JP6761619B2 - 連結機 - Google Patents

Description

本発明は、連結機に関する。

２つの車両を接続して列車を構成するときに連結機が使用される。既知の連結機設計は、鉄道車両や路面電車などの鉄道車両の端に通常あるフレームに固定可能なブラケットを含み、ブラケットからジンバル機構が突き出している。ジンバル機構からは、列車の隣接車両に連結する連結機要素が突出する。

ジンバル機構は、典型的には、旋回軸が互いに直角になるように互いに可動式に固定された２つのジンバルから成り、一方の旋回軸が水平方向に延在し、他方の旋回軸が垂直方向に延在する。ジンバルの一方はブラケットに固定され、他方は、ブラケット及びブラケットが固定される車両のフレーム部材から延在する方向に突出する連結機要素を有する。

その結果、連結機要素は、ブラケットに対して２つの自由度が得られる。即ち、旋回軸の向きにより、連結機は、車両間で水平と垂直の両方向の相対運動に対応することができる。

したがって、連結機は、隣接車両間で、水平面の線路の湾曲によって生じるジンバル左右相対運動と、線路の起伏と傾きによって生じる垂直相対運動の限界まで対応することができる。したがって、このタイプの連結機は、多くの場合、路面電車や軽レールシステムで使用されており、そのようなシステムは、設置される（典型的には）市街地の起伏によって、傾かせることなく線路を敷くことができないことがある。

更に、前述のような連結機能に加えて、２つの隣接した鉄道車両間の緩衝機構を提供することが必要である。車両のフレームや他の部品は、実質的に剛性であり、したがって、衝撃が車両から車両へと伝達することがある。車両間の緩衝機構がない場合、比較的小さい衝撃の伝達が、車両又は車両を結合する連結装置を破損させる可能性があり、また車両内の乗客が、減衰されない衝撃の影響を受ける。これはまた、緩衝要素が提供されない場合に、車両内部の騒音が大きくなり、車両が移動するときに乗客が振動を繰り返し受けることになることを意味する。

したがって、連結機の構成要素として緩衝要素を提供することが知られている。

幾つかの設計では、緩衝要素は、連結機要素内に固定されその一部を構成する。この機構は、緩衝力（buff force）と牽引力（draft force）の両方を減衰させる双方向エネルギー吸収装置の組込みを可能にするが、エネルギー吸収装置がない構成と比べて連結機要素を大幅に長くする。

これは、大きな欠点であり、その理由は、輸送機械に使用される構成要素の開発には一般に小ささが要求され、また、比較的長い連結機要素を使用すると、緩衝力を減衰させるときの要素に作用する圧縮力が、連結機の長手方向軸とずれる可能性があるからである。これは、特に、連結機が前述のような湾曲と軌道起伏に対応するときに起こる可能性が高い。

そのようなとき、連結機の正確に長手方向に作用しない力の印加による破損のリスクが増大する。

更に、路面電車と軽レール車両は、一般に、長距離を移動するための列車より小さい傾向があるので、路面電車と軽レール車両の連結機を小さくする要求は高い。

連結機要素と直列に接続された緩衝機構と関連した長さの欠点の解決策として、ジンバル間の空間にある連結機の領域に幾つかのエラストマ要素を組み込むことが知られている。

そのような連結機は、ドイツ語の用語Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ−Ｆｅｄｅｒｇｅｌｅｎｋｓ（英語では概略的に「エラストマばね旋回軸」と翻訳される）から、「ＥＦＧ」型と呼ばれることがある。

ＥＦＧ１０の１つの既知の設計は、図１と図２に縦断面図で示され、取付けブラケット１６を含む連結機のジンバル１４の上下間の領域１３を貫通する端部１２を含む連結機要素１１を有する。連結機要素端部１２には、連結機要素の長手方向に対して直角に突出する複数の銛状突出部１７が構成される。

突出部１７は、エラストマ弾性変形スリーブ１８に貫入してその中に留められ、このスリーブ１８は、連結機要素端部１１を取り囲み、連結機要素端部１１とジンバル１４の周囲スリーブ１９との間の空間を占める。エラストマスリーブ１８の外側面とジンバルスリーブ１９の内壁には、図示されたような相補的な凸部と凹部が形成され、それにより、スリーブ１８は、長手方向の引張り力に対して固定され、そうでないと引張り力によってスリーブ１８がスリーブ１９から引っ張り出されやすい。

ジンバル１４は、旋回軸が垂直になるように配置される。連結機要素１１は、エラストマスリーブ１８を介して、ジンバル１４の内側スリーブ１９に固定される。したがって、連結機要素１１と内側スリーブ１９が一緒に、ジンバルの外側スリーブ２１に対してジンバル１４の垂直軸のまわりに回転するので、ＥＦＧ１０は、軌道の湾曲に適応することができる。

要素１１の端部１２とエラストマスリーブ１８を接続し、またエラストマスリーブ１８をジンバル１４の内側スリーブ１９に固定することにより、エラストマスリーブ１８の強度によって決まる限度まで緩衝力と牽引力に適応できる。スリーブ１８は、図１に示されたように長手方向に変形することによってそのような力を減衰させ、図では、連結機要素１１は、スリーブ１８の弾性及び弾性限界と関連した距離だけ領域１３から引っ張り出されている。

