TWI406780B - 用於轉接不同設計型式的車鉤的轉接聯接器 - Google Patents

Description

用於轉接不同設計型式的車鉤的轉接聯接器

本發明涉及一種用於轉接不同設計型式的車鉤的轉接聯接器，其中，所述轉接聯接器包括：第一連接區，該第一連接區用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於第一車鉤；第二連接區，該第二連接區用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於第二車鉤；以及聯接器殼體，該聯接器殼體用於將第一連接機構連接於第二連接機構。

因此，本發明涉及一種用於連接車鉤的轉接聯接器，例如，用於連接中心緩衝自動車鉤(automatic central buffer coupling)與螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤(AAR coupling)的轉接聯接器，其中所述第一連接區可以構造成鉤鎖，該鉤鎖用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於中心緩衝自動車鉤的鉤頭，並且其中，所述第二連接區可以構造成與螺杆式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤配合的鉤軛，該鉤軛用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於螺杆式車鉤或AAR車鉤的鉤頭。

這裏中所使用的術語“連接區”一般理解為所述轉接聯接器的聯接器殼體的一側與通過該轉接聯接器所連接的車鉤之間的連接部位。例如，所述連接區可以構造成鉤鎖，或包括鉤鎖，該鉤鎖用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於中心緩衝自動車鉤的鉤頭。另一方面，可以想到的是，該連接區可以具有能夠與螺杆式車鉤或AAR車鉤配合的鉤軛。當然，所述連接區還可以採用其他實施方式。

上述類型的轉接聯接器一般在鐵路技術中是公知的，並用於連接具有不同車鉤系統的軌道車輛(例如，將沙芬伯格車鉤 (Scharfenberg coupler)連接於AAR鉤頭或牽引鉤)。將所述轉接聯接器連接於例如所述牽引鉤或AAR鉤頭通過手工操作實現，而在中心緩衝車鉤的情形下，所述連接過程可以是自動的。

用於將中心緩衝自動車鉤與例如螺旋式車鉤相互連接的傳統的轉接聯接器一般具有聯接器殼體，該聯接器殼體用於容納作為所述第一連接機構的鉤鎖，以將所述轉接聯接器機械連接於設置在所述中心緩衝自動車鉤的鉤頭上的鉤鎖。在該連接狀態下，所述聯接器殼體的正面因此會在所述中心緩衝自動車鉤的鉤頭的正面抵靠轉接聯接器。

在與所述轉接聯接器的正面相反的端部，可以設置有作為第二連接機構的鉤軛，該鉤軛能夠容納在例如螺旋式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤中，以將所述轉接聯接器機械連接於所述螺旋式車鉤或AAR車鉤。

在工作時，拉伸載荷和壓縮載荷從所述螺旋式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤傳導到配置為鉤軛的所述轉接聯接器的第二連接機構中。傳導到所述鉤軛(即第二連接機構)的壓縮載荷通過所述聯接器殼體的壁而傳導到所述轉接聯接器的正面，並從該轉接聯接器的正面傳遞到機械連接於轉接聯接器的中心緩衝自動車鉤的鉤頭的正面。

另一方面，牽引載荷通過所述第一連接機構(例如所述轉接聯接器和所述中心緩衝自動車鉤的機械連接的鉤鎖)來傳遞。所述鉤鎖例如可以包括芯件，該芯件通過主銷相對於所述轉接器殼體可樞轉地安裝，並具有連接到該芯件上的鉤環。因而，牽引力通過與對應的芯件接合的相應的鉤環來傳遞。

在這一點上應當注意的是，本發明並不局限於設計為一種用於將中心緩衝自動車鉤連接於螺旋式車鉤的轉接聯接器。相反， 本發明一般涉及一種用於轉接不同設計型式的車鉤的轉接聯接器，因此，所述轉接聯接器包括第一連接機構，該第一連接機構適用於與第一設計型式的車鉤配合，並配置為與該第一設計型式的車鉤形成可拆卸的連接，並且所述轉接聯接器還包括第二連接機構，該第二連接機構適用於與第二設計型式的車鉤配合，並配置為與該第二設計型式的車鉤形成可拆卸的連接。

在該通用的轉接聯接器中，由於所述第一連接機構和第二連接機構各自通過所述聯接器殼體而連接在一起，因此當所述轉接聯接器用來將所述第一設計型式的車鉤轉接於第二設計型式的車鉤時，在工作過程中產生的拉伸載荷和壓縮載荷會通過所述聯接器殼體從所述第一連接機構傳遞到所述第二連接機構。

由於所述轉接聯接器的殼體在牽引載荷和壓縮載荷的情形下均要參與力的傳遞，因此該轉接聯接器的殼體需要具有相應的高壓縮強度和高拉伸強度。為此，傳統轉接聯接器上所設置的聯接器殼體一般採用金屬結構(精密鑄件)，以能夠使用具有相對較高拉伸強度和壓縮強度的材料，尤其是還具有各向同性(即在所有方向上物理性質相同)的材料。

可以看出，鐵路技術中公知的上述傳統轉接聯接器的缺點在於，所述金屬結構(尤其是所述聯接器殼體)導致難以將所述轉接聯接器手工安裝到待轉接的車鉤的接合部位之間，例如螺旋式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤之間。

因此，長期以來一直致力於設計一種輕質結構的轉接聯接器，以允許能夠容易地進行手工操作。

本發明針對以下問題，在轉接聯接器的聯接器殼體的設計中，用於實現輕質結構的現有方法不適用或不能容易地適用。這 是因為，一方面，轉接連接器所能利用的空間有限，因此輕質結構的轉接聯接器的結構尺寸必須基本對應于傳統轉接聯接器的尺寸；另一方面，所述轉接聯接器是處在力的傳遞路徑上的應力相對較大的部件，其不僅承受壓縮載荷，而且還特別地需要承受牽引載荷。

