種類の変形構造物が特許文献１に記載されており、この変形構造物は、衝撃時に、１つの部材が別の部材を、当該別の部材の材料のマシニング（機械的変形）により変形してエネルギー吸収する。

特許文献２は、慣用のバッファを変形管と直列に組み合わせた２ステージ型のバッファを記載しており、変形管は、細長い延長部として、その他の点ではほぼ従来型のバッファ構造物の端部に取り付けられる。

特許文献２のバッファは、側方衝撃が生じそうな状況において特に良好な性能を提供するが、このバッファ設計は例えば結合器としての構造には適していない。これは、変形管が、バッファと反対側の端部にて車両フレームの剛性部品に固定されるように設計されているからである。

例えば、材料の塑性変形、又は機械的変形を生じるように動作するバッファを、「復元不可能なバッファ」（non-recoverable buffer）、又は「復元不可能なバッファ要素」（non-recoverable buffer element）と称する場合がある。

しかし、各端部にてさらなる部品（例えば、別の結合器又は車両の一部）に着脱可能に固定できる結合器の形態のバッファを提供することが、益々重要になっている。

設計の１つ、特には、広範に用いられている設計は、マフ‐マフ（muff-muff） 結合器であり、この結合器は、その各端部が、環状の溝又は複数の溝がその外側に形成されたシリンダとして形成されている。

このようなマフ端部を用いることで、バッファの直接的な結合を達成し得る。マフ端部を、別の類似のマフ端部に隣接して配置する場合、これらの２つのバッファを連結させるために、１対の半環状結合要素から成るマフ結合が用いられ得る。

マフ結合の半環状結合要素は、これらの要素の半径方向内面上に突出リッジを含む。これらのリッジは、前記要素が当接するバッファ端部を取り囲むように配置されたときに、環状溝に受け入れられる。結合要素は、ボルト又はねじを用いて互いに固定されることができ、これにより、引張（ドラフト）又は圧縮（バフ）の両方において非常に強力なユニオンが作られる。

仏国特許発明第２７８９３５８号明細書 欧州特許第１２４７７１６号明細書

本発明は、（ａ）通常の低速衝撃の吸収中には、上記のような復元可能なバッファ要素の使用により良好に機能し、（ｂ）高速衝撃を減衰させることができる復元不可能なエネルギー吸収要素を組み込み、（ｃ）変更を著しく必要とせずに結合器として利用可能であり、且つ、（ｄ）長さがコンパクトであるバッファを提供しようとするものである。

本発明によれば、バッファ又はバッファカプセルが、様々な態様で提供される。これらのバッファ又はバッファカプセルは、細長い中空の第１バッファ要素と、前記第１バッファ要素の内部に移動可能に受け入れられた細長い第２バッファ要素と、を備える。前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素は、当該第１及び第２バッファ要素の長さの一部に亘って重なっており、前記第１及び第２バッファ要素は、前記バッファの中空の内部を規定しており、少なくとも前記第１バッファ要素は、前記バッファの端部にて、それぞれのさらなる部材と係合するために露出しており、前記第１バッファ要素と第２バッファ要素は、前記バッファの第１の伸長された又は中間の配置と、前記バッファの第２の圧縮された配置との間を移動可能である。前記バッファが閾値エネルギーレベルよりも高いエネルギーで圧縮されると、前記第２バッファ要素によって、前記バッファ又は前記カプセルの一部を形成する復元不可能なエネルギー吸収部材にエネルギーが与えられて、前記バッファの１以上の塑性変形可能な部分が変形する。前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記第２バッファ要素によりエネルギーが与えられる領域における前記バッファの両端間に少なくとも配置されることを特徴とする。

このような構成は、有利には、慣用的なバッファと、復元不可能なエネルギー吸収要素機能とをコンパクトな構成で組み合わせる。こうして、以下に、より詳細に記載するように、本発明のバッファは、比較的低速の衝撃を吸収することが必要な場合には、従来のバッファの方法で機能し、高速衝撃を減衰させることが必要な場合には、変形管又はその他の復元不可能なエネルギー吸収体の方法で動作し、尚且つ、コンパクトな構成を提供する。少なくとも前記第１要素が、さらなる部材手段と係合可能な露出部を含むことは、少なくとも１つの端部にてバッファが本質的に結合器として連結されるように構成されていることを意味する。

復元可能なエネルギー吸収体を復元不可能なエネルギー吸収要素と同一バッファにおいてマフ又はその他のタイプの端部との間で組み合わせることにより、２つの機能を別々に達成するために必要な全長が低減される。これは、前記バッファの前記第１部材と前記第２部材との間の重なりが、前記バッファの復元可能な部品と復元不可能な部品との両方に安定性をもたらすこと、及び、２つの別々の装置間のさらなる連結部を必要としないことにより達成される。

本発明の好ましい実施形態において、復元不可能なエネルギー吸収要素は、前記第２バッファ要素の外側に延在している変形管である。以下により詳細に記載する本発明のその他の実施形態において、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記第２バッファ要素の内側に存在し得る。幾つかの実施形態において、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、さらに、前記第１バッファ要素の外側に存在し得る。前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、本発明の範囲内で様々な形態を有し得る。

前記復元不可能なエネルギー吸収部材が、前記第２バッファ要素の外側に存在することは、以下の点で設計に融通性を与える。すなわち、前記復元不可能なエネルギー吸収部材に、結合器機構（限定はしないが、例えば、マフ端部）を設け得る。或いは、本発明の幾つかの実施形態において、前記復元不可能なエネルギー吸収部材を、結合器機構（この場合も、必ずしもではないが、マフ端部であり得る）を含むさらなる部材に固定し得る。

本発明の幾つかの実施形態において、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は前記第２バッファ要素を取り囲み、これが、バッファ全体の長さを特に短くする。

好ましくは、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、塑性変形可能であり、前記閾値レベルよりも高いエネルギーによる前記バッファの圧縮により、前記復元不可能なエネルギー吸収部材の塑性変形が生じる。従って、本発明の好ましい実施形態において、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、それ自体は公知の変形管、及び、その他の変形する部材の原理を用い得る。ただし、復元不可能なエネルギー吸収部材が、その他の高エネルギー衝撃減衰原理によって動作する場合も、本発明に包含される。

好都合には、前記バッファは、前記第１バッファ要素と第２バッファ要素との間で作用するエネルギー吸収体をさらに備える。より詳細には、本発明の好ましい実施形態において、前記閾値レベルよりも低いエネルギーによる前記バッファの圧縮によって、前記エネルギー吸収体の動作による圧縮力の緩衝を生じる。

このような機構は、低速（例えば、１５ｋｍ／時よりも低速）の衝撃が生じたときに前記バッファが従来型のバッファとして有効に動作することを可能にする。

本発明の好ましい実施形態において、変形部材は、前記第２バッファ要素の一部を取り囲んでいる。これによって、第１に、本発明のバッファを長手方向にコンパクトにできる。前記バッファの長さの一部にわたる前記変形部材が少なくとも前記第２要素に長手方向に重なるという理由により上記事項は達成され得る。

