Соединительное устройство и способ преобразования энергии
Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта, в частности к соединительным устройствам тележек, а также к способам гашения энергии при помощи подобных устройств. Устройство содержит деформирующийся элемент и части с соединительной вилкой и проушиной. Деформирующийся элемент содержит стержень, стопорный элемент и соединительную пластину. При перемещении пластины вдоль стержня выполняется деформация стержня. Путь перемещения пластины ограничен стопорным элементом. Причем стопорный элемент, по меньшей мере, частично соединен с вилкой и/или проушиной. Снижается масса соединительного устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Настоящее изобретение относится к соединительному устройству для тележки, содержащему по меньшей мере один деформирующийся элемент, а также к способу преобразования энергии при помощи тележки, содержащей соединительное устройство.
Соединительные устройства для тележек в общем известны из уровня техники. Например, в документе EP 1 884 434 B1 описано соединительное устройство для шарнирного соединения кузовов двух смежных вагонов железнодорожного транспортного средства, в частности во взаимодействии с тележкой.
В документе WO 2016/139596 A1 описан энергопоглощающий элемент, содержащий два параллельных стержня, на которых расположены режущие инструменты. При приложении усилия к стержню через упорный элемент режущие инструменты снимают стружку с указанного стержня.
Известные соединительные устройства с деформирующимися элементами для преобразования энергии движения в случае аварии обычно имеют большой вес. Кроме того, преобразование энергии в ходе деформации деформирующегося элемента трудно задать или управлять им заранее.
Целью настоящего изобретения является предоставление усовершенствованного соединительного устройства и способа преобразования энергии. В частности, целью является предоставление соединительного устройства, имеющего небольшой вес.
Согласно настоящему изобретению цель достигается при помощи соединительного устройства для тележки, содержащего по меньшей мере один деформирующийся элемент, при этом деформирующийся элемент содержит по меньшей мере один стержень и соединительную пластину, причем соединительная пластина расположена на стержне, при этом стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент; соединительная пластина может перемещаться по стержню в продольном направлении указанного стержня, при этом, в случае перемещения соединительной пластины по стержню, в отношении деформирующегося элемента может выполняться работа деформации; и при этом путь перемещения соединительной пластины по стержню ограничен стопорным элементом. Кроме того, согласно настоящему изобретению указанная цель достигается при помощи способа преобразования энергии посредством соединительного устройства для тележки, отличающегося тем, что это соединительное устройство содержит по меньшей мере один деформирующийся элемент, при этом деформирующийся элемент содержит по меньшей мере один стержень и соединительную пластину, и причем стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент; соединительную пластину перемещают по стержню в продольном направлении указанного стержня, при этом в случае перемещения соединительной пластины по стержню в отношении деформирующегося элемента может быть выполнена работа деформации; и при этом путь перемещения соединительной пластины по стержню ограничен стопорным элементом. Дополнительные преимущественные варианты осуществления можно получить из следующего описания, фигур и зависимых пунктов формулы изобретения. Однако характерные признаки описанных вариантов осуществления ими не ограничиваются и могут быть соединены друг с другом и с другими признаками с образованием дополнительных вариантов осуществления.
Предоставлено соединительное устройство для тележки, содержащее по меньшей мере один деформирующийся элемент, при этом деформирующийся элемент содержит по меньшей мере один стержень и соединительную пластину, при этом соединительная пластина расположена так, что она может перемещаться по стержню. Стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент. Соединительная пластина может перемещаться по стержню в продольном направлении указанного стержня, при этом, в случае перемещения соединительной пластины по стержню, в отношении деформирующегося элемента может выполняться работа деформации, и при этом путь перемещения соединительной пластины по стержню ограничен стопорным элементом.
В частности, соединительная пластина может по меньшей мере частично перемещаться в продольном направлении стержня посредством приложения усилия. В одном варианте осуществления предусматривается, что, в случае приложения усилия к соединительной пластине, передача усилия может по меньшей мере частично выполняться от соединительной пластины непосредственно в стержень.