為此，例如，鋁不能用作所述轉接聯接器的聯接器殼體的材料，因為鋁的拉伸強度相對較低。

基於該問題，本發明提出以下任務，即設計一種具有輕質結構的說明書開始部分所述類型的轉接聯接器，以尤其簡化該轉接聯接器的手工操作。

一方面，該任務通過如下方法解決，即設計一種由纖維複合材料(特別是碳纖維複合材料)製成的聯接器殼體，並且該聯接器殼體的形狀與由金屬製成的聯接器殼體的形狀相適應。

另一方面，本發明使所述聯接器殼體相對於其所承受的應力載荷具有堅固的纖維結構。

在與牽引力和壓縮力的傳導有關的本發明技術方案的一種可能的實現形式中，還可以想到的是，將所述第一連接機構和/或第二連接機構設計為插入件，並容納在聯接器殼體內的凹口中且固定連接於所述聯接器殼體。

文中所使用的術語“插入件”一般應當理解為是如下一種插入件，即該插入件用來確保力不會直接作用在牽引力和壓縮力傳導到所述轉接聯接器的部位處的纖維複合材料的纖維上。相反，直到傳導進所述轉接聯接器的力已經通過所述插入件傳遞並因此分散後，力不會作用在纖維複合材料的纖維上。這防止了力的峰值作用在纖維複合材料的纖維上。

纖維加強塑膠在結構方面基於嵌入聚合物基體系統中的加強 纖維。通過將纖維保持在預定位置的基體，在纖維之間傳遞張力，並保護所述纖維免受外部影響，所述加強纖維具有承載機械性質。芳香族聚醯胺纖維(aramid fibers)、玻璃纖維以及碳纖維特別適宜作為加強纖維。由於芳香族聚醯胺纖維的彈性，該芳香族聚醯胺纖維僅具有低的剛性，玻璃纖維和碳纖維用於剛性結構部件中。因為玻璃纖維和碳纖維具有最高的比強度，因此碳纖維專用于承受重載荷的部件，例如轉接聯接器的聯接器殼體。

儘管公知地，例如在航太技術中公知地，碳纖維加強塑膠(CFP)具有高的比剛度和比強度，並因此特別適用於建築建構或承載結構。但問題在於，碳纖維加強塑膠的機械性質是各向異性的，即碳纖維加強塑膠的機械性質受到方向上的影響。根據纖維的類型，在各種情形下，橫向於纖維方向的拉伸強度大約僅是纖維方向上的拉伸強度的5%。因此，初看起來，由纖維複合材料製成的聯接器殼體似乎不適用於轉接聯接器。

在本發明的情形下，已知地，在構造所述轉接聯接器的聯接器殼體時需要實現特定的纖維結構，以保持適於預期的載荷狀況的性質。具體地說，本發明提出採用碳纖維加強塑膠作為聯接器殼體的材料，其中至少所述纖維的大部分沿著預先計算的載荷路徑的方向延伸。當受到來自不同方向的載荷時，不同空間方向上的同一量級的准各向同性(quasi-isotopic)纖維結構可以按照需要被選擇用於特定的部分，由這些部分承受來自不同方向的載荷。

此外，所述聯接器殼體的外部形狀接近金屬結構的聯接器殼體的外部形狀，但是其中，優選地有意避免了可能具有的尖銳邊緣的彎曲、褶皺和任何加強肋，這些尖銳邊緣的彎曲、褶皺和加強肋容易在精密鑄造時產生，並且從機械學觀點來看其是合理的。由於由纖維符合材料製成的本發明的聯接器殼體具有與金屬 結構的聯接器殼體相適應的形狀，並優選為圓形，因此在實際相同的結構空間內，能夠有效地防止與力流向量一致的纖維方向的突然變化，該突然變化會導致所述纖維的缺口效應和結構失效。

由於所述轉接聯接器的聯接器殼體具有相對複雜的三維形狀，採用現有技術公知的工藝來生產複合材料是存在問題的。如上所述，由於本發明的轉接聯接器的聯接器殼體的纖維設計為用於抵抗該纖維受到的應力載荷，即沿著預先計算的力流向量延伸成近似網形，因為力流向量的線會在收縮部位會聚，分別會在牽引載荷和壓縮載荷通過第一連接機構和/或第二連接機構傳導到所述聯接器殼體的區域上會聚，因此所述纖維常常需要改變彼此之間的間距。但是，因為所述纖維要求空間不變，因此它們不能被緊密地任意定位。相反，纖維的數量在收縮部位(分別是在應力較大的區域)需要減少。在這種情形下，即在所述聯接器殼體的應力較大的區域，沿著所述纖維的定位路徑因此會形成間隙，該間隙在這些應力較大的區域上會對所述複合材料的機械性能產生消極影響。

為了避免該缺點，關於通過所述第一連接機構和/或第二連接機構來對傳遞的牽引力和壓縮力傳導到所述聯接器殼體，本發明技術方案的一個優選實現形式為，將所述第一連接機構和/或第二連接機構設計為插入件，例如金屬插入件或陶瓷插入件，該插入件容納在所述聯接器殼體中並固定連接於所述聯接器殼體。因此，力會傳導到所述纖維複合材料的纖維上，而不會直接傳導到拉伸載荷和壓縮載荷所傳導到的所述轉接聯接器的區域。此處，直到傳導到所述轉接聯接器的力通過配置為插入件的所述連接機構傳遞並因此分散後，該力均不會傳遞到所述纖維複合材料的纖維上。這樣能夠防止力的峰值作用在所述纖維複合材料的纖維上。

因此，需要說明的是，由於所述聯接器殼體的特定結構，因此使用纖維複合材料是可行的，從而相對於金屬結構而言，該應力較大的聯接器殼體在具有相同的比強度和比剛度的同時，也能夠實現最大程度的重量優點。