第２に、取り囲む変形部材を用いることが、バッファ分野で公知の環状構造物の使用を可能にし、これにより、製造及び組立の容易性と、強度、エネルギー吸収／減衰、及び、変形特性に関する予測可能な性能とを提供する。

本発明の幾つかの特に好ましい実施形態において、前記第２バッファ要素は、当該要素に一体的に形成された、又は、当該要素に固定された環状の要素テーパ部を含み、前記変形部材は中空の管を含む。当該中空の管は、前記内側の管テーパ部が前記要素テーパ部に対する相補的断面を有するように、予め変形された管セクションを有する。前記要素テーパ部と前記管テーパ部とは、前記バッファが前記閾値エネルギーレベルよりも高いエネルギーにより圧縮された場合に互いに係合可能である。これにより、前記管の変形が前記管テーパ部にて開始する。本発明の発明者は、このような構造が、特に良好な性能を提供することを見出した。

好ましくは、本発明のバッファは、前記第２バッファ要素を取り囲んで前記要素テーパ部を規定する環状のテーパ部材をさらに備える。このような構造によって、均一性能（詳細には、前記変形部材の変形が、前記第１要素が前記バッファの長手方向軸との一直線上から逸脱せずに生じることを保証する性能）が得られる。

また、好ましくは、前記変形部材の外面は、前記変形部材の内側の前記管テーパ部に対して略平行にテーパ状になっている。前記外部テーパ部の位置は、前記衝撃部材の変形が生じたときに、前記衝撃部材の長さに沿って長手方向に変化する。従って、前記機構は、前記衝撃部材が変形した場合、すなわち、前記バッファが高エネルギーの衝撃を受けた場合、復元不可能なエネルギー吸収部材は、検査され、且つ／又は交換されなければならないかどうかの即時の目視確認を可能にする。

前記第１バッファ要素は、さらなる部材と係合することが意図されているため、好ましくは、前記第１要素は、前記第１要素の露出端部をさらなる部材に結合するための結合器を備える。

本発明の実施形態の一つにおいて、前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記バッファの端部をさらなる部材に連結するための結合器を備える。従って、このような実施形態において、前記変形部材は、有利には、さらなる部材（例えば、限定はしないが、例えば隣接する車両のさらなるバッファの端部）に結合されるので、コンパクトな、二重機能のエネルギー吸収結合器が提供される。

しかし、別の種類の実施形態において、本発明のバッファは、前記変形可能な部材を当該部材の長さの少なくとも一部にわたり取り囲む、円筒状の中空のスリーブ又はシュラウドを含み得る。このような円筒状のスリーブ／シュラウドは、前記バッファの端部をさらなる部材に結合するための結合器を含み得る。

従って、本構成において、前記円筒状のスリーブ／シュラウドは、前記復元不可能なエネルギー吸収部材に連結されるので、前記バッファは、その全体が、衝撃吸収バッファとして機能可能であって、前記復元不可能なエネルギー吸収部材自体は結合機能を提供する必要がない。その代わりに、この機能はシュラウドによって提供される。幾つかの状況において、これは、製造上及び／又は性能上の利点をもたらすことができる。さらに、シュラウドは、前記バッファの長さの大部分又は全てを覆うように十分に長くできるので、前記第１バッファ要素及び前記第２バッファ要素、並びに、前記復元不可能なエネルギー吸収部材を汚染又は損傷から保護し、また、前記バッファの部品の横方向の安定性を、衝撃力が前記バッファの前記長手方向軸と完全な一直線上にない場合においても保証する。

本発明の実施形態が属する装置の種類に関係なく、前記バッファの少なくとも一端が、前記バッファが結合機能又は結合の一部の機能を果たすことを可能にするマフ端部を有する。前記変形可能な部材の前記結合器、及び、前記円筒状のスリーブの前記結合器は、好ましくは、それぞれ、マフタイプの結合器である。

好都合には、少なくとも１つのエネルギー吸収体は、前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素とを前記バッファ内部で相互連結する油圧バッファカプセルであり、又は、このような油圧バッファカプセルを含む。このようなバッファカプセルは、様々な形態のいずれであってもよい。例示的な実施形態を本明細書中に記載するが、その他のタイプのバッファ（典型的には、油圧オイルを用いて動作するが必須ではない）が本発明の範囲内で可能である。

本発明の好ましい実施形態において、前記エネルギー吸収体はエネルギー蓄積部を含む。エネルギー蓄積部は、前記エネルギー吸収体を、低エネルギー衝撃（前記第１バッファ要素を前記復元不可能なエネルギー吸収部材内に押し込ませるのに十分ではない）による圧縮後に非圧縮配置に復元させるために用いられ得る。

前記第２バッファ要素は、前記復元不可能なエネルギー吸収部材に予め係合されていても、或いは、最初は前記復元不可能なエネルギー吸収部材との係合から外されていてもよく、この場合、前記第２バッファ要素を前記復元不可能なエネルギー吸収部材内に押し込むときの初期段階が、これらの２つの部品の係合を含む。

前記エネルギー蓄積部は、好ましくは、前記バッファの内部にて前記第１バッファ要素と第２バッファ要素との間で作用する弾性的に変形可能なばねであるか又は当該ばねを含み得る。より詳細には、本発明の好ましい実施形態において、前記ばねは、ガスばね又はリングばねを含み、リングばねは、任意選択的に、引張荷重に適応するように設計され得る。

こうして、前記エネルギー蓄積部は、バッファ分野で信頼性があり且つ経済的に製造されることが知られている機構又は構造として構成され得る。

本発明のさらなる実施形態（必須ではないが、好ましくは、前記復元不可能なエネルギー吸収部材が、以上に記載した実施形態に関して明確にされた種類とはほぼ異なる形態を有する実施形態）において、好ましくは、前記バッファは、前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素との間で作用する少なくとも第２エネルギー吸収体をさらに備える。

このような実施形態において、好ましくは、前記バッファは、中間位置から伸長位置まで伸長可能である。このような伸長が、好ましくは、前記第２エネルギー吸収体の動作による引張力の吸収を生じさせる。

好都合には、前記バッファは、前記第１エネルギー吸収体と前記第１バッファ要素とを連結する第１硬質コネクタと、前記第２エネルギー吸収体と前記第２バッファ要素とを連結する第２硬質コネクタとをさらに備える。

このような構成において、好ましくは、前記第１バッファ要素は、移動可能な係合部材を含み、前記係合部材は、前記バッファが前記中間位置から圧縮されるときに、前記第１エネルギー吸収体を、前記第１硬質コネクタの作用に対して圧縮する。また、好ましくは、前記移動可能な係合部材は、前記バッファが前記中間位置から伸長されるときに、前記第２エネルギー吸収体を、前記第２硬質コネクタの作用に対して圧縮する。

上記の機構は、有利には、前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体が存在する本発明の実施形態の動作を補助する。

好ましくは、少なくとも前記第２エネルギー吸収体がリングばねであり、又は、リングばねを含む。また、前記第１エネルギー吸収体もリングばねであり得るが、この可能性は低い。より一般的には、その他のタイプのエネルギー吸収体（油圧式エネルギー吸収体、ガスばね、ゴムばね、ポリマーばね、及び、混合型吸収体（例えば、油圧タイプ及びリングばねタイプの組合せ）を含む）が、前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体を構成することが可能である。