В одном варианте осуществления соединительная пластина содержит по меньшей мере один режущий инструмент, при помощи которого при перемещении соединительной пластины по указанному стержню со стержня может быть удалена по меньшей мере одна стружка. В одном варианте осуществления передача усилия в стержень обеспечивается, начиная с соединительной пластины и продолжая через режущий инструмент. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что после перемещения соединительной пластины на максимальный путь перемещения, передача усилия в стержень обеспечивается, начиная с соединительной пластины и продолжая через режущий инструмент. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что после перемещения соединительной пластины на максимальный путь перемещения, передача усилия по меньшей мере частично обеспечивается, начиная с соединительной пластины и продолжая непосредственно в стержень. В одном варианте осуществления тележка представляет собой тележку Якобса.
В смысле настоящего изобретения «максимальный путь перемещения» представляет собой путь, на который соединительная пластина перемещается по стержню после аварии, после приложения максимального ожидаемого усилия или максимального ожидаемого импульса. В одном варианте осуществления максимальный путь перемещения нельзя точно определить заранее, поскольку, в частности, постоянное возрастание сопротивления перемещению не поддается точному определению заранее. В частности, на сопротивление перемещению по меньшей мере частично оказывает влияние сопротивление резанию. В отношении неопределенного максимального пути перемещения преимущественным является то, что, в случае приложения к соединительной пластине усилия или импульса, превышающего ожидаемое приложенное усилие или импульс, будет по-прежнему происходить перемещение и, соответственно, деформация деформирующегося элемента. Таким образом, преобразование энергии будет по-прежнему по меньшей мере частично происходить даже при почти полном исчерпании мощностей для преобразования энергии.
Относительно варианта осуществления, известного из уровня техники, в частности из документа WO 2016/139536 A1, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно имеет значительно более компактную форму. Для оснащения соединительного устройства деформирующимся элементом требуется меньше отдельных компонентов. В частности за счет этого уменьшается вес по сравнению с решениями, известными из уровня техники. Кроме того, в варианте осуществления, предложенном в документе WO 2016/139536 A, для обеспечения полного предотвращения удара режущих инструментов об установочную пластину требуется значительно более длинный стержень. При ударе режущих инструментов об установочную пластину в случае аварии или приложения большого усилия возникнут пиковые напряжения, которые сделают невозможным определение поведения соединительного устройства. Для сравнения, в частности за счет обеспечения на стержне материально связанного с ним стопорного элемента предложенное соединительное устройство обеспечивает регулировку деформации в случае приложения определенного усилия к соединительному устройству. В случае приложения чрезвычайно больших усилий, за счет соответствующего конструктивного исполнения стопорного элемента можно предпочтительно задать управляемую деформацию. В частности, можно с уверенностью предотвратить удар компонентов друг о друга, например режущего элемента об установочную пластину, соединительную вилку и/или соединительную проушину.
Соединительное устройство предпочтительно может быть расположено между двумя вагонами железнодорожного транспортного средства. Соединительная пластина предпочтительно также может быть расположена на вагоне. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что, в частности в случае аварии, усилие прикладывается от кузова вагона к соединительной пластине. В частности, для того чтобы произошло перемещение соединительной пластины по стержню, приложенное усилие должно составлять от по меньшей мере 400 кН до приблизительно 3000 кН.
Когда термин «приблизительно» используется в связи со значениями или диапазонами значений в пределах объема настоящего изобретения, под ним следует понимать область допустимых значений, которую специалисты в данной области техники считают обычной; в частности, предусматривается область допустимых значений ±20%, предпочтительно ±10%, более предпочтительно ±5%.
В одном варианте осуществления стержень конструктивно выполнен как стержень, работающий на растяжение, и/или стержень, работающий на сжатие. В дополнительном варианте осуществления стержень конструктивно выполнен в виде по меньшей мере частично полого стержня. В одном варианте осуществления стержень конструктивно выполнен в форме трубы. В частности, стержень имеет круглое поперечное сечение. В дополнительном варианте осуществления стержень конструктивно выполнен с по существу прямоугольным поперечным сечением.