ＥＦＧの垂直旋回は、要素端部１２と突出部１７の直径が内側ジンバルスリーブ１９の内側より小さく、その結果、要素端部１１が、ジンバル１４の内部で「浮く」余裕ができ、エラストマスリーブ１８の弾性変形性が、要素端部１２が動く傾向を妨げることによって適応される。その結果、結合された車両の相対的上下運動が減衰される。

ＥＦＧは、また、図示されたように連結機要素を下から支持する更に他の弾性変形（エラストマ）部材２２を含む。これは、連結機要素１１がブラケット１６に対して動いた場合にも変形し、追加の力減衰及び安定性が提供される。

図１において、ＥＦＧ１０は、牽引力を妨げるときに適応する条件で示される。したがって、図１では、エラストマスリーブ１８と更に他のエラストマ部材２２が、連結機要素１１の長手方向軸と平行な方向に歪んで示され、これらの構成要素は、牽引力を受けたときに歪むように適応される。

ＥＦＧが緩衝力を妨げる場合には、逆の状況が起こり、エラストマ部分１８及び２２が、ブラケット１６の方向に連結機要素１１の軸と平行に歪む。この状況は、図２に部分的に示されているが、この図では、ＥＦＧは、やはり隣接車両間の垂直運動に適応し、その結果、エラストマ部分の垂直変形も明らかになる。

図１と図２に示されたＥＦＧ設計は、作成が比較的安価であり、垂直旋回軸を１つしか必要としないが、多数の欠点がある。

第１に、エラストマ要素１８，２２は、しばしば故障が切迫しているという目に見える徴候なしに、摩耗し故障する傾向がある。特に、エラストマスリーブ１８は、ジンバル１４のスリーブ１９内にぴったりと嵌り隠されるので、その完全性の観点で評価するのが難しい。

第２に、図１と図２の機構は、要素端部１２がジンバルスリーブ１９内の前方と後方両方に浮遊できるため、緩衝力と牽引力を減衰させることができるが、ＥＦＧ１０が受ける長手方向の高周波力には容易に適応できない。

鉄道車両連結機が受ける高周波力は、通常、圧縮力であり、事故状況で起こることがあるような比較的高速の衝撃から生じる。エラストマ要素１８，２２の剛性は、ＥＦＧが、高周波力を減衰させる代わりに伝達させるようなものである。したがって、事故状況において、ＥＦＧは、この理由のために、エネルギー吸収装置ではなく、連結するように設計された車両に深刻な損傷を与える可能性があるエネルギー伝達装置と見なされることがある。

この観点において、図１と図２に示された種類のＥＦＧと共に、生じた高周波力を減衰させることができる装置を提供しなければならない。

典型的には、そのような装置は、変形管アセンブリである。これは、内側と外側の中空円筒管の構成であり、内側管は、外側管の長さの一部より小さい直径のものである。直径が小さい方の内側管は、外側管の内側に部分的に収容され、外側管は、内側管に適応できる外側管の比較的大きい直径部分と、内側管の外径より小さい直径の比較的細い直径部分との間で遷移するテーパに当接する。内側管の一部分は、外側管から突出し、変形管アセンブリの端部を規定する。アセンブリの反対端は、外側管の自由端によって規定される。

外側管は、鋼などの塑性変形可能な材料から作成される。変形管アセンブリが、その端部の間に加わる高い値の圧縮力を受けたとき、内側管は、アセンブリが圧縮されたとき、外側管内に更に押し込まれる。これにより、内側管の挿入端が外側管の壁にはまり、テーパがアセンブリに沿って外側管の自由端の方に移動する。これにより、外側管の材料の塑性変形によるエネルギーの放散が生じる。内側管は、このプロセス中に変形しないほど十分に堅い。

変形管アセンブリは、レール緩衝技術で周知であり、前述したような種類のＥＦＧと共に使用することができる。しかしながら、そのように使用されたとき、更に他の欠点が生じる。

まず最初に、鉄道衝撃力を減衰させるには極めて長い変形可能な外側管が必要なので、変形管アセンブリがある程度長くなることがある。そのような管が、ＥＦＧと直列に取り付けられた場合は、複合緩衝が生じる可能性があり、その全体の長さが許容できない。

したがって、鉄道車両設計者は、長い変形管アセンブリを車両の床の下に延在する鉄道車両のフレームの長い凹部内に収容することがあるが、これも問題である。この問題は、小さなものではなく、その理由は、鉄道車両内の空間を占有しなければならないため、車両設計者が、今日の鉄道車両で一般的な電子装置などの付加設備を含める自由度が減少するからである。路面電車と軽レール車両内にはそのような空間はほとんどない。

更に、場合によっては、車両内に変形管アセンブリを位置決めするには、外側管の自由端の反動面を提供するように車両フレームの設計を修正しなければならないことがあり、更に、そのように視界から隠された変形管アセンブリの検査又は試験は難しい。

ＥＦＧと共に使用されるような変形管アセンブリの更に他の欠点は、剪断ボルトを含むことに関連する。通常、複数のそのようなボルトは、外側管の周囲に提供され配列される。剪断ボルトは、変形管が完全にストロークされた後で連結機が落下することを可能にし、それにより、車体の破損が防止され、当業者に知られているように通常鉄道車両の端部にある突当て座の係合を可能にする。