本発明によるバッファの第１の実施形態の長手方向断面図である。Ｆｉｇｕｒｅ１ａは、図１の実施形態の一部の断面図であり、本発明のバッファの一部を形成するテーパ部材を取り付けるための別の構成を示す。 図１と類似の図であり、本発明によるバッファの第２の実施形態の、非圧縮状態で、且つ、比較的高いエネルギー衝撃により変形される前の様子を示す。 図１のバッファの、高エネルギー衝撃による圧縮後の様子を示す。 図２のバッファの、高エネルギー衝撃による圧縮後の様子を示す。 本発明によるバッファの第３の実施形態の、図１及び図２と類似の図であり、非圧縮状態で、且つ、比較的高いエネルギー衝撃により変形される前の様子を示す。Ｆｉｇｕｒｅ５ａは、図５の、四角で囲った部分の拡大断面図である。 本発明の範囲内にあるさらなるバッファ設計の長手方向断面図である。

本発明の好ましい実施形態を、限定的でない例として、添付図面を参照して説明する。

最初に図１を参照すると、本発明によるバッファ２０の第１の実施形態が長手方向断面図で示されている。

バッファ２０は、細長い中空の第１バッファ要素２１を含み、バッファ要素２１の内部に細長いバッファ第２要素２２が、バッファ要素２１の開放端部（図面に番号２７で示す）を通してスライド可能に受け入れられる。第１バッファ要素２１は、その内部長さの大部分にわたり、硬質、平面、中空のシリンダであり、その内部に、硬質の第２のバッファカプセル（鞘）要素２２が滑り嵌め（スライドフィット）される。第２バッファ要素２２の外面もまた、その長さの大部分にわたり平面のシリンダであり、従って、第１バッファカプセル要素２１と第２バッフカプセル要素２２とは、シール部材（図１には示さず）により収容されたときに、バッファカプセルの形態（その全体を番号３１で示す）のエネルギー吸収体を構成する。

バッファカプセル３１において、第１バッファ要素２１が第２バッファ要素２２の外面に、第２バッファ要素２２の長さの一部にわたって重なる。重なる範囲は可変であり、それ自体は公知のバッファカプセルの重なり方である。こうして、バッファ要素２１、２２は、図１に示した伸長された配置と、第２の圧縮された配置（第１バッファ要素と第２バッファ要素との重なりの程度が、図１に示した程度よりも大きい）との間をスライド可能である。

非圧縮配置における重なりの長さは、バッファカプセル３１の圧縮中に要素２１と要素２２とが互いに一直線上にある状態を維持すること、及び、圧縮力がカプセル３１の長手方向軸と正確に一直線上になくてもカプセルが横方向に歪まないことを保証するのに十分な長さである。

また、バッファカプセル３１は、その外形に関しても、細長い、中空の、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の内部に長手方向に受け入れられるように設計されている。これに関して、以下に、より詳細に説明する。復元不可能なエネルギー吸収部材３４は、その長さの大部分にわたり、その内径が第１バッファ要素２１の外径を滑り嵌めさせせる中空のシリンダである。

図示されている好ましい実施形態において、第１バッファ要素２１の開放端部２７の外径は、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の内部にスナッグフィットする（ぴったりと嵌る）ように設計されている。本発明の幾つかの実施形態において、端部２７は、ベアリングを用いて嵌め込まれる。本発明のその他の実施形態において、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の内側に第１バッファ要素２１を所望のように滑り嵌めさせるその他の方法も用いられ得る。これらを当業者も思いつくであろう。

本明細書中に記載される文言「復元不可能なエネルギー吸収部材」（“non-recoverable energy absorbing member”）とは、例えば、その部材が動作されたときにその部材が不可逆的に変化するようにエネルギーを吸収する変形管のような要素を示すものである。一方、当該文言「復元不可能なエネルギー吸収部材」は、上記意味には限定されない。

詳細には、部材のこのような不可逆的変化は、その部材を形成している金属の塑性変形により生じる。これに関し、塑性変形は、部材の材料のアイロニング、これらの材料のマシニング、又は、その他の変形プロセスを含む。

バッファカプセル３１は、多数の内部部品を含み得る。これらは、上述のような種類の低エネルギー衝撃により圧縮が生じた場合に、制御された、予測可能なエネルギーの散逸をもたらすためのものである。本発明の好ましい形態において、バッファカプセル３１は、例えば、油圧又は流体エラストマ媒体（これらの用語は当業者に公知である）を用いてエネルギーを吸収する。

バッファカプセル３１は十分に復元可能であり（バッファ分野で知られているように）、比較的低いエネルギー衝撃力を吸収した後に、バッファカプセル３１自体を整復（リセット）する。

図１から明らかなように、第１バッファ要素２１の端部２８は、バッファ２０の外側に露出している。従って、この端部は、さらなる部材との連結のために用いられ得る。

図示されている実施形態において、端部２８は、要素２１の自由端から短い距離の間隔をあけて配置された少なくとも１つの溝３３を有して形成されている。溝３３は、好ましい実施形態において、端部２８の残りの部分の円形状部と共に、いわゆる「マフ」（筒状“muff”）端部を構成している。これは、１対の円形リッジがその内面上に形成されたマフ結合器のリテーナ環による係合に適している。これらの円形リッジは、図示されている溝３３、及び、バッファ２０が連結され得る別の部品に規定された別のマフタイプのコネクタに形成された類似の溝に係合するためのものである。

バッファ２０の一般的な用途において、さらなる部品は別のバッファであるが、その他の用途において、バッファ２０を、その他の様々な構造物（ピポット接合又は結合ヘッドを含むがこれらに限定されない）に連結してもよい。

先に説明したように、さらなる細長い、中空の、本質的に円筒状の部材の形態の復元不可能なエネルギー吸収部材３４は、バッファカプセル３１の長さの一部に重なっており、第１バッファ要素２１及び第２バッファ要素２２を取り囲んでいる。図１に示されている例において、円筒状の復元不可能なエネルギー吸収部材３４は、スチール合金などの材料からつくられた、変形する部材であり、十分に高いエネルギー衝撃を受けたときに塑性的に変形する。

復元不可能なエネルギー吸収部材３４は、その端部５３にて開放されており、端部５３の内面に固定された環部５８を含む。環部５８の内径が、第１バッファ要素２１の外面上での滑り嵌めを画定する。

復元不可能な（変形する）エネルギー吸収部材３４は、少なくともその動作部に関して、以下に説明するように、バッファ２０全体の端部（溝３３と、円筒状の変形部材３４の端部に固定されているさらなる溝３９（端部５３の反対側に位置する）とにより概ね示される）の間に存在する。これに関して、以下に説明する。

図示されている実施形態において、円筒状部材３４は、その長さの約２／３の長さ３６にわたり、第１バッファ要素２１の直径を収容するのに十分に大きい内径である。円筒状の復元不可能なエネルギー吸収部材３４のうち、この大直径セクション３６は、環状の内部テーパ部３７を経てテーパ状になっており、直径が低減された円筒状部３８を規定している。