Термин «по существу» указывает на область допустимых значений, приемлемую для специалистов в данной области техники с экономической и технической точек зрения, чтобы соответствующий признак по-прежнему был явным или реализованным как таковой.
Соединительная пластина предпочтительно содержит углубление. Кроме того, стержень предпочтительно проходит через это углубление. В дополнительном варианте осуществления соединительная пластина расположена на стержне при помощи посадки с натягом. Кроме того, стержень предпочтительно проходит через центр тяжести соединительной пластины.
Деформирующийся элемент содержит по меньшей мере одну соединительную пластину и стержень. В частности, соединительная пластина расположена на стержне таким образом, что, в случае приложения к соединительной пластине импульса или усилия, в частности в случае аварии, она перемещается по стержню.
Кроме того, соединительная пластина содержит по меньшей мере один режущий инструмент. В одном варианте осуществления соединительная пластина содержит от приблизительно 2 до приблизительно 20 режущих инструментов, более предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 8 режущих инструментов, более предпочтительно приблизительно 8 режущих инструментов. Режущий инструмент предпочтительно расположен таким образом, что при перемещении соединительной пластины по стержню со стержня может быть удалена стружка. В одном варианте осуществления стержень содержит углубление, например паз, с которым зацепляется режущий инструмент. Первоначальная толщина стружки может быть предпочтительно задана посредством глубины зацепления режущего инструмента с указанным углублением.
В случае приложения импульса или усилия соединительная пластина с режущим инструментом предпочтительно перемещается по стержню таким образом, что по меньшей мере режущий инструмент по меньшей мере деформирует материал стержня. При деформации материал стержня предпочтительно подвергается напряжению за пределами деформационной способности, за счет чего создается стружка. Стружка предпочтительно разрывается на отдельные тонкие слои. В дополнительном варианте осуществления стружка проходит поперек режущего инструмента, предпочтительно поперек кромки инструмента.
В одном варианте осуществления стопорный элемент конструктивно выполнен в материальном соединении со стержнем; в частности, стопорный элемент конструктивно выполнен как одно целое со стержнем. В дополнительном варианте осуществления стопорный элемент приварен к стержню. Стопорный элемент предпочтительно конструктивно выполнен как наваренный компонент, предпочтительно как наваренный кольцевой элемент. В дополнительном варианте осуществления стопорный элемент представляет собой часть стержня; в частности, стержень содержит стопорный элемент. Стопорный элемент предпочтительно является фрезерованным из заготовки стержня. В дополнительном варианте осуществления стопорный элемент представляет собой часть литого стержня.
Следует понимать, что в смысле настоящего изобретения термин «материально соединенные» обозначает, что материально соединенные компоненты выполнены как одно целое или соединены при помощи материального связывания, например при помощи сварки.
В одном варианте осуществления предусматривается, что посредством стопорного элемента может быть ограничен путь перемещения. Путь перемещения, в частности, представляет собой путь, который преодолевает соединительная пластина относительно стержня в случае аварии или в случае приложения к соединительной пластине импульса или усилия. В смысле настоящего изобретения под термином «путь перемещения» подразумевается максимальный путь перемещения. Путь перемещения предпочтительно представляет собой, например, линию между предусмотренным положением сборки соединительной пластины и стопорным элементом.
В одном варианте осуществления предусматривается, что путь перемещения составляет от приблизительно 5 см до приблизительно 60 см, предпочтительно от приблизительно 20 см до приблизительно 60 см, более предпочтительно от приблизительно 20 см до приблизительно 30 см.
В одном варианте осуществления после перемещения соединительной пластины по стержню на по существу максимальный путь перемещения преобразование энергии деформирующимся элементом по существу больше не обеспечивается. В частности, приложение импульса или усилия после перемещения соединительной пластины по стержню на по существу максимальный путь перемещения по существу непосредственно передается через соединительное устройство, предпочтительно непосредственно через стык соединительного устройства, следующему вагону.