幾つかの連結機設計では、複数の剪断ボルトが、連結機要素内に提供されるか、ブラケットを鉄道車両フレームに接続し、その目的は、鉄道車両フレームが連結機を介して伝わる力から受ける最大力を制限することである。製造のばらつきにより、また剪断ボルトが必ずしも同じ環境因子を受けるとは限らないので、ボルトは、実際には、衝撃が生じたときに同時に剪断しないことがある。また、剪断ボルトは、製造にコストがかかり、また不均一に締められた場合に正確に機能しないことがある。

以上の事柄に加えて、特許文献１は、旋回軸内の緩衝要素を開示す。この機構は、例えば鉄道車両の前方のフレーム部材の後面に取り付けるように意図された取付け板を含み、連結機要素は、フレーム部材内の開口を介して前方に突出する。

ＣＮ ２０１５７３６７１

本発明は、先行技術の緩衝機構の１つ又は複数の問題を解決又は少なくとも改善しようとする。

本発明によれば、広義の態様において、車両のフレーム部材に固定するための取付け機構に固定された旋回軸を規定する少なくとも第１のジンバルを含む連結機が提供され、
また、旋回軸は、旋回軸の反対側で取付け機構の方に突出する緩衝カラムに固定され、その結果、緩衝カラムが、少なくとも２つの自由度を有する取付け機構に対して移動可能であり、
緩衝カラムが、取付け機構から遠くかつ更に他の部材に固定できる自由端を規定し、
緩衝カラムが、自由端と取付け機構との間に作用する緩衝力と牽引力を減衰させる可逆緩衝部材と、また、自由端と取付け機構との間に作用する所定のエネルギーしきい値に達するかそれを超える緩衝力を減衰させる不可逆緩衝部材との両方を含み、
可逆緩衝部材と不可逆緩衝部材が、旋回軸の１つ又は複数とも重なる緩衝カラムの長さの少なくとも一部分と重なる。

そのような機構は、小さい構成で旋回連結、可逆緩衝及び不可逆（例えば、変形管）緩衝材の複合的な有利な効果を提供し、この小ささは、定義されたような緩衝部分と旋回部分の重なりを提供するという特徴から得られる。

更に、本発明の連結機の全ての部分が、使用するために取り付けられる車両の実質的に外部にあるように構成されてもよく、それにより、車両床の下の空間を使い果たさなくてもよくなり、またそれにより、全ての部品が、検査修理し易い位置になる。

幾つかの車両では、本発明の連結機の小ささにもかかわらず、激しい衝撃の後で、連結機の長さの一部分が、窪み又は開口に入る車両フレームの「機内」にあってもよい。しかしながら、本発明の連結機の小さい特徴によって、そのような状況でも、連結機のほとんどの長さが車両フレーム内にある先行技術の設計により必要な内部空間が少なく、それにより、フレーム部材背後の空間の一部を使い果たさなければならないときでも、車両設計者が追加の構成要素を含めることができるように改善される。

更に、本発明の連結機旋回機構により、剪断ボルトを使用しなくてもよくまた連結機旋回機構が変形管アセンブリを塑性変形させ始めるのに十分に激しい衝撃を受けたかどうかがすぐに視覚的に明らかになる（例えば、テルテールの検査によって）構成が得られ有利である。

本明細書で緩衝部材に適用される用語「可逆的」と「不可逆的」はそれぞれ、ストローク後に元の状態又は中間状態に戻る緩衝部材と、ストロークされることによって永遠にしたがって不可逆的に変化する緩衝部材を指す。そのような用語は、当業者よく知られている。

旋回軸は、更に、第２のジンバルを含み、ジンバルの軸は、相互に直角であることが好ましい。これは、一般に連結機旋回機構と呼ばれるような２自由度装置を提供する。

不可逆緩衝部材は、可逆緩衝部材を取り囲むと有利である。これは、上に定義されたように、可逆的緩衝部材と不可逆的緩衝部材の部分的重複機構を提供する。

本発明の特に好ましい実施形態において、不可逆緩衝部材は、取付け機構の方向に先細りになる管テーパが中に形成された少なくとも１つの管壁によって画定された塑性変形可能な中空管と、管テーパに対してほぼ相補的形状の変形テーパを規定する衝撃部材とを含み、変形テーパが、管テーパと係合し、衝撃部材が、緩衝カラムの残りの部分に固定されて、その結果、自由端と取付け機構との間に作用する高エネルギー緩衝力が、エネルギーしきい値に達するかそれを超えたときに、変形テーパが、管テーパを取付け機構の方に移動させて高エネルギー緩衝力のエネルギーを減衰させることによって、管を塑性変形させる。

したがって、本発明の好都合な小型の種類では、可逆緩衝部材を取り囲むように配置された変形管アセンブリになる構成要素が提供される。したがって、２つの緩衝部材は、実際には、一端が、連結機旋回機構が取り付けられた車両に接続され、他端が、連結機旋回機構の自由端を介して結合された更に他の車両とに並列に接続される。その結果、可逆的緩衝部材と不可逆緩衝部材の両方が、長手方向に作用する圧縮力を受け、力の性質は、可逆緩衝部材が単独で動作するかどうか、又は不可逆緩衝部材が衝撃エネルギーを減衰させるように動作するかどうかを決定する。