円筒状の復元不可能なエネルギー吸収部材３４のうち、バッファ要素２１の端部２８から離れた位置にある自由端は、溝３３に類似した設計の溝３９を含むマフ端部として形成されている。こうして、バッファ２０の２つの端部は、類似の又は同一のマフ結合を有して形成され、これにより、バッファは、例えば２つの車両を互いに連結することが必要とされるなどの様々な状況において用いられ得る。

復元不可能なエネルギー吸収部材３４の低減直径部３８の内径は、第２バッファ要素２２の外面を滑り嵌めさせて収容するのに十分に大きい。しかし、以下に説明する理由により、第２バッファ要素２２は、円筒状衝撃部材３４の材料の塑性変形を生じさせるのに十分に高いエネルギー衝撃がバッファ２０に作用したときにのみ、低減直径部に受け入れられる。

第２バッファ要素２２は、その閉鎖端部２４又はその付近に、第２バッファ要素２２に連結された環状のテーパ部材４１を含む。テーパ部材４１は、低減直径部３８に向かう方向にその直径が低減するテーパ面４３を有する。

テーパ部材４１の直径は、図示されているように、その最大部において、少なくとも第１バッファ要素２１の端部２７の直径と同一である。テーパ面の形状は、テーパ３７の、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の内面における形状と相補的である。

テーパ部材４１は幾つかの方法で、例えば、円筒形のテーパ状ディスクとして形成されることができ、このテーパ状ディスクの、テーパ面４３とは反対側に、第２バッファカプセル部材２２の端面２３が支持され又は固定され、これにより、バッファカプセル部材２１とテーパ部材４１との間に作用する力に反作用する。これに関して、以下にさらに説明する。

図１は、本発明の範囲内でのこの配置構成の１つの形態を示す。

この配置構成では、バッファ要素２２の円筒状外壁が、バッファ要素２２とテーパ部材４１との間に作用する力に反作用するための面が提供されてもよい。この場合、図１のＦｉｇｕｒｅ１ａに示されているように、テーパ部材４１は、バッファカプセル要素２２の円筒状外壁に、様々な手段のいずれかにより固定される。これらの手段は、ねじきり、溶接、及び締まりばめ等を含む。また、図示されている好ましい実施形態において、第２バッファ部材２２の直径における段状の変化が、図示されているような反作用面２４を提供する。この配置構成は、バッファ２０内部の有用な空間をさらに最適化するというさらなる利点を有する。

バッファ２０の通常の使用の場合において、すなわち、上述の比較的低エネルギー衝撃力がバッファ２０の両端の間に作用する場合、バッファカプセル３１に荷重が加えられると、この加えられた荷重にテーパ部材４１が、テーパ３７との接触を介して反作用する。これは、第２バッファ要素２２が変形部材３４の低減直径部３８内部に前進することを防止し、この結果、このような場合にバッファカプセル３１は、このような部品の通常の仕方で動作する。こうして、バッファカプセル３１は、バフ力（buff force）に対して（バッファカプセル３１がこれを許容する設計であるならば、引張力に対しても）復元可能に抵抗する。

テーパ部材４１は、バッファ要素２１に向かって移動しないように、様々な手段のいずれかにより固定される。図示されている好ましい実施形態において、テーパ部材キー４２（図３を参照）は、テーパ部材４１の後面に係合している。テーパ部材キー４２は、内部テーパ部３７から離れた位置にあり、尚且つ、円筒状部材３４の大直径セクション３６の内部に固定されている。

本発明の幾つかの実施形態に見られるように、第２要素２２がテーパ部材４１に固定されているならば、キー４２（それ自体、環部、複数の不連続のブロック、又は、その他の様々な構造物として形成され得る）は、さらに、エネルギー吸収体３１が復元不可能なエネルギー吸収体３４から分離されることを防止するように機能する。このような場合、キー４２は、エネルギー吸収体３１が引張力を減衰させるように動作するときの反力の提供もする。

本発明の好ましい実施形態において、テーパ部材４１は、円筒状の変形部材３４の材料よりも硬い面を有する材料から形成される。従って、様々な金属合金が、テーパ部材４１を構成するのに適している。

バッファの部品の配置構成は、通常使用においてバッファが比較的低エネルギーの衝撃力（例えば、鉄道列車の通常走行中に生じる衝撃力）を受けているときにテーパ部材４１が適切な位置に堅固に保持される。このような堅固な保持は、テーパ面４３が内部テーパ部３７と係合してバフ力に反作用することによる。また、バッファの幾つかの実施形態においては、テーパ部材の、復元不可能なエネルギー吸収部材３４に対する任意選択的なキー係合又はその他の固定により、バフ力と反対方向に作用する任意の引張力に抵抗することによる。

このような動作モード中に、バッファカプセル３１は、低エネルギーレベルのバフ（圧縮）力を吸収及び散逸する（また、正確な設計次第では引張力も散逸し得る）。このようなバフエネルギーの吸収後に、バッファカプセル３１は、内部の復元機構（例えば、様々なばねタイプのいずれか）によって、バッファ２０を圧縮配置からバッファ２０の元の長さに復元する。

図１に示した好ましい実施形態において、リングばね２６が第１バッファ要素２１の端部２７と部材３４の端部５８との間で作用することによって、引張力が吸収される。このような引張エネルギーの吸収後、リングばね２６は、バッファ２０を（内部ばねに対して反対方向に）、バッファ２０を伸長配置からバッファ２０の元の長さに復元する。

高エネルギー衝撃が生じた場合、例えば、衝突中に生じるような、より高い衝撃速度による衝突が生じ得る場合、このような衝撃は、典型的に高周波衝撃タイプである。従って、バッファカプセル３１は全てのエネルギーを吸収できず、また、テーパ部材４１に加えられる力は、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の変形に必要な閾値レベルを超える。従って、高エネルギー衝撃力は、バッファカプセル３１の長さを介してテーパ部材４１に伝達する。テーパ部材４１付近の部品の相互係合は、衝撃エネルギーがテーパ面４３を介して部材３４の内部テーパ部３７に伝達されることを意味する。

バッファ２０が適切に設計されているならば、この伝達された力は、内部テーパ部３７付近にて部材３４の塑性変形を開始させるのに十分な力である。

部材３４のテーパ部は、衝撃力の作用下で移動させられる。この移動は、低減直径部３８の長さに沿った、溝３９を規定している端部に向う移動である。このような塑性変形が、衝撃エネルギーを予測可能に且つ安全に散逸させる。

円筒状の復元不可能なエネルギー吸収部材３４の変形によって衝撃エネルギーが吸収された後、部材３４を交換しなければならない。しかし、バッファカプセル３１及びテーパ部材４１が適切に設計されていれば、これらの部材を再利用することが可能である。また、交換が必要なのは、テーパ部材４１とその固定部のみであろう。従って、バッファ２０の大部分は、何らかの重大な衝撃の後でも使用可能なままである。