此外，本發明的轉接聯接器的優選實施方式在申請專利範圍附屬項中限定。

如上所述，關於通過所述第一連接機構和/或第二連接機構將傳遞的牽引力和壓縮力的傳導到所述聯接器殼體，本發明技術方案的一個優選實現形式為，將所述第一連接機構和/或第二連接機構配置為插入件，例如金屬插入件，該插入件容納在所述聯接器殼體中並固定連接於所述聯接器殼體。因此，力會傳導到所述纖維複合材料的纖維上，而不會直接傳導到拉伸載荷和壓縮載荷所傳遞到的所述轉接聯接器的區域上。此處，直到傳導到所述轉接聯接器的力通過配置為插入件的所述連接機構傳遞並因此分散後，該力不會傳導到所述纖維複合材料的纖維上。這樣做防止了力的峰值作用在所述纖維複合材料的纖維上。

另一方面，優選地，所述聯接器殼體具有特定的纖維結構，該纖維結構通過所述第一連接機構和/或第二連接機構使得傳導到所述聯接器殼體的壓縮載荷偏轉，從而使得該壓縮載荷的至少一部分被所述碳纖維加強材料作為牽引載荷吸收。

此處可選擇地或額外地，可以想到的是，所述聯接器殼體包括拉伸纖維區域或壓縮纖維區域，該拉伸或壓縮纖維區域在空間上至少部分地彼此分離，並結合在所述碳纖維複合材料中，從而通過所述第一連接機構和/或第二連接機構傳導到所述聯接器殼體中的牽引力基本上被拉伸纖維區域吸收，而通過所述第一連接機構和/或第二連接機構傳導到所述聯接器殼體中的壓縮力則基本上 被壓縮纖維區域吸收。

通過將所述聯接器殼體構造為能夠承受應力的特定纖維結構，本發明的技術方案實現了抵抗承受應力的壓縮載荷路徑和拉伸載荷路徑的空間分離。因此，採用了在壓縮載荷和拉伸載荷具有完全不同的承載區域的所述聯接器殼體上的特定載荷。與這些載荷路徑相稱，在本發明的技術方案的下述的實施方式中結合有特別的拉伸和壓縮纖維絲。

在本發明技術方案的一種可能的實現形式中，所述第一連接機構具有鉤鎖，該鉤鎖用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於中心緩衝車鉤的鉤頭，並且所述第二連接機構具有鉤軛，該鉤軛能夠插入到螺旋式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤中，用於將所述轉接聯接器可拆卸地連接於螺旋式車鉤或AAR車鉤。本發明技術方案的該實現形式將上述壓縮纖維區域配置為結合在所述碳纖維複合材料中的壓縮弦，該壓縮弦從所述聯接器殼體的牽引側正面延伸到所述鉤軛的接收壓縮載荷的區域，並且上述拉伸纖維區域配置為結合在所述碳纖維複合材料的牽引弦，該牽引弦將所述鉤鎖的主銷與所述鉤軛的接收拉伸載荷的區域連接起來。

因為牽引載荷和壓縮載荷通常採取相同的路徑，因此所述壓縮載荷路徑和拉伸載荷路徑(尤其是所述鉤頭的用於接收壓縮力和牽引力的區域)的空間分離是非常特殊的。有意地選擇在空間上相互分離的壓縮載荷路徑和拉伸載荷路徑能夠有效地防止所述鉤頭的CFP結構必須同等地吸收兩種載荷。本發明的技術方案所提出的在空間上分離所述鉤頭的CFP結構的用於接收壓縮力和拉伸力的區域允許更好地利用CFP材料。

另一方面，原則上可以想到的是，所述聯接器殼體在其錐形端的水準縱向截面可以設計有錐形或漏斗形的外形輪廓，並成形 有沿著所述轉接聯接器的縱向軸線延伸的凹口，其中，配置為插入件的鉤軛容納在所述凹口內並固定連接於所述聯接器殼體。因此，提出了一種適於中心緩衝自動車鉤(特別是註冊商標為Scharfenberg®類型的中心緩衝自動車鉤)的鉤頭的外形輪廓，該外形輪廓能夠與所述中心緩衝自動車鉤的鉤頭自動對正，使中心緩衝自動車鉤居中，並且即使在曲率較大的曲線處以及存在高度移情形下，也能確保所述轉接聯接器與所述中心緩衝自動車鉤的鉤頭的自動連接。

所述鉤軛配置為插入件，該插入件容納在形成於所述聯接器殼體的錐形端上的凹口內並固定連接於所述聯接器殼體，這確保了從所述螺旋式車鉤的牽引鉤傳導到所述鉤軛的力能夠橫向傳導到所述聯接器殼體的材料中，特別是傳導到沿預先計算的力傳遞路徑定位的纖維中。

特別優選地，設置在所述聯接器殼體的錐形端上的所述凹口的縱向截面為具有帶圓形邊緣的U形截面形狀。這能夠有效地防止力流向量在配置為插入件的所述鉤軛與所述纖維複合材料聯接器殼體的對齊的纖維之間的過渡部位形成彎曲。

上述實施方式的轉接聯接器的一個優選實現形式為，配置為插入件的所述鉤軛的縱向截面具有U形截面形狀，從而還設置有牽引鉤銷來將U形鉤軛的兩個翼緣部分連接起來，並設計為將牽引力或壓縮力從螺旋式車鉤或AAR車鉤的牽引鉤傳遞到配置為插入件的所述鉤軛。在該方面可以想到的是，特別地使得所述牽引鉤銷獨立於配置為插入件的所述鉤軛，並同軸地容納在設置在所述鉤軛的兩個翼緣部分上的鑽孔內。