更に、好ましくは、管テーパと変形テーパは、環状であり、可逆緩衝部材を取り囲む。即ち、連結機の長さに沿った、可逆的緩衝部材と不可逆緩衝部材が力を減衰させる軸の点は、実質的に同じである。これは、前述の直列に追加された変形管アセンブリで起こることがあるように、力がオフセット式に作用する可能性が低い機構を提供するのを支援する。

本発明の好ましい実施形態では、可逆緩衝部材は、２つ以上の比較的移動可能な緩衝減衰部材を含み、その結果、可逆緩衝部材は、中間構成と圧縮構成の間で移動可能になる。圧縮構成では、可逆緩衝部材が、衝撃部材と接触して中空管の塑性変形を引き起こすことができる。

したがって、可逆緩衝部材は、実質的に従来の緩衝部材カプセル又はアセンブリとして構成されてもよく、その場合、ピストンは、細長い管の中空内部に気密に摺動可能に収容され、一連の弁とオリフィスを介して油などの流体を送り出して、緩衝部材を圧縮する傾向があるエネルギーを放散させる。

あるいは、可逆緩衝部材は、ピストンと管（又は、輪ばね）の間で圧縮される圧縮性流体であるかそれを含んでもよく、エラストマ又は金属元素は、緩衝部材の圧縮時に弾性変形される。

緩衝部材の厳密な設計にかかわらず、緩衝部材は、圧縮方向に完全にストロークされたときに衝撃部材と接触できると有利である。即ち、実質的に、本発明の装置は、可逆緩衝部材の（可逆的）圧縮だけを引き起す比較的低エネルギーの衝撃と、可逆緩衝部材が衝撃部と接触した後で不可逆緩衝部材の塑性変形を引き起こすより高エネルギーの衝撃とを区別する手段を含む。

本発明の１つの特に有利な実施形態において、取付け機構には、凹部又は開口が形成され、中空管の一部は、凹部又は開口から突出する。

この構成により、中空管の一部分が、緩衝カラムの大部分が延在する側と旋回軸の反対側にあることができる。これにより、緩衝カラムの全ての作用部分が適応される構造が比較的短くなり、旋回機構の旋回軸は、取付け機構に対して好ましい位置にあるように構成されうる。特に、旋回機構より「上」の緩衝カラムのうちの一部の位置決めは（連結機旋回機構が取り付けられた車両の方向に測定される）、連結機旋回機構の縦軸に対するオフ中心に作用する高周波力の可能性が減少することを意味する（可逆緩衝要素の塑性変形を引き起こす動きのほとんどが、旋回機構の軸の近くで起こるためである）。

凹部又は開口の寸法は、中空管の塑性変形による隙間で管テーパに対応するものであることが好ましい。旋回機構の比較的近くにある中空管の部分は、テーパが、不可逆緩衝部材の活動で取付け機構の方に移動するときに直径が拡大する。変形した（即ち、拡大した）後で中空管に適応する凹部の特徴は、不可逆緩衝部材を活動化する激しい衝撃の後でも、旋回機能が引き続き利用可能であることを意味する。即ち、結合された車両の列は、激しい衝撃の後で関節接続し続けることができる。これは、脱線の危険を減らすのに役立つ。

前述のように、緩衝減衰部材の１つの好ましい形態は、ピストンの外側で気密に移動可能な緩衝管内にあって圧縮性流体を収容する小室を画定するピストンを有する圧縮性流体ばねを含み、この構成は、可逆緩衝部材が中間から圧縮構成まで移動したときに、圧縮性流体が、小室内で圧縮され、それにより緩衝力が比較的低エネルギー値に減衰する。

不可逆緩衝部材は、不可逆緩衝部材が活動化されたかどうかの可視指示を提供するテルテールを含むが、該テルテールに機能的に接続されることが好ましい。

可逆緩衝部材は、複数の相対的に移動可能な牽引減衰部材を含み、その結果、可逆緩衝部材は、中間物と拡張構成との間で移動可能であり、可逆緩衝部材は、牽引減衰部材間に、牽引力を減衰する１つ又は複数の弾性変形可能な部材を含むと好都合である。したがって、連結機旋回機構の牽引力減衰部分は、必要に応じて、前述のＥＦＧ構成の一部と同じように、即ち、環ばねとして構成されうる（その性質は、当業者に知られている）。

本発明の連結機の自由端は、必要に応じて、連結機を前記更に他の部材に固定するための１つ又は複数の連結機形成を含んでもよい。非限定的な例として、構成は、マフ溝（muff groove）を画定し、その性質は、当業者に知られており、連結を必要とする隣接車両からの突起内に形成された類似の溝に繋がるマフ連結機（muff coupler）に堅く固定されてもよい。しかしながら、本発明の範囲内の連結機構成の他の形態が可能である。

本発明は、また、本明細書に定義されたように車両に固定された本発明による連結機の取付け機構が車両内にあることにあると考えられる。

そのような車両には、隙間に適応するための凹部が形成されており、中空管の一部分は、この特徴が存在するときに、取付け機構の凹部又は開口から突出することが好ましい。

鉄道車両は、典型的には、いずれかの端に、車両フレームの一部分を構成する剛性ビームを含む。凹部は、車両フレーム設計の完全性を損なうことなく、中空管の突出部分の動きに適応するために、このビーム内に形成されてもよい。