Стопорный элемент предпочтительно ограничивает путь соединительной пластины на стержне. В одном варианте осуществления соединительная пластина входит в контакт со стопорным элементом после прохождения максимального пути перемещения.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что сопротивление резанию возрастает в направлении перемещения. За счет возрастания сопротивления резанию при продвижении соединительной пластины возрастает усилие, прикладываемое к стыку соединительного устройства. При помощи этого варианта осуществления преимущественно предотвращаются пиковые напряжения, которые могут приводить, например, к нежелательному разрыву в соединительном устройстве. В одном варианте осуществления предусматривается, что сопротивление резанию, в частности, непрерывно возрастает в направлении перемещения, и, таким образом, соединительный элемент не входит в контакт с заплечиком, предпочтительно независимо от усилия, приложенного к соединительному устройству.
Направление перемещения представляет собой направление, в котором соединительная пластина перемещается относительно стержня при условии приложения к соединительной пластине импульса или усилия, в частности в случае аварии.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что в стопорном элементе предусмотрено непрерывное или прерывистое увеличение окружности стержня в направлении перемещения. В одном варианте осуществления под увеличением протяженности в направлении перемещения следует понимать, что толщина материала стержня увеличивается в направлении перемещения. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что толщина материала увеличивается в направлении перемещения в обе, в частности расположенные противоположно, стороны стержня. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что толщина материала увеличивается в направлении перемещения в четыре стороны стержня. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что толщина материала увеличивается в направлении перемещения по всей его окружности, при этом, в частности, [sic] равномерно далее по окружности стержень предпочтительно конструктивно выполнен так, что толщина стружки увеличивается в направлении перемещения. Кроме того, в одном варианте осуществления стержень расширяется. В одном варианте осуществления, в котором стержень конструктивно выполнен в форме трубы, расширение предусматривается при условии соблюдения по существу соответствующей толщины материала.
В одном варианте осуществления увеличение окружности представляет собой увеличение радиуса в направлении перемещения. В дополнительном варианте осуществления увеличение окружности представляет собой, в частности, зеркально-симметричное расширение стержня, или накопление материала. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что увеличение окружности включает расширение в по меньшей мере две стороны. Сегмент, относящийся к увеличению окружности, особенно предпочтительно расположен в области пути резания режущего инструмента.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что стопорный элемент содержит на стержне по меньшей мере один заплечик. В одном варианте осуществления заплечик представляет собой по существу ступенчатое увеличение окружности в продольном направлении, предпочтительно в направлении перемещения по стержню.
В дополнительном варианте осуществления переходная область содержит по меньшей мере два, предпочтительно четыре, расширения в противоположные стороны. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение заплечика представляет собой по существу горизонтальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение заплечика представляет собой по существу вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение заплечика представляет собой по существу горизонтальное и вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение заплечика представляет собой расширение по существу по всей окружности с учетом предполагаемого применения.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что стопорный элемент содержит по меньшей мере частично коническую, пирамидальную или радиальную переходную область. Переходная область представляет собой утолщение, или расширение, стержня, в частности противодействующее режущему элементу за счет возрастающего сопротивления резанию. В одном варианте осуществления переходная область проходит на от приблизительно 0,5 см до 20 см, предпочтительно на от приблизительно 2 см до приблизительно 15 см, более предпочтительно на от приблизительно 4 см до приблизительно 10 см, более предпочтительно на от приблизительно 0,1 см до приблизительно 0,5 см, в частности, в направлении перемещения, предпочтительно на стержне. В дополнительном варианте осуществления переходная область протягивается от участка стержня с максимальной окружностью противоположно направлению перемещения. В дополнительном варианте осуществления переходная область протягивается по меньшей мере частично в сегменте, связанном с соединительной вилкой и/или соединительной проушиной. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что переходная область расположена по меньшей мере частично на стержне.