為了使得配置為插入件的所述鉤軛和纖維複合材料聯接器殼體之間的連接盡可能穩定，所述轉接聯接器的一個優選實現形式 為，配置為插入件的所述鉤軛包括與配置在所述鉤軛的翼緣部分上的鑽孔同軸的套筒形件。因此，這些套筒形件容納在穿過所述聯接器殼體的鑽孔內。因此，配置為插入件的所述鉤軛不僅力鎖合地連接於所述聯接器殼體，而且形狀配合地連接於所述聯接器殼體。

因而，優選地，所述鉤軛的牽引鉤銷一方面穿過所述鉤軛的套筒形件，另一方面，穿過設置在所述聯接器殼體上並與所述鉤軛的套筒形件同軸的鑽孔。如果必要，這能夠替換所述牽引鉤銷，而不必將配置為插入件的所述鉤軛與纖維複合材料的聯接器殼體分離。

在本發明的轉接聯接器的後一種實施方式中，特別優選地，延伸穿過所述聯接器殼體的所述鑽孔的周沿區域配置為加厚部。因為該鑽孔的周沿區域有助於使得力從所述牽引鉤銷傳導到所述纖維複合材料的聯接器殼體，因此該加厚部增加了設置在所述聯接器殼體的該區域上的纖維結構的拉伸和壓縮強度。

所述轉接聯接器優選地設計為用於Scharfenberg®類型的中心緩衝自動車鉤和螺旋式車鉤之間的混合應用連接。在該情形下，所述轉接聯接器的鉤鎖包括連接有鉤環的芯件，該芯件通過垂直延伸的主銷而能夠相對於所述聯接器殼體樞轉。因為至少從連接於所述轉接聯接器的中心緩衝自動車鉤傳遞到所述轉接聯接器的牽引力會通過所述纖維複合材料的聯接器殼體中的芯件和主銷傳遞，因此優選地，所述主銷的上端部和/或下端部安裝在配置為設置於基體中的插入件的套筒形件內，套筒形件設置在沿所述主銷的縱向方向延伸的鑽孔內，並且固定連接於所述基體。因此，在該轉接聯接器的優選實現形式中，所述纖維複合材料聯接器殼體的力的傳遞不會直接通過所述主銷發生，而是會間接地通過所述 套筒形件傳遞，從而傳遞的力能夠橫向分配到所述纖維複合材料的聯接器殼體的纖維上。這有效地防止了所述主銷附近的纖維複合材料的聯接器殼體的結構失效。

原則上，優選地，所述纖維複合材料的基體成形為由連續纖維的碳纖維製成的旋轉體。製造所述聯接器殼體較好的方法是所謂的特製纖維佈置(TFP)工藝，在該TFP工藝中，纖維通過縫合到玻璃纖維或碳纖維紡織材料之類的平坦的襯底上。固定可以使用不同的縫紉線材料實現。由於例如聚合物線能夠增強下述的CFP材料的強度，因此芳香族聚醯胺纖維、玻璃纖維或碳纖維線能夠改善層件剪切強度。原則上，還可以採用在熔滲階段熔化的可熔線。從而固定縫合的纖維鬆弛，實現同質纖維結構。

但是，當然還可以想到的是選擇所謂的預浸處理工藝來製造所述纖維複合材料的聯接器殼體。所述預浸處理工藝從使用粘性聚合物樹脂預先浸泡過的平行連續細絲的細纖維線開始進行。該預浸製品的兩側設置有分離紙或分離膜，並通過碾壓處理。所述材料進行切割，然後根據設計分層設置結構。

因為預浸處理工藝特別適於較大且彎曲程度較小的部件以及不複雜的三維結構，因此，優選地，在製造本發明的轉接聯接器所採用的聯接器殼體時利用所謂的熔滲工藝。這必然需要將“乾”的，即沒有樹脂的半成品碳纖維產品加工為成品，並且隨後通過低粘性聚合物樹脂進行滲透。

圖中所示的本發明的轉接聯接器1的實施方式具有輕質結構，該轉接聯接器1包括由纖維複合材料製成的聯接器殼體10。聯接器殼體10中容納有作為第一連接機構的鉤鎖5，該鉤鎖5用於將轉接聯接器1可拆卸地連接於中心緩衝自動車鉤的鉤頭。具 體地說，圖中所示的轉接聯接器1設計為與Scharfenberg®類型的中心緩衝自動車鉤連接。

容納在纖維複合材料的聯接器殼體10中的鉤鎖5具體包括芯件6，該芯件6通過垂直主銷8相對於聯接器殼體10可樞轉地安裝。鉤環7連接於芯件6，並用於與中心緩衝自動車鉤的芯件配合，以將該中心緩衝自動車鉤連接到轉接聯接器1。

儘管在圖中未明確顯示，但是顯然能夠想到的是，除了上述通過主銷8可樞轉地安裝在聯接器殼體10上並與鉤環7連接的芯件6之外，鉤鎖5還可包括張力彈簧、彈簧支座以及具有衝壓引導件的棘輪杆，以允許轉接聯接器1與例如Scharfenberg®類型的中心緩衝自動車鉤的自動連接和分離。因此，優選地，容納在聯接器殼體10中的鉤鎖5配置為傳統的旋轉鎖，並設計為可拆卸地機械連接於中心緩衝自動車鉤的鉤頭。

在圖中所示的本發明的轉接聯接器1的實施方式中，芯件6、主銷8以及鉤環7均為金屬結構(精密鑄件)。為了減輕轉接聯接器1的重量，當然可以想到的是，構成鉤鎖5的這些部件中的至少一些部件(例如聯接器殼體10)可以採用纖維複合材料結構。

例如，還可以想到的是，可以將鉤環7配置為混合結構，這能夠從圖7所示的內容推導出來。在圖7所示的鉤環7的情形下，所述鉤環7的用於將牽引力傳遞到鉤鎖5的芯件6的部分配置為插入件，例如金屬插入件，而所述鉤環7的中間部分的至少一部分由纖維複合材料製成。