次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の説明を行う。

ジンバルの内部から連結機要素を引っ張る傾向がある牽引力に抗する状態で示された先行技術のＥＦＧ連結機旋回機構の断面図である。 結合された車両間の牽引力と垂直相対運動のエネルギーを吸収するときの図１のＥＦＧを示す図である。 本発明による連結機旋回機構の斜視図である。 図３の連結機旋回機構の垂直断面図である。 図３と図４の連結機旋回機構の自由端の水平断面図である。

図３〜図５を参照すると、連結機３０は、対応する１組の旋回軸を規定する１組のジンバル３１，３２を含み、その旋回軸は互いに９０度で交差する。連結機は、本明細書に概略的に述べたように、通常はレール設置される１対の隣接車両を結合するためのものである。

ジンバル３１によって規定された旋回軸は、この実施形態では垂直に示され、ジンバル３２の旋回軸は、連結機旋回機構３０の通常使用では水平である。しかしながら、本発明の他の実施形態では、ジンバルの軸は必ずしもそのような向きでなくてもよく、実際には前述したように直角に交差しなくてもよい。

更に、本発明の単純な種類では、単一ジンバルだけが提供されるだけでよく、このジンバルは、隣接車両間の相対運動に適応し、したがって単一自由度の連結機旋回機構を提供する。しかしながら、本発明の最も実際的な実施形態では、図示されたように互いに直交動作するジンバルを有する２自由度の種類が好まれる。

各ジンバル３１，３２は、好ましくは例えば鋳鋼か又は製造されたそれぞれ立方体フレーム３３，３４を含む。水平軸ジンバル３２の立方体フレームは、垂直軸ジンバル３１のものより小さく、それにより、図示されたように、フレーム３４がフレーム３３内に収まる。

２つの平行な壁３３ａ，３３ｂのそれそれで、フレーム３３は、それぞれのジャーナル軸受３６ａ，３６ｂを支持し、図３では、その１つの３６ａだけが見える。

各ジャーナル軸受３６ａ，３６ｂには、円筒部材３７が固定され中を通っており、その結果、円筒部材３７は、フレーム３３に対して回転可能に支持される。

各円筒部材３７は、立方体フレーム３４の外側に固定され、その結果、立方体フレーム３４は、回転軸が垂直になるようにフレーム３３に対して回転可能に支持される。

類似のジャーナル軸受３８機構が、立方体フレーム３４内に提供され、前方に延在して緩衝カラム３９にしっかりと固定する湾曲ブラケット４６に接続する円筒部材を含み、その長さの一部分が、立方体フレーム３４内に収容される。示された実施形態では、湾曲ブラケット４６に円形断面の緩衝カラムが貫入する。したがって、緩衝カラム３９は、湾曲ブラケット４６の孔の内側にぴったり（例えば、圧力で）嵌るように作成されてもよく、湾曲ブラケット４６は、図３に示されたように、ジンバル３２の各側の円筒部材に付くように延在する。

その結果、緩衝カラム３９は、水平旋回軸によってフレーム３４に対して旋回可能に取り付けられる。これにより、フレーム３３に対するフレーム３４の旋回取付け機構と共に、緩衝カラム３９が、立方体フレーム３４に対して、２自由度で、前述のような直交する旋回軸によって旋回可能に取り付けられる。

フレーム３３，３４、ジャーナル軸受３６，３８、及び関連部品は、旋回軸を規定する１組のジンバルになる。

立方体フレーム３３は、ブラケット板４１の形の取付け機構に取り付けられる。これは、車両のフレームの一部を構成する前述のビームにしっかりと固定するように貫入された剛性の典型的には金属の板である。その結果、緩衝カラム３９が、ブラケット板４１によって構成された取付け機構に２自由度で、したがって、使用中に連結機が固定される車両に対して２自由度で旋回支持される。

ブラケット板４１から遠い端に、緩衝カラム３９が、本明細書では緩衝カラムの「自由端」と呼ばれる端４２を規定する（この端は、カラムが更に他の構成要素に接続されないときに自由である）。

例えば、図示された実施形態では、自由端４２は、実質的にマフコネクタ（muff connector）として知られるものよって、隣接車両の連結機要素などの更に他の構成要素に対する固定を可能にする溝４３を有する。したがって、溝４３は、マフ溝として構成されることが好ましく、その設計は、当業者によく知られている。しかしながら、当業者に知られている他のコネクタ機構が、自由端４２に提供されてもよい。

後でより詳述するように、緩衝カラム３９は、その内側に、自由端と取付け機構との間で作用する緩衝力と牽引力を減衰させる可逆緩衝部材と、また自由端と取付け機構との間で作用し、所定のエネルギーしきい値に達するかそれを超える緩衝力を減衰させる不可逆緩衝部材との両方を含む。

可逆緩衝部材と不可逆緩衝部材は、緩衝カラム３９の長さの一部分の上に重なり、緩衝カラム３９は、旋回軸３１，３２の１つ又は複数と重なる。これを達成する手段は、後で説明される。前述したように、実施形態のこの態様の主な利点は、先行技術の機構のように連結機の長さを大きくし過ぎることなく多機能緩衝部材に適応できることである。