図２は、図１に類似した図であり、図１の実施形態の変型を示す。

図２のバッファカプセル３１における、図１のバッファカプセル３１と類似の部品及びセクションは、図１の対応する部品と同一の参照番号を有し、これらの部品に関しては、本明細書中で、図１の実施形態とは異なる構成及び／又は機能の範囲のみを詳細に説明する。

図２において、バッファ２０は、図１の対応する部品と類似に構成された第１バッファカプセル要素２１及び第２バッファカプセル要素２２を含んだバッファカプセル３１を規定している。バッファカプセル３１は、低エネルギーのバフ力、及び、引張力（任意選択的に、カプセルの内部設計次第で）を散逸させるように動作可能である。リングばね２６は、図１のリングばね２６と同様の方法で引張エネルギーを吸収する。これは、引張減衰のための機構をバッファカプセル内に組み込まない方式である。

第２バッファ要素２２は、その閉鎖端部に固定されたテーパ部材４１を含む。テーパ部材４１は、図１のテーパ部材４１と類似の設計であってよい。

テーパ部材４１のテーパ面４３は、円筒状の復元不可能なエネルギー吸収部材４６（図１に示した部材３４とは異なる）の内部テーパ部３７に支持されている。

部材４６は低減直径部４８に向かってテーパ状になる拡大直径部４７を含む。拡大直径部４７は第１バッファ要素２１に重なるが、重なりは、第１バッファ要素２１の長さの比較的短い部分に亘っているのみである。低減直径部４８の端部では、図１の部材３４に関して先に記載したマフ端部部品が省かれている。

その代わりに、円筒状部材４６は、開放端部５１を終端としており、開放端部５１は、細長い中空の円筒状シュラウド部材５２の一端５４の内部に規定された肩部４９に支持されている。

図示されている実施形態において、シュラウド５２の外面は、端部５４付近にマフ結合を規定しており、マフ結合は、図１に示した溝３９と類似又は同一の設計である溝３９を含む。本発明のその他の実施形態において、図示されているマフ結合以外の結合の形態をバッファ２０の両端に用いることが可能である。

シュラウド部材５２は、図２のバッファ２０のその他の部品を、その長さの約２／３にわたって取り囲んでおり、また、その他の部品を、部材４６の拡大直径部４７がシュラウド部材５２の内面とスライド接触している状態で覆うのに十分に大きい内径を含む。任意選択的な特徴が、シュラウド部材５２のマフ結合の直径が拡大直径部４７よりも小さいこと、そして、これによる直径の変化が、部材４６のテーパ部に対する相補的設計のテーパ部５６により内的及び外的に、シュラウド部材５２の少なくとも内部において適応されることを含む。しかし、マフの、図示及び説明した以外のその他の寸法及び形状も、当業者には当然公知であるように、本発明の範囲内で可能である。

シュラウド部材５２は、溝３９を含むマフ結合から遠い方の端部５３にて開放されており、端部５３の内面に固定された環部５８を含む。環５８の内径は、第１バッファ要素２１の外面への滑り嵌めを画定する。シュラウド５２は、バッファカプセル要素２１，２２が、図２に示されている伸長配置になっているときでも、第１バッファ要素２１のかなりの長さにおいて重なっているため、衝撃力がバッファ２０のちょうど長手方向軸に沿って作用しない場合においても、バッファ２０全体が、バッファ２０の部品が不都合に横方向相対移動しないように有効に安定化される。バッファのこの安定化は、バッファ要素２１の端部２７とシュラウド部材５２の端部５３における上記の短い重なりの間の距離により達成される。シュラウド５２の端部のいずれか又は両方が、ベアリング又はその他の安定化特徴物を含んでもよく、或いは、正確な設計次第で、このような特徴物を端部に設けなくてもよい。

シュラウド５２のテーパ部５６は、部材４６のテーパ部３７から溝３９の方向にバッファ２０に沿って長手方向に間隔をあけて配置されている。これは、図２に示した状態において、シュラウド５２の内側で、テーパ部３７の外面とテーパ部５６の内面との間に環状の空間が存在することを意味する。この空間は、以下に説明するように、図２のバッファ２０が高エネルギー衝撃を受けたとき、テーパ部材４１の作用下でテーパ部３７が長手方向に移動することに適応する。

図２のバッファ２０は、本明細書に記載するような比較的低いエネルギー衝撃を想定した場合、図１のバッファ２０と同様に動作する。このような状況において、第１バッファカプセル要素２１及び第２バッファカプセル要素２２により規定されたエネルギー吸収体が、バフ力を予測可能に減衰させる。このような作用中に、バッファ要素２１、２２は、図示されている相対的伸長位置から相対的引き込み位置まで移動する。その結果としてバッファカプセル３１内に、それ自体は知られた方法で蓄積されたエネルギーが、カプセルを圧縮配置からその伸長位置へと復元する。

しかし、図２のバッファ２０が比較的高いエネルギー衝撃を受けた場合、バッファカプセル３１は全てのエネルギーを吸収することができず、テーパ部材４１に加えられる力は、復元不可能なエネルギー吸収部材４６を変形させるのに必要な閾値レベルを超える。その結果、衝撃力が第１バッファ要素２１の端部２８とシュラウド部材５２の端部５４との間に伝達される。

復元不可能なエネルギー吸収部材４６がシュラウド５２の端部５４に接触しているため、上記の衝撃力が、第２バッファ要素２２に取り付けられたテーパ部材４１を動かし、復元不可能なエネルギー吸収部材４６のテーパ部３７と接触しながらテーパ部３７を変形させる。そしてこれにより、復元不可能なエネルギー吸収部材４６が、テーパ部３７をバッファ２０に沿ってシュラウド５２の端部５４に向かって長手方向に移動させるように変形する。

図示されているように、変形部材４６のこのような変形の間に、第１バッファ要素２１と第２バッファ要素２２との任意の重なり、及び、シュラウド５２とバッファ要素２１との、バッファの長さに沿った重なりが、衝撃力が中心からずれている場合でも、或いは、バッファ２０の長手方向と一直線上にない場合でも、バッファの横方向の安定性を維持する。

図３及び図４は、図１及び図２のバッファ２０が、復元不可能なエネルギー吸収部材３４及び復元不可能なエネルギー吸収部材４６をそれぞれ変形させるのに十分な比較的高いエネルギー衝撃を受けたことによる圧縮プロセス及び変形プロセスの結果を示す。

図３から明らかなように、この場合、バッファカプセル３１は、完全に引き込まれた位置まで圧縮されており（これが、高エネルギー衝撃が減衰されるときに毎回必ず生じるわけではないが）、テーパ部３７は復元不可能なエネルギー吸収部材３４に沿って移動を完了しており、このプロセスにて低減直径部３８が無くなっている。テーパ部３７のこのような前進中に、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の材料は、図示されているように拡張している。

バッファ２０が図３に示された状態に達したならば、バッファ２０を再利用可能にする前に復元不可能なエネルギー吸収部材３４を交換する必要がある。しかし、多くの場合、バッファを再び利用可能にするために必要なのは、この部材３４の交換のみと考えられる。