В переходной области предпочтительно возрастает сопротивление резанию, противодействующее режущему инструменту при перемещении соединительной пластины по стержню. В одном варианте осуществления возрастание сопротивления резанию является непрерывным и/или скачкообразным. В одном варианте осуществления переходная область конструктивно выполнена как равномерно увеличивающаяся, в частности, в форме конуса или пирамиды. В дополнительном варианте осуществления переходная область является волнистой, предпочтительно с увеличивающейся и уменьшающейся толщиной материала стержня. В дополнительном варианте осуществления переходная область содержит один или несколько заплечиков. В дополнительном варианте осуществления переходная область имеет радиус; в частности переходная область образует дугу окружности в продольном направлении стержня. В дополнительном варианте осуществления переходная область содержит по меньшей мере два, предпочтительно четыре, расширения в противоположные стороны. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области представляет собой по существу горизонтальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области представляет собой по существу вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области представляет собой по существу горизонтальное и вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области представляет собой расширение по существу по всей окружности с учетом предполагаемого применения. Сопротивление резанию особенно предпочтительно непрерывно и/или скачкообразно возрастает таким образом, что соединительная пластина не ударяется о заплечик в случае максимального ожидаемого импульса или максимального ожидаемого усилия, приложенного к указанной соединительной пластине, или соединительная пластина не достигает расположенного выше всех сегмента заплечика. В одном варианте осуществления максимальное ожидаемое приложенное усилие составляет от приблизительно 10 000 кН до 15 000 кН.
В переходной области предпочтительно возрастает сопротивление резанию. Переходная область предпочтительно конструктивно выполнена таким образом, что соединительная пластина останавливается на заплечике, в частности в случае приложения к указанной соединительной пластине максимального ожидаемого импульса или максимального ожидаемого усилия. В дополнительном варианте осуществления соединительная пластина входит в контакт с переходной областью или стержнем или останавливается на них. В одном варианте осуществления предусматривается, что соединительная пластина вклинивается или противодействует возрастающему сопротивлению в переходной области. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что соединительная пластина и/или переходная область пластически и/или упруго деформируются в случае перемещения.
Переходная область предпочтительно конструктивно выполнена таким образом, что в случае приложения максимального ожидаемого усилия и/или импульса соединительная пластина не может переместиться дальше максимального пути перемещения. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что переходная область конструктивно выполнена таким образом, что дальнейшее перемещение соединительной пластины предусмотрено в случае приложения усилия и/или импульса, превышающего максимальное ожидаемое приложенное усилие и/или импульс. Сопротивление резанию предпочтительно непрерывно возрастает в направлении перемещения таким образом, что, в частности, путь дальнейшего перемещения не пропорционален увеличению усилия или импульса.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что на стержне расположено покрытие. Посредством покрытия изменяется сопротивление резанию, противодействующее режущему инструменту. Например, покрытие содержит материал, являющийся более мягким или более пластичным, чем материал стержня. Например, режущий инструмент сначала врезается в покрытие, которое в одном варианте осуществления содержит материал, являющийся более мягким, чем материал стержня, и в одном конструктивном исполнении режущий инструмент врезается в материал самого стержня через некоторое расстояние в направлении перемещения. В дополнительном варианте осуществления режущий инструмент вначале врезается в материал стержня и в одном конструктивном исполнении врезается в материал самого покрытия через некоторое расстояние в направлении перемещения. В дополнительном варианте осуществления режущий инструмент врезается только в покрытие.
В дополнительном варианте осуществления предпочтительно предусматривается, что покрытие содержит материал, отличающийся от материала стержня. В одном варианте осуществления труба содержит сталь, например, толщиной 1,5 мм (15 GA). В дополнительном варианте осуществления покрытие содержит сталь, например StOS, или литейный алюминиевый сплав, например AK20.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что твердость материала стержня и/или покрытия отличается в направлении перемещения. В одном варианте осуществления стержень и/или покрытие подвергают по меньшей мере локальной термической обработке, например посредством обработки током высокой частоты.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что соединительное устройство содержит часть с соединительной вилкой и часть с соединительной проушиной, которые, в частности, шарнирно соединены друг с другом соединительным болтом.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной вилкой и/или часть с соединительной проушиной содержит деформирующийся элемент. Деформирующийся элемент части с соединительной проушиной предпочтительно имеет конструктивное исполнение, отличающееся от исполнения деформирующегося элемента части с соединительной вилкой.