當轉接聯接器1機械連接於中心緩衝自動車鉤(圖中未明確顯示)的鉤頭時，容納在聯接器殼體10中的鉤鎖5用於傳遞牽引載荷。另一方面，壓縮載荷通過聯接器殼體10的平坦的正面11來傳遞。為此，由例如圖1和圖2所示可以看到，聯接器殼體10 的外形輪廓包括寬且平的邊緣13以及錐形或漏斗形的引導表面。該外形輪廓使得轉接聯接器1與中心緩衝自動車鉤自動對正，以將所述中心緩衝自動車鉤機械連接於轉接聯接器1，並且使得所述中心緩衝自動車鉤自動居中，甚至在曲率較大的曲線處以及具有高度位移時也允許所述中心緩衝自動車鉤和轉接聯接器1相對於彼此滑動。

詳細地，如圖3b所示，與所述聯接器殼體10一體的該聯接器殼體10的正面11具有寬且平的邊緣13，該邊緣13上另外連附有寬且平的墊圈12。與金屬結構的聯接器殼體相比，所述另外設置的墊圈12增加了纖維複合材料的聯接器殼體10的正面11與機械連接於該轉接聯接器1的中心緩衝自動車鉤的車頭的正面之間的接觸面積。因而，該增加的接觸面積在壓縮力的傳遞過程中能夠防止或減少聯接器殼體10的正面11上的力流向量(force flux vectors)的集中。

如上所述，由於在根據本發明的轉接聯接器1中，壓縮力通過平坦的正面11以及增加的墊圈12而傳遞到機械連接於轉接聯接器1的中心緩衝自動車鉤的車鉤殼體上，圖2所示的本發明的轉接聯接器1的優選實施方式具有金屬結構的前板2，該前板2可拆卸地連接於纖維複合材料的聯接器殼體10的正面11。該金屬結構的前板2允許傳導到轉接聯接器1的聯接器殼體10中的壓縮力有效地分佈到較大的表面上，以防止聯接器殼體10的正面區域中的力流向量(force flux vector)的集中。

由圖1所示具體可以看到，轉接聯接器1的纖維複合材料的聯接器殼體10也可以同樣包括與聯接器殼體10一體的纖維複合材料結構的正面11。所述正面11優選地包括通道14，以接收機械連接於轉接聯接器1的中心緩衝自動車鉤的鉤環。在圖1的轉 接聯接器1的聯接器殼體10的正面11上，還形成有纖維複合材料結構的錐體15，該錐體15鄰近於設置在聯接器殼體10的正面11上的通道14。

因此，轉接聯接器1的正面11的外形輪廓與中心緩衝自動車鉤的鉤頭的外形輪廓相適應。

如圖3a所示，在與聯接器殼體10的正面11相反的轉接聯接器1的端部上配置有鉤軛16，該鉤軛16能夠插入螺旋式車鉤的牽引鉤100，以將轉接聯接器1可拆卸地連接於所述螺旋式車鉤。為此，纖維複合材料的聯接器殼體10包括凹口17，該凹口17在與正面11相反的端部上沿轉接聯接器1的縱向軸線延伸。配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16容納在該凹口17中，並固定連接於纖維複合材料的聯接器殼體10，尤其是通過粘接劑來固定連接於聯接器殼體10。

形成鉤軛16的所述插入件(例如金屬插入件)獨立顯示在圖5a中，該插入件具有U形橫截面，從而插入到所述凹口17內的插入部件形成沿轉接聯接器1的縱向軸線延伸的凹槽18。如圖1和圖2所示，螺旋式車鉤的牽引鉤100能夠插入到凹槽18中。

對於圖5a所示的形成鉤軛16的插入件，可選擇地的是，還可以想到的是，通過配置為完全由CFP製成的插入件的兩個支撐結構來形成所述鉤軛。在該鉤軛的兩端可以結合有金屬襯套，並在該鉤軛的兩端壓入銷，以將所述兩個支撐結構連接在一起。這些銷的位於兩個支撐結構之間的中心部分較厚，並且與所述支撐結構橫向平齊。朝向正面傾斜的一側可以連接(例如焊接)有半殼形狀的金屬件，以作為衝擊保護件。

配置在轉接聯接器1的後端上的鉤軛16還包括牽引鉤銷19，該牽引鉤銷19橋接沿轉接聯接器1的縱向方向延伸的凹槽18，並 將配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16的翼緣部分16.1和16.2連接起來。圖5b單獨顯示牽引鉤銷19。優選地，該牽引鉤銷19具有金屬結構，並固定連接到配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16上。

相反地，通過圖中顯示的轉接聯接器1，一方面牽引鉤銷19和另一方面配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16均可以設置為獨立的部件。

通過設置在轉接聯接器1的後端並從而連接牽引鉤銷19的鉤軛16，在轉接聯接器1工作過程中產生的牽引力和壓縮力從螺旋式車鉤的牽引鉤100傳遞到纖維複合材料的聯接器殼體10上，因此使得螺旋式車鉤的牽引鉤100插入到配置在轉接聯接器1的後端上的凹槽18中。為了防止在載荷傳遞到纖維複合材料的聯接器殼體10上時出現力的峰值，配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16的翼緣部分16.1和16.2配置得相對較寬，並且該翼緣部分16.1和16.2粘接平貼到纖維複合材料的聯接器殼體10上。

因此，優選地，配置在纖維複合材料的聯接器殼體10的後端上的凹口17具有相應的圓形形狀，以確保力流向量在配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16和纖維複合材料的聯接器殼體10之間的過渡部位處盡可能連續的進展。