図４において、バッファ２０がその伸長位置にあるときにシュラウド部材５２がその長さの一部に亘ってバッファを取り囲むため、バッファ２０の圧縮が生じたならば、内部部品の大部分がシュラウド部材５２の内側全体に延在して、バッファカプセル３１の溝３３のみが露出されたままになる。このようにして、シュラウド５２は、バッファ２０の残りの部分を、不都合な変形及び汚染から保護する。

図４に示した状態へのバッファ２０の圧縮後、通常の場合、復元不可能なエネルギー吸収部材４６の交換（シュラウド５２の一時的な除去後に行う）後、バッファ２０の再利用準備が完了するであろう。

もちろん、図３及び図４に示した全長をテーパ部が移動せずに、十分なエネルギー減衰が行なわれる前に復元不可能なエネルギー吸収部材の変形を開始させるような高エネルギー衝撃が生じる場合もあろう。このような場合、使用されたバッファの外観は、図示されている形状とは異なるようになるであろう。

テーパ部のこのような部分的移動による力の減衰も、本発明の範囲内にある。

本発明の好ましい実施形態において、カプセル３１は、油圧バッファカプセルである。このような装置の様々な設計が知られている。油圧バッファカプセルは、迷路状の流体流路と、低速衝撃力を熱に変換させ、それにより、衝撃エネルギーの波形を安全に減衰させる弁の組合せとを含む。このようなカプセルにおけるエネルギー蓄積部は、典型的には、カプセル３１の圧縮程度に応じて長さが可変のガスばねである。ガスばねは、低速圧縮力が作用を停止した後、図示されているようにバッファカプセル３１をその全長まで復元する。

典型的に、本発明のバッファの部品（本明細書中に記載されている、弾性的に変形可能な又は流体から成る部品以外）は、金属合金、例えば、限定はしないがスチールなどから形成される。弾性的に変形可能な部品は、様々なエラストマ材料又は類似の材料のうちのいずれからも形成され得る。

図５のＦｉｇｕｒｅ５ａは、本発明の例示的な一実施形態を示し、この実施形態は油圧バッファカプセル３１’を含み、また、リングばね（例えば図１のリングばね２６）を有する代わりに、引張エネルギーの吸収をもたらすための別の装置を含む。図５において、引張エネルギー吸収構造が、図１〜３に関して記載したバッファカプセル３１内に組み込まれることができる。これを達成するための原理が、図５ａの長手方向断面図に示されている。

図５のＦｉｇｕｒｅ５ａにおいて、バッファ２０は、図１のバッファ２０と基本的に同一であり、２つの重要な点が異なる。バッファ２０は、図１の要素２１及び２２と同様に機能する第１バッファカプセル要素２１及び第２バッファカプセル要素２２と、内部テーパ部３７を有する復元不可能なエネルギー吸収部材３４と、テーパ部３７に対して相補的な外形を有する外側テーパ面４３を規定しているテーパ部材４１とを含む。

第１バッファ要素２１の中空内部は、先に述べたような一般的な種類の油圧式のエネルギー吸収体を含む。このようなエネルギー吸収体（その正確な詳細は、明瞭化のために図５では省略する）は、図示されているように、流体（例えば油圧オイル）のための開放可能な一連の迷路状通路と、バフ力及びドラフト力を減衰させるために低レベルの衝撃力の方向に応じて動作する一連の弁及び絞りとを含む。

エネルギー吸収体はバッファピストン５９により概略的に示されており、バッファピストン５９は、バッファ要素２２の端部２８に堅固に固定されている。ピストン５９は、第２バッファ要素２２の端部２５におけるアパーチャ６１を通ってバッファ要素２１の内部に延在している。ピストン５９は、バッファ２０の長手方向軸に対して平行な方向に細長い。

バッファカプセル３１’の圧縮により、第１バッファ要素２１の内部及び第２バッファ要素２２の端部２５により取り囲まれた容積内に収容された油圧流体が、一連の弁及びアパーチャを介して、バッファカプセル３１’の端部２３に向かって、低速衝撃のエネルギーを減衰させるように押される。

図５は、バッファ３１’がその完全な伸長配置にある様子を示す。すなわち、バッファが、それ以前のバフ力の吸収の結果として圧縮配置にあるときに作用した引張力を吸収した後の状態である。

このとき、ピストン５９は、図示されている位置に対して、第２バッファ要素２２内部を閉鎖端２３に向かって前進している。これにより、ピストンのヘッド６０、端部２５、及びバッファ要素２２の内径の間に収容された容積が増大する。この、閉じ込められた量の媒体（例えば油圧オイル）が、流体のための一連の開放可能な迷路状通路、及び／又は、バッファカプセルとして動作する一連の弁及び絞りと共に延在して、ドラフトのエネルギーを吸収する手段をもたらす。流体を弁及び／又は絞りに押し通すために、マフ端部２８及びマフ端部３９における引張力が、第２バッファ要素２２のテーパ部材４１及びテーパ部材キー４２との境界に対して反作用を受けなければならない。

バッファ要素２２は、内部の、移動可能なセパレータピストン６２を含む。図５ａに示されているように、セパレータピストン６２は、第１バッファ要素２１内を、第１バッファ要素２１の長さに沿って移動可能である。

ガス（例えば、窒素又は空気）の塊が、セパレータピストン６２と要素２２の端部２３との間に捕捉される。バッファカプセル３１’がバフ力を吸収する動作時に、ピストン６２が、図示されているように、端部２３に向かって移動し、ガスを圧縮する。これが、バッファカプセル３１’に作用する圧縮力の除去時のガスばねとして作用し、カプセル３１’をその非圧縮配置に復元しようとする。

本発明の好ましい実施形態において、カプセル３１’のこのような復元中に、エネルギー吸収体内部の油圧流体が逆方向に押されて、バッファピストン５９を第１バッファ要素の外側に押し出そうとする。

カプセルが低エネルギーのバフ力及び引張力を受けているときに、このようにしてバッファカプセル３１’の圧縮及び伸長が生じる。

比較的高いエネルギー衝撃が生じた場合、その衝撃は高周波であるため、カプセル３１’を介して伝達され、これにより、テーパ部４３をテーパ部３７と係合させ（或いは、既に接触している場合、より堅固に係合される）、これにより、テーパ部３７が、復元不可能なエネルギー吸収部材３４の低減直径部３８の長さに沿って移動し、復元不可能なエネルギー吸収部材３４を塑性変形させる。これにより、低減直径部３８が無くなり、同時に、衝撃エネルギーを、図１及び図２の動作方法に類似した予測可能な方法で吸収する。

必要に応じて、図５のＦｉｇｕｒｅ５ａの実施形態は、図２の構造原理を用いた変更された形態で提供し得る。この構造原理は、円筒状（又はその他の形状）のスリーブ又はシュラウド部材（例えば部材５２）に入れられた構造であり、部材５２はカプセル３１’に重ねられ、且つバッファ３１’の端部の一方を規定している。すなわち、図１の実施形態及び図２の実施形態は、明記したリングばね構造の代わりに油圧タイプのエネルギー吸収体を含むように構成することが可能である。