В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий заплечик, при этом часть с соединительной вилкой не содержит деформирующийся элемент. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий заплечик, при этом часть с соединительной проушиной не содержит деформирующийся элемент. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий заплечик, при этом часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий переходную область. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий заплечик, при этом часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий переходную область. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий заплечик, при этом часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий заплечик. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий переходную область, при этом часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий переходную область. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной проушиной содержит стопорный элемент, содержащий переходную область, при этом часть с соединительной вилкой не содержит деформирующийся элемент. В одном варианте осуществления предусматривается, что часть с соединительной вилкой содержит стопорный элемент, содержащий переходную область, при этом часть с соединительной проушиной не содержит деформирующийся элемент.
В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области части с соединительной вилкой представляет собой по существу горизонтальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной вилкой представляет собой по существу вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной вилкой представляет собой по существу горизонтальное и вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной вилкой представляет собой расширение по существу по всей окружности с учетом предполагаемого применения.
В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной проушиной представляет собой по существу горизонтальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной проушиной представляет собой по существу вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной проушиной представляет собой по существу горизонтальное и вертикальное расширение с учетом предполагаемого применения. В одном варианте осуществления предусматривается, что расширение переходной области или заплечика части с соединительной проушиной представляет собой расширение по существу по всей окружности с учетом предполагаемого применения.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что соединительная вилка и/или соединительная проушина соединена со стержнем в качестве одного целого. В частности, соединительная вилка и/или соединительная проушина материально соединена со стержнем.
В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что с соединительной вилкой и/или соединительной проушиной связан по меньшей мере один стопорный элемент. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что соединительная вилка и/или соединительная проушина по меньшей мере частично содержит по меньшей мере один стопорный элемент. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что по меньшей мере один стопорный элемент по меньшей мере частично соединен, в частности материально соединен, с соединительной вилкой и/или соединительной проушиной. В дополнительном варианте осуществления предусматривается, что по меньшей мере один стопорный элемент, в частности, непосредственно примыкает к соединительной вилке и/или соединительной проушине. В дополнительном варианте осуществления по меньшей мере один стопорный элемент и/или стержень, и/или соединительная проушина, и/или соединительная штанга [sic] конструктивно выполнены таким образом, что они соединяются материально. Преимуществом вышеперечисленных вариантов осуществления является получение весьма компактного и относительно легковесного варианта осуществления соединительного устройства.
Кроме того, предоставлен способ преобразования энергии при помощи тележки Якобса, содержащей вышеописанное соединительное устройство, при этом соединительное устройство содержит по меньшей мере один деформирующийся элемент, причем деформирующийся элемент содержит по меньшей мере один стержень и соединительную пластину. Стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент. Соединительную пластину могут перемещать по стержню в продольном направлении указанного стержня, при этом, при условии перемещения соединительной пластины по стержню, в отношении деформирующегося элемента может быть выполнена работа деформации; и при этом путь перемещения соединительной пластины по стержню ограничивают стопорным элементом.
Соединительную пластину предпочтительно перемещают по стержню посредством приложения усилия. В одном варианте осуществления предусмотрено, что в случае приложения усилия к соединительной пластине, передачу усилия обеспечивают от соединительной пластины непосредственно в стержень.
В одном варианте осуществления предусмотрено, что соединительная пластина содержит по меньшей мере один режущий инструмент, при этом соединительную пластину перемещают по стержню, и режущий инструмент удаляет со стержня по меньшей мере одну стружку. В дополнительном варианте осуществления предусмотрено, что усилие, прикладываемое к соединительной пластине, по меньшей мере частично передано в стержень через режущий инструмент. В частности, указанное усилие по меньшей мере частично прикладывают к стержню через режущий инструмент после полного перемещения соединительной пластины по пути перемещения. В дополнительном варианте осуществления усилие непосредственно прикладывают по меньшей мере частично от соединительной пластины к стержню после полного перемещения соединительной пластины по пути перемещения. В дополнительном варианте осуществления предусмотрено, что усилие, прикладываемое к соединительной пластине через режущий инструмент, по меньшей мере частично проведено в стержень, при этом после перемещения на максимальный путь перемещения усилие прикладывают непосредственно от соединительной пластины к стержню, в частности к заплечику стержня, на котором лежит соединительная пластина.