如上所述，配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16通過翼緣部分16.1和16.2的表面而材料連接於(特別是粘接於)聯接器殼體10的纖維複合材料上。除了該材料連接之外，如圖所示的本發明的轉接聯接器1的實施方式還形成有過盈連接(positive connection)。具體地說，在配置為插入件(例如金屬插入件(參見圖5a))的鉤軛16的各個翼緣部分16.1和16.2的外表面上形成有或設置有套筒形件20。這些套筒形件20均過盈配合地容納在 設置於纖維複合材料的聯接器殼體10的相應的水準鑽孔21內(參見圖3a)。

上述牽引鉤銷19延伸穿過配置為插入件(例如金屬插入件)的鉤軛16的套筒形件20。該牽引鉤銷19的各個端部分別通過加強件22(具體為螺母)相應地進行固定，以防止牽引鉤銷19脫離水準鑽孔21，並防止分別與容納在水準鑽孔21內的鉤軛16的套筒形件20分離。

允許芯件6相對於聯接器殼體10旋轉的鉤鎖5的垂直主銷8單獨顯示在圖6b中。主銷8以類似的方式連接於纖維複合材料的聯接器殼體10上。具體地說，圖示的本發明的轉接聯接器1的優選實施方式中所設置的套筒形件23優選具有金屬結構，鉤鎖5的垂直主銷8引導穿過該套筒形件23，並且該套筒形件23容納在纖維複合材料的聯接器殼體10的垂直鑽孔24內。圖6a單獨地顯示優選地配置為插入件(例如金屬插入件)的套筒形件23。

圖6a和圖3a直接結合起來顯示，設置在聯接器殼體10上並沿主銷8的縱向方向延伸的鑽孔24的周沿區域優選地成形為加厚部26，從而套筒形件23具有支撐在所述加厚部26上的朝外突出的凸緣27。

採用套筒形件20和23來容納牽引鉤銷19和主銷8所實現的效果在於，分別從主銷8和牽引鉤銷19傳遞到纖維複合材料的聯接器殼體10上的力將被引導到纖維複合材料的盡可能最大的表面區域上。因此，力會傳遞到纖維複合材料上盡可能大的區域上，從而特別能夠防止在受到施加的力的影響的部位上形成力流向量的集中。

如上所述，上述效果優選以如下方式得到增強，即對設置在纖維複合材料的聯接器殼體10上的鑽孔21和24的周沿區域相應 地進行加強。優選地，設置在聯接器殼體10上的所述鑽孔21和24的周沿區域上的這些加厚部25和26相對於受到施加的力影響的部位對稱配置。

從圖1和圖2所示可以注意到的是，儘管纖維複合材料的聯接器殼體10是圓形的，但該纖維複合材料的聯接器殼體10具有與由金屬製成的聯接器殼體10相適應的整體形狀。通過該方式，本發明的轉接聯接器1的結構尺寸基本對應于傳統的金屬轉接聯接器的尺寸，從而不會超出使用轉接聯接器1所規定的空間要求。纖維複合材料的聯接器殼體10的圓形形狀用於防止尖銳邊緣的彎曲、褶皺等。因此，在形成纖維複合材料的聯接器殼體10時，可以沿著預期的力流向量定位所述纖維，從而能夠避免在方向上的突然尖銳邊緣變化。這種在方向上的變化會導致纖維的缺口效應，並導致結構失效。

特別地，將纖維複合材料的聯接器殼體10內的纖維沿預先計算的力流向量進行設置，從而使得所述纖維能夠抵抗該纖維所受到的力。由於沿預先計算的力流向量設置纖維能夠形成三維纖維方向。因此，優選地，按層配置所述聯接器殼體10的壁，並在各個層內實現理想的纖維方向。這樣設置因此實現了特定的纖維結構，該纖維結構設計為使得轉接聯接器1的轉接器殼體10保持適於預期載荷的性能。因此，優選地，選擇准各向同性(quasi-isotopic)的纖維結構，例如採用沿牽引方向和壓縮方向具有相同量級的纖維部件。

在纖維複合材料的聯接器殼體10的該設計中，優選地，採用連續纖維形式的碳纖維。所謂的前體(precursor)用於製造這種連續的纖維，即通過一種高碳含量的聚合物開始進行製造，該高碳含量的聚合物能夠相對容易地紡織成連續的纖維，然後將在後續 的高溫分解步驟中轉化為碳纖維。一般而言，碳纖維包括連續的平行細絲，在技術術語上也稱作“粗紗”。

原則上，可以想到各種不同的工藝來製造由纖維複合材料製成的聯接器殼體10。但是，特別適於製造聯接器殼體10的工藝是所謂的特製纖維佈置(Tailored Fiber Placement(TFP))工藝，在該工藝中，纖維被固定縫合到平坦的襯底上，例如玻璃纖維或碳纖維紡織材料。所述固定可以通過多種不同的縫合線材料來實現。

詳細而言，在製造纖維複合材料的聯接器殼體10的過程中，優選地，採用TFP方法將碳纖維沿預先計算的路徑設置為近似於網的形狀，該預先計算的路徑對應於計算的力流向量。儘管由於通過纖維複合材料製成的聯接器殼體10具有相對複雜的三維形狀，但是與由金屬製成的聯接器殼體10的形狀類似，即使TFP工藝也不能避免使得連續的碳纖維設置有相對狹小的曲率半徑，特別是在聯接器殼體10的前部區域和後部區域更是如此。在狹小的曲率半徑處，粗紗傾向於在彎曲區域纏繞或直立上翹。位於定位路徑的內曲線上的細絲將不得不朝向外曲線彎曲或張開。但是，加強纖維的剛度不允許與所述細絲的拉伸強度和壓縮強度有關的任何縱向補償，這將會導致結構強度的削弱。

為此，優選地，所述纖維複合材料的聯接器殼體10形成為旋轉體，其中連續的碳纖維佈置成環。由於在本發明的轉接聯接器1中，力不會直接作用到纖維複合材料的聯接器殼體10上，而是作用到相對較大的插入件(例如金屬插入件)16、20和23上，因此這能夠有效地防止載荷分佈到傳遞力的較大區域上並總是轉移到足夠數量的載荷承受纖維上。