図４に最もよく示されたように、不可逆緩衝部材は、主に立方体フレーム３４内にある塑性変形可能で（典型的には、必ずしも鋼でなくてもよい）細長く中空の実質的に円筒の管４４によって構成される。

中空管４４は、その長さのほとんどにわたって一定の直径のものであり、立方体フレーム３４内にある緩衝カラム３９（後述）の更に他の部分を取り囲む。しかしながら、中空管４４の一部分は、立方体フレーム３４の緩衝カラムの自由端４２と同じ側で、立方体フレーム３４から外方に突出する。

この部分の近くで、中空管４４は、直径が大きくなって、円筒壁４８の材料の環状テーパ４７を規定する。図４に示されたように、このテーパ４７は、ブラケット板４１の方に先細りになる。

管４４の中空内部には、同じ方向に先細りになる環状くさび４９の形でテーパ４７の内側とほぼ同じ形状を有する衝撃部材が収容される。くさび４９は、ブラケット板４１の方に延在して、閉端５２で終端するプランジャ５１を規定する。閉端５２は、後述する可逆緩衝部分の反作用面として働く。

可逆緩衝部分は、円筒状ピストン部材５３によって構成され、円筒状ピストン部材５３は、一方の端５３ａが中空管４４の閉端５２の内部に気密に固定され、反対端がピストン端部材５４で終端する。

ピストン部材５３の内側面にはセパレータ５４ａが気密で摺動式に提供され、その結果、ピストン部材５３とセパレータ部材５４ａと閉端５３ａとの間に流体小室５７ａが画定される。流体小室５７ａ内には圧縮性ガスが捕捉され、その結果、ピストン部材５３、セパレータ部材５４ａ、及び閉端管５３ａが、弾性変形可能なガススプリングを画定し、このガススプリングは、圧縮時に、小室５７ａ内の圧縮性流体に与えられるエネルギーにより長手方向に戻る。

ピストン部材５３の外側面には、閉端の中空管５６が気密かつ摺動式に収容され、中空管５６は、その閉端と反対端が開き、またピストン部材５３の長さに沿って部分的に重なる。

閉端管５６は、ピストン部材５３から遠い端で閉じられ、その結果、ピストン端５４と閉端管５６の内側壁の間に流体小室５７が画定される。

流体小室５７内には油などの流体が捕捉され、その結果、緩衝部材の圧縮時に、流体が、ピストン端５４内の一連の弁とオリフィス（図示せず）を通って押し出される。

そのような時にピストン端５４のオリフィスと弁に流れる流体は、ピストン端５４とセパレータ５４ａとの間の空間に入る。油を収容するため、セパレータ５４ａが、閉端５３ａの方向に移動し、その結果、小室５７ａの容積が減少し、小室５７ａ内のガスが圧縮される。

ガススプリングによって、連結機旋回機構は、図３と図４に示された構成を採用することができ、この位置は、本明細書では、中間位置と呼ばれる。

得られた可逆的エネルギー吸収装置の軸は、テーパ４７及び衝撃部材（環状くさび）４９によって画定された不可逆緩衝部材の作用軸と一致する。

ピストン部材５３と閉端管５６の長さから明らかなように、不可逆緩衝部材は、その長さの大部分で可逆緩衝部材と重なり、それにより機構が小さくなる。不可逆緩衝部材は、更に、可逆緩衝部材を包囲する。

閉端管５６は、中空円筒状シュラウド５８内にあり、シュラウド５８は、緩衝カラムと平行に延在し、その端が、中空管４４の端と係合するフランジ５９内のブラケット板４１の最も近くで終端する。締付環６１は、フランジ５９を取り囲み、シュラウドと中空管を結合する。

それぞれの直径によって、閉端管５６の外側とシュラウド５８の内側との間に環状空間６２が存在する。円形断面カラム部材６３は、その長さの大部分にわたって中空であり、環状空間６２内で閉端管を包囲する。カラム部材６３は、空間６２内で摺動可能である。

カラム部材６３は、その内部の長さに沿った途中で、取付け円盤６４によって２つに分割される。カラム部材６３の長さの残りの部分も、開放端６６で終端するまで中空である。

開放端は、取付け機構円盤６４の可逆緩衝部材、テーパ４７及び関連構成要素と反対側で、カラム部材６３の内部に挿入される牽引減衰器カップ６７によって栓される。マフ溝４３は、図示されたように、カラム部材６３の開放端から外側に突出するこの構成要素の外側部分に形成される。

ばね保持器ロッド６８が、牽引減衰器カップ６７の内側に延在し、その一端がそこに固定される。その反対端で、保持器ロッド６８が、横部材６９を突き差し、横部材６９は、カラム部材６３の壁内の横方向に形成された穿孔７１内を、保持器ロッド６８のいずれかの側に貫通する。

弾性を有しかつワッシャ７２によって互に離間された実質的に当接する環状ばね要素７６のスタックが、横部材６９と取付け機構円盤６４との間に閉じ込められ、保持器ロッド６８によって貫入され、ばね要素７６の機能は、ばね技術において既知である。