В одном варианте осуществления предусмотрено, что путь перемещения ограничен стопорным элементом. В дополнительном варианте осуществления соединительная пластина входит в контакт с заплечиком стопорного элемента. Одна часть поверхности соединительной пластины предпочтительно ударяется о заплечик. В одном варианте осуществления заплечик конструктивно выполнен таким образом, что расстояние между упорной поверхностью заплечика и соединительной пластиной в предусмотренном состоянии сборки соответствует максимальному пути перемещения соединительной пластины на стержне.
В дополнительном варианте осуществления предусмотрено, что сопротивление резанию для режущего инструмента скачкообразно и/или непрерывно изменяют посредством стопорного элемента.
В дополнительном варианте осуществления предусмотрено, что сопротивление резанию возрастает. В частности, режущему инструменту противодействует непрерывно или скачкообразно увеличивающаяся толщина материала.
В одном варианте осуществления режущий инструмент расположен в углублении, или пазе, на стержне. В случае приложения усилия или импульса к соединительной пластине режущий инструмент движется в направлении перемещения, при этом режущий инструмент удаляет, в частности, стружку. В одном варианте осуществления толщину материала стержня увеличивают в направлении перемещения таким образом, что режущий инструмент удаляет в направлении перемещения стружку с увеличивающейся толщиной.
Посредством удаления стружки предпочтительно контролируют преобразование энергии. При помощи предложенных устройства и способа можно по меньшей мере частично управлять преобразованием энергии в случае аварии.
Дополнительные преимущественные варианты осуществления следуют из приведенных ниже графических материалов. Однако представленные в графических материалах разработки не следует толковать как ограничивающие; скорее, описанные в них признаки могут быть скомбинированы друг с другом и с вышеописанными признаками с образованием дополнительных вариантов осуществления. Кроме того, следует отметить, что условные обозначения, указанные в описании фигур, не ограничивают объем охраны настоящего изобретения, но относятся только к примерным вариантам осуществления, представленным на фигурах. Одинаковые части или части, выполняющие одинаковую функцию, далее по тексту имеют одинаковые условные обозначения. На графических материалах:
на фиг. 1A представлено соединительное устройство до аварии;
на фиг. 1B представлено соединительное устройство после аварии;
на фиг. 2A представлено соединительное устройство до аварии в вертикальном продольном разрезе;
на фиг. 2B представлено соединительное устройство после аварии в вертикальном продольном разрезе;
на фиг. 3A представлено соединительное устройство до аварии в горизонтальном продольном разрезе;
на фиг. 3B представлено соединительное устройство после аварии в горизонтальном продольном разрезе;
на фиг. 4 представлен подробный вид области IV на фиг. 2B; и
на фиг. 5 представлен подробный вид области V на фиг. 3B.
На фиг. 1А и 1В представлено соединительное устройство 10 для тележки (не изображена), в частности для тележки Якобса. На фиг. 1А представлено соединительное устройство до аварии в обычном горизонтальном состоянии сборки. На фиг. 1В представлено то же соединительное устройство после аварии или после приложения усилия, максимально нагружающего деформирующиеся элементы 12, но не вызывающего разрушение соединительного устройства 10.