本發明並不局限於以上參照附圖描述的實施方式。因此，例 如還可以想到的是，除了聯接器殼體10之外，轉接聯接器1的其他部件也可以通過纖維複合材料或混合結構來實現。例如，在聯接器殼體10的正面11上可以配置有夾持部件，夾持部件同樣可以由纖維複合材料製成，並與所述纖維複合材料的聯接器殼體10形成為一體。

另一方面，還可以想到的是，將所述鉤鎖的鉤環7配置為混合結構，其中，鉤環7受到力影響的的區域配置為插入件(例如金屬插入件)，同時其餘區域採用纖維複合材料。

1‧‧‧轉接聯接器

2‧‧‧前板

5‧‧‧第一連接機構/鉤鎖

6‧‧‧芯件

7‧‧‧鉤環

8‧‧‧主銷

10‧‧‧聯接器殼體

11‧‧‧正面

12‧‧‧墊圈

13‧‧‧邊緣

14‧‧‧通道

15‧‧‧錐體

16‧‧‧第二連接機構/鉤軛

16.1，16.2‧‧‧翼緣

17‧‧‧凹口

18‧‧‧凹槽

19‧‧‧牽引鉤銷

20，23‧‧‧套筒形件

21‧‧‧水準鑽孔

22‧‧‧加強件

24‧‧‧鑽孔

25，26‧‧‧加厚部

27‧‧‧凸緣

100‧‧‧牽引鉤

下面參照附圖描述根據本發明的轉接聯接器的優選實施方式，所示附圖如下：圖1 是根據本發明第一實施方式的轉接聯接器的立體圖；圖2 是根據本發明的轉接聯接器的另一實施方式的立體圖；圖3a 是根據本發明一種實施方式的設置有插入件的轉接聯接器的聯接器殼體的後部的立體圖；圖3b 是根據圖3a的聯接器殼體的前視立體圖；圖4 是根據本發明一種實施方式的未設置插入件的轉接聯接器的聯接器殼體的後部的立體圖；圖5a 是設置為用於根據例如圖4的聯接器殼體中的插入件的鉤軛的立體圖；圖5b 是用於根據例如圖4的聯接器殼體中的牽引鉤銷的立體圖；圖6a 是從配置為插入件(例如金屬插入件)的套管形件的上方和下方觀察的立體圖，所述插入件用於接收根據例如圖4的聯接器殼體中的主銷；圖6b 是用於根據例如圖4的聯接器殼體中的主銷的立體圖；圖7 顯示根據本發明的一種實施方式的轉接聯接器的混合結構 的鉤環的實施方式。

7‧‧‧鉤環

8‧‧‧主銷

10‧‧‧聯接器殼體

12‧‧‧墊圈

13‧‧‧邊緣

16‧‧‧第二連接機構/鉤軛

18‧‧‧凹槽

19‧‧‧牽引鉤銷

23‧‧‧套筒形件

27‧‧‧凸緣

100‧‧‧牽引鉤

Claims (20)