ここで、図６を参照すると、本発明によるバッファのさらなる設計の、中間（衝撃前）位置での様子が示されている。

図６において、バッファ２０は、図示されているように中空のシリンダとして形成された第１バッファ要素２１を含む。シリンダは、図１の装置と同様に、第１の端部２２にてキャップ２３により閉鎖されている。

バッファ要素２１は、端部２２から離れた第２の端部２４にて開放されている。

第１バッファ要素２１は、第２の、細長い、円筒状の中空バッファ要素２６の内部に、バッファ要素２６の開放された第１の端部２７を通って長手方向にスライド可能である。端部２７から離れて位置する端部２８が、さらなる端部キャップ２９により閉鎖されている。

図示されている図６の実施形態において、端部キャップ２９は、図１の装置と同様に、マフ溝３３を有して形成されている。

端部キャップ２３も、端部２８のようなマフ端部である。端部２３と端部２８とは、さらなる部材に取り付けるための別の手段を均等に有しても、或いは、平坦な端部であってもよい。

図示されているように、剛性のばねタイロッド６３は、一端６３’にて端部キャップ２９で固定されている。タイロッド６３は、端部２８から遠ざかる方向に、第１バッファ要素２１内に存在する離れた端部６３”まで延在している。図示されている実施形態において、離れた端部６３”は、バッファ２０が図６に示された位置にあるとき、第２バッファ要素２６の端部２７を超えて存在する（この位置は、バッファ２０が上述のようにバフ力及び引張力に適応できる位置であるため、本明細書において中間位置と称する）。

ロッド６３は、端部６３”に又は端部６３”付近に固定された封じ込め（containment）部材６４を含む。封じ込め部材６４は、図示されているように、端部６３”から少なくとも２つの側部にて横方向外向きに延在する硬質のディスク又はバーの形態であり得る。

端部キャップ２９と端部６３”との間の空間に位置するロッド６３は、力を伝達するクロス部材６６に、滑り嵌めで穿通されている。

クロス部材６６は、要素２１の長さに沿った途中の位置にて第１バッファ要素２１の内部の一方の側部から他方の側部に延在している。

例えば、図１及び図２の実施形態と同様に、バッファ要素２１とバッファ要素２６とは、通常、それぞれの長さの一部にわたって重なる。その結果、クロス部材６６は、バッファ２０の通常の使用において、タイロッド６３により、タイロッド６３の長さの約半分の位置にて横断される。

クロス部材６６は、硬質であって、第１バッファ要素２１に堅固に固定されている。クロス部材６６とテーパ部材６７との間に、バッファばね６８が、バッファ２０の通常の動作力による圧縮が第１ばね６８の圧縮によるエネルギー減衰をもたらすように閉じ込められている。

バッファばねの分野で慣用的であるように、第１ばね６８は、弾性的に変形可能な一連の環状要素又はパッド６９を含む。

環状のばね要素６９は、その中央にてロッド６３により穿通されている。これにより、ロッド６３は、バッファ内でのロッド６３の相互の整列及び適切な位置決めを保証するように作用する。図示されている実施形態において、環部６９がワッシャ７１により互いに連結されている様子が示されており、これは、環部６９が互いに直接に圧縮されることを防止し、ばねの完全性を維持することを補助する。

環状ばね要素６９における穿通は、バッファ２０の圧縮及び伸長中に環部のスライド移動を可能にするようになっている。しかし、環部６９の大規模な移動は、環部６９がテーパ部材６７とクロス部材６６との間に収容されていることにより抑制される。

図示されている実施形態において、環状ばね要素６９のうち４つが、部材６７とクロス部材６６との間のスタックとして示されている。しかし、その他の実施形態において、４つより多い又は少ない個数の環部６９が存在し得る。

類似の構成の４つの環部６９’（図示されている実施形態においては４つであるが、本発明のその他の実施形態においては、その他の個数の環部６９’が存在し得る）が、クロス部材６６と封じ込め部材６４との間に移動可能に閉じ込められて保持されている。これは、環部６９’が、環部６９と同様にタイロッド６３により中央に穿通されていること、及び、環部６９を互いに間隔をあけて配置させているワッシャ７１と類似の設計のワッシャ７１により連結されていることによる。

これにより、環部６９’は、環部６９により部分的に構成されたバフ力ばねと類似の引張力ばね６８’を部分的に規定する。しかし、バフ力ばねは、バフ力ばねに対してクロス部材６６の反対側に延在する。

図示されている実施形態において、２つのばね６８とばね６８’とは互いに同一であり、同一個数の環部を有し、これらの環部は、寸法、形状、及び構造が同一である。一方、これらの因子の変化は本発明の範囲内であるので、バフばね６８と引張ばね６８’とに、必要に応じて異なる特性を与え得ることが理解されよう。

バッファ２０の圧縮が、本明細書中で説明されるように比較的低エネルギー力の作用下行われる場合、このような力は、環部６９をバフにより圧縮させる。これらは、それらがクロス部材６６（第１バッファ要素２１に堅固に取り付けられている）と部材６７（以下に説明するように、低エネルギー衝撃状態において第２バッファ要素２６に堅固に連結されている）との間で圧縮されることによる。

環部６９のこのような圧縮が、環部６９の弾性変形能によりバフ力を減衰させる。

比較的低エネルギーの引張力が生じた場合には、バッファ２０は、図６に示されている中間位置から長くなり、その結果、環部６９’は、クロス部材６６と封じ込め部材６４との間で圧縮され、一方、タイロッド６３は引張られ、タイロッド６３がキャップ２９に取り付けられていることにより抵抗を受ける。これにより、環部６９’の弾性変形能によって、引張力は、環部６９がバフ力を減衰させるのと同様の方法で減衰する。引張ばね６８’の完全に圧縮された状態において、バッファ要素２１の端部２５がバッファ要素２６の端部２７に接触して、ばね要素が過圧縮されることを防止する。

バフばね６８の完全圧縮状態において、バッファ要素２１の端部２４は部材６７に接触し、これにより、環状ばね要素６９が過圧縮されることを防止し、且つ、上記のばね要素６９により支持され得る荷重よりも大きい荷重が部材６７に加えられることを可能にする接触面を提供する。

環部６９又は環部６９’の圧縮中に、ばねの完全性が、タイロッド６３及びワッシャ７１の安定化作用により維持される。

図６に示されているばねの設計は、本発明のその他の実施形態のいずれにおいても、１以上のこのような環状ばねの存在が必要な場合には所望のように用いられ得る。

部材６７は、その中央にタイロッド６３が穿通され、タイロッド６３に沿って自由にスライドする硬質のディスクである。

部材６７は、第２バッファ要素２６の端部２８に最も近い端部に環状のリーディングエッジテーパ部６７’を含むように形成されている。テーパ部６７’は、端部２８に向う方向に直径が低減している。テーパ部６７’は、第２バッファ要素２６の相対的大直径部と、端部２８により近い相対的小直径部との間の遷移部を規定するように第２バッファ要素２６の円筒状壁部に形成されたテーパ部２６’に対する相補的外形を有する。

本明細書に記載したような高エネルギー衝撃が生じた場合、環状ばね要素６９が、第１バッファの開放端部２４と部材６７との接触が生じるまで圧縮し、その結果、バフ力が衝撃エネルギーを部材６７に伝達する。