可逆緩衝部材は、連結機旋回機構の端の間に加わった力が比較的小さいときに動作する。緩衝力は、連結機旋回機構の端部の間で圧縮を引き起こし、その結果、マフリング（muff ring）４３に受けた力は、牽引減衰器カップを介して取付け機構円盤６４に伝わり、そこから閉鎖端管５６の閉端に伝わる。

これにより、閉端管５６は、ブラケット板の概略方向に動き、閉鎖端管５６の壁面は、プランジャ５１の内側とピストン部材５３の外側との間に存在する更に他の環状空間２３内で摺動する。

このプロセスで、小室５７内の油は、ピストン端５４内のオリフィスと弁内を流れ、小室５７ａ内のガスが圧縮されそれにより活性化される。緩衝力が解放されたとき、蓄積されたエネルギーが、ガスを拡張させ、閉端管を図３と図４に示された中間位置に駆動する。

比較的低エネルギーの牽引力を受けた場合、これにより、連結機旋回機構１０に張力が生じる。これにより、カラム部材６３が閉端管５６の端から引っ張られる傾向があるが、シュラウド５８の開放端内に保持された環状カラー７４によってカラム部材６３がシュラウド５８内に保持されるので、この傾向が阻止される。カラー７４は、カラム部材６３の外側面に形成された環状隆起部８１によってカラム部材６３の外側ストローキング（outward stroking）と係合される。

鍵部７８が、カラム部材６３の環状隆起部８１の溝と係合し、カラム部材６３及び減衰器カップ６７の壁で係合する横方向穿孔７１と共に、マフリング４３が、取付け機構４１に対して緩衝要素の軸のまわりに回転するのを防ぐ。

カラー７４と隆起部８１の間がそのような係合した後で、更に他の引張力が、マフリング４３と減衰器カップ６７を介して横部材６９に作用し、そこからカラム部材６３に伝わる。これにより、減衰器カップ６７の端と横部材６９との間のばね要素が圧縮される。ばね要素が弾力変形できるので、この操作は、カラム部材６３の壁の横方向穿孔７１によってストロークがなくなるまで、牽引イベントのエネルギーを減衰させる。

イベントが終了した後で、ばね要素の蓄積エネルギーがばね要素を膨張させ、カップを図４に示された位置に戻す。

事故状況で生じることがあるような大きい衝撃の場合、高周波圧縮エネルギーが、連結機旋回機構に加わり、その結果、可逆緩衝部材が完全にストロークされる。その結果、ブラケット板４１に最も近いカラム部材６３の開放端が、環状くさび４９の後方面と係合し、そのテーパを中空管４４の壁のテーパ４７と更に係合させる。

衝撃が、テーパ４７が壁に沿ってブラケット板４１の方に移動するのに十分なエネルギーを有すると仮定すると、中空管４４は、エネルギーを減衰させるように永久変形する。したがって、事故で受けた大きい衝撃力が、安全かつ予想通りに吸収される。

立方体フレーム３４の寸法は、中空管４４がそのように変形し（その結果、その拡大半径部分がブラケット板４１に近づいた後でも）、中空管と立方体フレーム３４との間に、ジンバル３１，３２が機能し続けるのに十分な隙間が残る。したがって、事故で連結機旋回機構のロックアップによって生じる脱線のリスクが回避される可能性が高い。

図４に示された実施形態に概略的に示されたように、中空管の長さの一部は、ブラケット板４１の開口から突出する。また、これにより、旋回軸が連結機要素と重なるので、連結機全体を小さくすることができる。これにより、圧縮力の中心以外に作用するきわめて長い装置（先行技術の装置のような）に生じる可能性のある回転モーメントが減少する。したがって、連結機旋回機構の可逆緩衝部分が、使用中にロックアップする可能性が減少する。

図３から明らかなように、カラム部材６３上にテルテール７７が提供される。これは、不可逆緩衝部材がストロークされたかどうかの視覚的標識である。テルテール７７は、当業者に既知の一連の形態をとることができる。したがって、緩衝部材３０を使用した後で、中空管が前述のように塑性変形したかどうかがすぐに明らかになる。したがって、連結機の安全性を容易に評価することができる。

更に、本発明の機構の更に他の利点は、変形可能な中空管が、前述の可逆緩衝部材の部品との部分的に重なるため、可逆緩衝部材が、高エネルギー衝撃が起こった場合の衝撃に対して保護される可能性が高いことである。したがって、厳しい衝撃の後でも、連結機旋回機構が再使用できるようになるまで、中空管４４を置き換えるだけでよい。

連結機旋回機構の様々な詳細は、本発明の範囲内で変更されうる。特に、例えば様々なサイズと動作の連結機を提供するために、図示された部分の相対寸法は、変更されてもよい。また、可逆緩衝部材のタイプが変更されてもよく、連結機のこの部分が、プランジャ５１とカラム部材６３との間の利用可能な空間内に嵌るだけでよい。