1. 一種用於轉接不同設計型式的車鉤的轉接聯接器(1)，其中，該轉接聯接器(1)包括：第一連接機構(5)，該第一連接機構(5)用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於第一車鉤；第二連接機構(16)，該第二連接機構(16)用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於第二車鉤；以及聯接器殼體(10)，該聯接器殼體(10)用於將所述第一連接機構(5)連接於所述第二連接機構(16)，其特徵為，所述聯接器殼體(10)由纖維複合材料形成，特別是碳纖維複合材料，並且所述聯接器殼體(10)具有與配置有金屬結構的聯接器殼體的轉接聯接器相適應的形狀，其中所述聯接器殼體(10)具有用於抵抗其所承受的應力載荷的堅固的纖維結構；其中為了將牽引力和壓縮力傳導到所述聯接器殼體(10)上，所述第一連接機構(5)和/或第二連接機構設計為插入件，並容納在所述聯接器殼體(10)中且固定連接於所述聯接器殼體(10)。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的轉接聯接器，其中，所述聯接器殼體(10)具有特定的纖維結構，該纖維結構通過所述第一連接機構(5)和/或所述第二連接機構(16)使得傳導到所述聯接器殼體(10)上的壓縮載荷偏轉，以使得該壓縮載荷的至少一部分被所述碳纖維加強材料作為拉伸載荷吸收。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的轉接聯接器，其中，所述聯接器殼體(10)包括拉伸纖維區域或壓縮纖維區 域，該拉伸纖維區域或壓縮纖維區域在空間上至少部分地彼此分離，並且結合在所述碳纖維複合材料中，其中通過所述第一連接機構和/或第二連接機構(5，16)傳導到所述聯接器殼體(10)中的拉伸載荷基本上由所述拉伸纖維區域吸收，通過所述第一連接機構和/或第二連接機構(5，16)傳導到所述聯接器殼體(10)中的壓縮載荷基本上由所述壓縮纖維區域吸收。
4. 根據申請專利範圍第2項所述的轉接聯接器，其中，所述聯接器殼體(10)包括拉伸纖維區域或壓縮纖維區域，該拉伸纖維區域或壓縮纖維區域在空間上至少部分地彼此分離，並且結合在所述碳纖維複合材料中，其中通過所述第一連接機構和/或第二連接機構(5，16)傳導到所述聯接器殼體(10)中的拉伸載荷基本上由所述拉伸纖維區域吸收，通過所述第一連接機構和/或第二連接機構(5，16)傳導到所述聯接器殼體(10)中的壓縮載荷基本上由所述壓縮纖維區域吸收。
5. 根據申請專利範圍第4項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述第一連接機構(5)具有鉤鎖，該鉤鎖用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於中心緩衝車鉤的鉤頭上，以及其中，所述第二連接機構(16)具有鉤軛，該鉤軛能夠插入到螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤的牽引鉤(100)中，用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤的鉤頭。
6. 根據申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述第一連接機構(5)具有鉤鎖，該鉤鎖用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於中心緩衝車鉤的鉤頭上，以 及其中，所述第二連接機構(16)具有鉤軛，該鉤軛能夠插入到螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤的牽引鉤(100)中，用於將所述轉接聯接器(1)可拆卸地連接於螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤的鉤頭。
7. 根據申請專利範圍第5項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述壓縮纖維區域配置為結合在所述碳纖維複合材料中的壓縮弦，該壓縮弦從所述聯接器殼體(10)的牽引側正面延伸到所述鉤軛的接收壓縮載荷的區域，以及其中，所述拉伸纖維區域配置為結合在所述碳纖維複合材料中的牽引弦，該拉伸弦將所述鉤鎖的主銷與所述鉤軛的接收拉伸載荷的區域連接。
8. 根據申請專利範圍第6項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)在其錐形端的水準縱向截面具有錐形或漏斗形輪廓，並且該聯接器殼體配置有沿所述轉接聯接器(1)的縱向軸線延伸的凹口(17)，並且其中，配置為插入件的鉤軛(16)容納在設置於所述聯接器殼體的錐形端上的所述凹口(17)內並連接於所述聯接器殼體(10)。
9. 根據申請專利範圍第7項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)在其錐形端的水準縱向截面具有錐形或漏斗形輪廓，並且該聯接器殼體配置有沿所述轉接聯接器(1)的縱向軸線延伸的凹口(17)，並且其中，配置為插入件的鉤軛(16)容納在設置於所述聯接器殼體的錐形端上的所述凹口(17)內並連接於所述聯接器殼體(10)。
10. 根據申請專利範圍第6項所述的轉接聯接器(1)，其中，配置為插入件的所述鉤軛(16)包括基本平行的兩個翼 緣部分(16.1，16.2)，該兩個翼緣部分(16.1，16.2)與所述聯接器殼體(10)對齊地固定連接，並且其中還設置有牽引鉤銷(19)，該牽引鉤銷(19)連接配置為插入件的所述鉤軛(16)的兩個翼緣部分(16.1，16.2)，優選地，在該兩個翼緣部分的自由端部連接該兩個翼緣部分(16.1，16.2)，並且所述牽引鉤銷設計為將牽引力或壓縮力從螺旋式車鉤或美國鐵路協會標準車鉤的牽引鉤(100)傳遞到配置為插入件的所述鉤軛(16)。
11. 根據申請專利範圍第10項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述牽引鉤銷(19)配置為獨立於配置為插入件的所述鉤軛(16)，並同軸地容納在設置於配置為插入件的所述鉤軛(16)的兩個翼緣部分(16.1，16.2)上的鑽孔內。
12. 根據申請專利範圍第11項所述的轉接聯接器(1)，其中，配置為插入件的所述鉤軛(16)包括兩個套筒形件(20)，該兩個套筒形件(20)與配置為插入件的所述鉤軛(16)的兩個翼緣部分(16.1，16.2)上的鑽孔同軸，該兩個套筒形件(20)容納在設置於所述聯接器殼體(10)上的水準鑽孔(21)內，其中所述牽引鉤銷(19)一方面延伸穿過所述鉤軛(16)的兩個套筒形件(20)，另一方面延伸穿過設置在所述聯接器殼體(10)上的水準鑽孔(21)。
13. 根據申請專利範圍第12項所述的轉接聯接器(1)，其中，延伸穿過所述聯接器殼體(10)的所述鑽孔(21)的周沿區域配置為加厚部(25)。
14. 根據申請專利範圍第4項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述鉤鎖(5)包括連接有鉤環(7)的芯件(6)，所述鉤環(7)通過垂直延伸的主銷(8)而能夠相對於所述聯接 器殼體(10)樞轉，並且其中，所述主銷(8)的上端部和/或下端部分別安裝在配置為插入件的套筒形件(23)內，其中配置為插入件的所述套筒形件(23)設置在鑽孔(24)內，該鑽孔(24)設置在所述聯接器殼體(10)並沿所述主銷的縱向方向延伸，並且所述套筒形件(23)固定連接於所述聯接器殼體(10)。
15. 根據申請專利範圍第14項所述的轉接聯接器(1)，其中，設置在所述聯接器殼體(10)並沿所述主銷(8)的縱向方向延伸的所述鑽孔(24)的周沿區域配置為加厚部(26)，並且其中，所述套筒形件(23)具有支撐在所述加厚部(26)上的向外突出的凸緣(27)。
16. 根據上述申請專利範圍第1項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)在所述第一連接機構和/或所述第二連接機構(5，16)具有正面(11)，該正面(11)具有寬且平的邊緣(13)以及額外連附於該邊緣(13)的墊圈(12)。
17. 根據申請專利範圍第16項所述的轉接聯接器(1)，該轉接聯接器(1)還包括前板(2)，尤其是金屬結構的前板，該前板可拆卸地連接於所述聯接器殼體(10)的所述正面(11)。
18. 根據申請專利範圍第16項或第17項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)包括由纖維複合材料製成的夾持部件，該夾持部件固定連接於所述聯接器殼體(10)的所述正面(11)，尤其是形成在所述聯接器殼體(10)的正面(11)。
19. 根據申請專利範圍第16項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)的正面(11)上形成有通道(14)和錐體(15)，所述通道(14)用於接收中心緩衝自動車鉤的 鉤環，所述錐體由纖維複合材料製成並與所述通道(14)間隔開。
20. 根據申請專利範圍第1項所述的轉接聯接器(1)，其中，所述聯接器殼體(10)至少部分地形成為旋轉體。