このエネルギーは、相補的なテーパ部６７’とテーパ部２６’との係合により、第２バッファ要素２６に伝達される。

第２バッファ要素２６は、塑性変形可能な材料、例えば、スチールから形成されるので、高エネルギー衝撃が生じた場合、伝達された衝撃力は、テーパ部２６’を端部２８に向かって移動する。これにより、衝撃エネルギーは、本明細書に記載したその他の実施形態の動作と類似の方法で制御可能に減衰する。

本明細書における、明らかに以前に公開された文書の列挙又は考察は、これらの文書が最新技術の一部であること、又は、普通の一般的知識であることを認めるものと必ずしも解釈されるべきではない。

２０：バッファ
２１：第１バッファ要素
２２：第２バッファ要素
２６：リングばね
２８：第１バッファ要素の端部
２９：端部キャップ
３１：バッファカプセル
３３：溝
３６：大直径セクション
３７：テーパ部
３８：低減直径部
３９：溝
４１：テーパ部材
４２：テーパ部材キー
４３：テーパ面
４９：肩部
５２：シュラウド
５６：テーパ部
５８：環部
５９：ピストン
６０：ピストンヘッド
６２：セパレータピストン
６３：タイロッド
６４：封じ込め部材
６６：クロス部材
６７：テーパ部材
６８：バッファばね
６８’：ドラフトばね
６９：環状ばね要素

Claims (24)

1. 細長い中空の第１バッファ要素と、
   前記第１バッファ要素の内部に移動可能に受け入れられた細長い第２バッファ要素と、を備えたバッファ又はバッファカプセルであって、
   前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素は、当該第１及び第２バッファ要素の長さの一部に亘って重なっており、
   前記第１及び第２バッファ要素は、前記バッファの中空の内部を規定しており、
   少なくとも前記第１バッファ要素は、前記バッファの端部にて、それぞれのさらなる部材と係合するために露出しており、
   前記第１バッファ要素と第２バッファ要素は、前記バッファの第１の伸長された又は中間の配置と、前記バッファの第２の圧縮された配置との間を移動可能であり、
   前記バッファが閾値エネルギーレベルよりも高いエネルギーで圧縮されると、前記第２バッファ要素によって、前記バッファ又は前記カプセルの一部を形成する復元不可能なエネルギー吸収部材にエネルギーが与えられて、前記バッファの１以上の塑性変形可能な部分が変形し、
   前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記第２バッファ要素によりエネルギーが与えられる領域における前記バッファの両端間に少なくとも配置され、
   前記第２バッファ要素は、前記第２バッファ要素に一体的に形成され又は固定された環状の要素テーパ部を含み、
   前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記要素テーパ部に対して断面が相補的な内側の管テーパ部を有する中空の管を含み、
   前記閾値エネルギーレベルよりも高いエネルギーによる前記バッファの圧縮時において、前記要素テーパ部と前記管テーパ部は互いに係合可能となり、前記管の変形が前記管テーパ部で開始する、
   バッファ又はバッファカプセル。
2. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、変形管であり、又は変形管を備える、請求項１に記載のバッファ。
3. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記第２バッファ要素の外側に配置される、請求項１又は２に記載のバッファ。
4. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、塑性的に変形可能であり、
   前記閾値レベルよりも高いエネルギーによる前記バッファの圧縮によって、前記復元不可能なエネルギー吸収部材の塑性変形が生じる、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載のバッファ。
5. 前記バッファは、前記第１バッファ要素と第２バッファ要素との間で作用する少なくとも第１エネルギー吸収体をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッファ。
6. 前記閾値レベルよりも低いエネルギーによる前記バッファの圧縮によって、前記第１エネルギー吸収体の動作による圧縮力の緩衝が生じる、請求項５に記載のバッファ。
7. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記第２バッファ要素の一部を取り囲んでいる、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のバッファ。
8. 前記第２バッファ要素を取り囲んで前記要素テーパ部を規定する環状のテーパ部材をさらに備える、請求項１に記載のバッファ。
9. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材の外面は、前記復元不可能なエネルギー吸収部材の内側の前記管テーパ部に対して略平行に先細る、請求項１又は８に記載のバッファ。
10. 前記第１バッファ要素は、前記第１バッファ要素の露出端部をさらなる部材に結合するための結合器を備える、請求項１〜９のうちいずれか１項に記載のバッファ。
11. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材は、前記バッファの端部をさらなる部材に結合するための結合器を備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバッファ。
12. 前記復元不可能なエネルギー吸収部材を、当該部材の長さの少なくとも一部に亘って取り囲む円筒状の中空シュラウドをさらに備える、請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のバッファ。
13. 前記円筒状のシュラウドは、前記バッファの端部をさらなる部材に結合するための結合器を備え、
    前記シュラウドは、前記復元不可能なエネルギー吸収部材に連結されている、請求項１２に記載のバッファ。
14. 前記第２要素の結合器、前記復元不可能なエネルギー吸収部材の前記結合器及び前記円筒状シュラウドの前記結合器のうちの少なくとも１つは、マフタイプの結合器である、請求項１０、１１、及び１３のうちいずれか１項に記載のバッファ。
15. 前記第１エネルギー吸収体は、前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素とを前記バッファ内部で相互連結する油圧バッファカプセルであり、又は、当該油圧バッファカプセルを含む、請求項１〜１４のうちいずれか１項に記載のバッファ。
16. 前記第１エネルギー吸収体は、エネルギー蓄積部を含む、請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載のバッファ。
17. 前記エネルギー蓄積部は、前記バッファの内部にて前記第１バッファ要素と第２バッファ要素との間で作用する弾性変形可能なばねであり、又は当該ばねを含む、請求項１６に記載のバッファ。
18. 前記ばねは、ガスばね、及び／又はリングばねを含む請求項１７に記載のバッファ。
19. 前記第１バッファ要素と前記第２バッファ要素との間で作用する少なくとも第２エネルギー吸収体をさらに備える、請求項５又は６に記載のバッファ。
20. 前記第２エネルギー吸収体の動作による引張力の吸収は、前記バッファの中間位置から伸長位置までの伸長によって生じる、請求項１９に記載のバッファ。
21. 前記第１エネルギー吸収体と前記第１バッファ要素とを連結する第１硬質コネクタと、前記第２エネルギー吸収体と前記第２バッファ要素とを連結する第２硬質コネクタと、をさらに備える、請求項１９又は２０に記載のバッファ。
22. 前記第１バッファ要素は、移動可能な係合部材を含み、
    前記バッファが前記中間位置から圧縮されるときに、前記係合部材は、前記第１エネルギー吸収体を前記第１硬質コネクタの作用に対して圧縮する、請求項２１に記載のバッファ。
23. 前記バッファが前記中間位置から伸長されるときに、前記移動可能な係合部材は、前記第２エネルギー吸収体を前記第２硬質コネクタの作用に対して圧縮する請求項２２に記載のバッファ。
24. 前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体は、それぞれリングばねであり、又は、当該リングばねを含む、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載のバッファ。

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