本発明の範囲内の更に他の変形は、ばね要素７６の数とサイズに関する。

全体的に、示されたように、本発明は、先行技術の連結機よりかなり優れた改善を妥当なコストで提供する。

本明細書における実際に以前に公開された文書のリスト又は検討は、必ずしもその文書が最新技術の一部又は一般知識であるという認識として解釈されるべきでない。

３１，３２ ジンバル
３４ 立方体フレーム
３９ 緩衝カラム
４１ ブラケット板
４３ 溝
４４ 中空管
４７ テーパ
４８ 円筒壁
４９ くさび
５１ プランジャ
５２ 閉端
５３ ピストン部材
５４ ピストン端部材
５６ 中空管
５７ａ 流体小室
５８ シュラウド
５９ フランジ
６１ 締付環
６３ カラム部材
６４ 取付け円盤
６６ 開放端
６７ 減衰器カップ
６８ 保持器ロッド
６９ 横部材
７１ 穿孔
７２ ワッシャ
７６ ばね要素
７８ 鍵部
８１ 隆起部

Claims (13)

1. 車両のフレーム部材に固定するための取付け機構に固定された旋回機構を規定する少なくとも第１のジンバルと第２のジンバルを有する連結機であって、前記旋回機構が、また、前記旋回機構の反対側で前記取付け機構に対して突出する緩衝カラムに固定され、その結果、前記緩衝カラムが、少なくとも２つの自由度を有する前記取付け機構に対して移動可能になり、前記緩衝カラムが、前記取付け機構から遠ざかりかつ更に他の部材に固定できる自由端を規定し、前記緩衝カラムが、前記自由端と前記取付け機構との間に作用する緩衝力と牽引力を減衰させる可逆緩衝部材と、また、前記自由端と前記取付け機構との間で作用し所定のエネルギーしきい値に到達するかそれを超える緩衝力を減衰させる不可逆緩衝部材の両方を含み、前記不可逆緩衝部材が前記可逆緩衝部材を取り囲むように配置されており、前記可逆緩衝部材と前記不可逆緩衝部材は、前記緩衝カラム内でそれらの長さの少なくとも一部分が重なっており、当該重なっている部分の長さが前記旋回機構の少なくとも１つとも重なり、
   前記不可逆緩衝部材が、前記取付け機構の方向に先細りになる管テーパが形成された少なくとも１つの管壁によって規定された塑性変形可能な中空管と、前記管テーパに対してほぼ相補的形状の変形テーパを規定する衝撃部材を有し、前記衝撃部材は前記中空管に収容され、前記変形テーパが、前記管テーパと係合し、前記衝撃部材の一部分が、前記緩衝カラムの中にあり、その結果、前記自由端と前記取付け機構との間に作用する高エネルギー緩衝力が、エネルギーしきい値に達するかそれを超えたときに、前記連結機に沿って長手方向に摺動可能なカラム部材の開放端と前記衝撃部材の後方面とが当接し、前記変形テーパが、前記管テーパを前記取付け機構の方に移動させることによって、前記中空管を塑性変形させ、それにより前記高エネルギー緩衝力の前記エネルギーが減衰される、連結機。
2. 前記各ジンバルの各軸が、相互に直角である、請求項１に記載の連結機。
3. 前記管テーパと前記変形テーパが、環状であり、前記可逆緩衝部材を取り囲む、請求項１に記載の連結機。
4. 前記可逆緩衝部材が、２つ以上の相対的に移動可能な緩衝減衰部材を有し、その結果、前記可逆緩衝部材が、中間構成と圧縮構成との間で移動可能であり、前記圧縮構成において、前記可逆緩衝部材は、前記衝撃部材と接触して前記中空管を塑性変形させることができる、請求項１から３のいずれか一項に記載の連結機。
5. 前記取付け機構には、凹部又は開口が形成され、前記中空管の一部が、前記凹部又は開口から突出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の連結機。
6. 前記凹部又は開口の寸法が、前記管テーパを前記中空管の塑性変形時に隙間のある状態で収容するものである、請求項５に記載の連結機。
7. 前記緩衝減衰部材が、緩衝管内にあり圧縮性流体を収容する小室を規定するようにピストンの内部で気密に移動可能なピストンを有する圧縮性流体ばねを含み、可逆緩衝部材が前記中間構成から前記圧縮構成に移動した際に、加圧流体が前記小室内で圧縮される、請求項４に記載の連結機。
8. 前記可逆緩衝部材は、緩衝カプセル又はアセンブリを有し、緩衝カプセル又はアセンブリ内で、ピストンが、細長い管の中空内部内に気密かつ摺動式に収容され、圧縮時に、油などの流体を一連の弁又はオリフィスを介して送り出して緩衝部材を圧縮する傾向があるエネルギーを放散させる、請求項４に記載の連結機。
9. 前記不可逆緩衝部材が、前記不可逆緩衝部材が活動化されたかどうかの可視指示を提供するテルテールを含むかまた前記テルテールに機能的に接続された、請求項１から８のいずれか一項に記載の連結機。
10. 前記可逆緩衝部材が、複数の相対的に移動可能な牽引減衰部材を含み、その結果、前記可逆緩衝部材が、中間構成と拡張構成との間で移動可能であり、前記可逆緩衝部材が、前記牽引減衰部材間に牽引力を減衰させる１つ又は複数の弾性変形可能部材を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の連結機。
11. 前記自由端が、前記連結機を前記更に他の部材に固定するための１つ又は複数の連結機構成を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の連結機。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の連結機の取付け機構が固定された車両。
13. 前記取付け機構の凹部又は開口を介して突出する前記中空管の前記一部分に隙間で収容する凹部を有する、請求項１２に記載の車両。

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