Соединительное устройство 10 содержит часть 32 с соединительной вилкой и часть 34 с соединительной проушиной. Часть 34 с соединительной проушиной содержит соединительную проушину 40, и часть 32 с соединительной вилкой содержит соединительную вилку 38. Соединительная вилка 38 и соединительная проушина 40 соединены друг с другом соединительным болтом и образуют стык. Часть 32 с соединительной вилкой содержит первую соединительную пластину 16.1, и часть с соединительной проушиной содержит вторую соединительную пластину 16.2. Соединительные пластины 16.1, 16.2 расположены на стержне 14.1 и 14.2 соответственно. По меньшей мере одна соединительная пластина 16, стержень 14 и режущий инструмент 18 образуют деформирующийся элемент 12. Соединительные пластины 16.1, 16.2 могут быть прикреплены к вагонам (не показаны) поезда. C нижней частью (не показана) тележки соединен шкворень 50.
На фиг. 2А и 2В представлено вертикальное продольное сечение через соединительное устройство, показанное на фиг. 1А и 1В. На фиг. 2А представлено соединительное устройство до аварии или в обычном состоянии сборки. На фиг. 2В представлено то же соединительное устройство после аварии или после приложения усилия, максимально нагружающего деформирующиеся элементы 12,1, 12.2, но не вызывающего разрушение соединительного устройства 10.
Соединительная проушина 40 расположена в соединительной вилке 38, при этом они соединены друг с другом шарнирным болтом 36. Соединительная проушина 40 материально соединена как одно целое со стержнем 14.2 и образует часть 34 с соединительной проушиной. Соединительная пластина 16.2 расположена на стержне 14.2 и совместно с ним образует деформирующийся элемент 12.2. Соединительная вилка 36 соединена как одно целое со стержнем 14.1 и образует часть 32 с соединительной вилкой. Соединительная пластина 16.1 расположена на стержне 14.1 и совместно с ним образует деформирующийся элемент 12.1. Стержни 12.1 и 12.2 конструктивно выполнены в виде полых стержней.
Когда соединительные пластины 16.1 и 16.2, представленные на фиг. 2А, движутся одна к другой в направлении 28 перемещения, в представленном варианте осуществления соединительная пластина 16.2 ограничена в ее движении заплечиком стопорного элемента 24.2 части 34 с соединительной проушиной, который образован в материальном соединении с соединительной проушиной 40 или стержнем 14.2. Как видно на фиг. 2В, при перемещении на максимальный путь 22 перемещения, представленный на фиг. 3А, соединительная пластина 16.2 входит в контакт с заплечиком 24.2. Когда соединительная пластина 16.2 находится в контакте с заплечиком 24.2, дополнительное усилие, прикладываемое к соединительной пластине 16.2, прикладывается непосредственно от соединительной пластины 16.2 к заплечику 24.2 или стержню 12.2.
На фиг. 3А и фиг. 3В представлено горизонтальное продольное сечение через соединительное устройство, показанное на фиг. 1А и фиг. 1В. На фиг. 3А представлено соединительное устройство до аварии или в обычном состоянии сборки. На фиг. 3В представлено то же соединительное устройство после аварии или после приложения усилия, максимально нагружающего деформирующиеся элементы 12,1, 12.2, но не вызывающего разрушение соединительного устройства 10. Разность длин 52 и 54 равна сумме двух максимальных путей 22 перемещения деформирующихся элементов 12.1 и 12.2.
На соединительных пластинах 16.1, 16.2 расположены, в частности прочно закреплены болтами, режущие инструменты 18. На фиг. 3А видно, что режущие инструменты 18 входят в зацепление с углублениями 56. При движении соединительной пластины 16.1 в направлении 28 движения (для ясности также не показано) движение соединительной пластины 16.1 ограничено стопорным элементом 24.1, материально соединенным с соединительной вилкой 36 или стержнем 14.1. В отличие от стопорного элемента 24.2, представленного на фиг. 2, стопорный элемент 24.1 не выполнен в форме заплечика, но вместо этого отличается непрерывно увеличивающейся толщиной материала стержня 14.1. Возрастающее сопротивление резанию противодействует режущему инструменту 18, и это сопротивление резанию ограничивает движение соединительной пластины 16.1. Максимальный путь 22 перемещения соединительной пластины 16.1 достигается, когда сопротивление резанию приблизительно является настолько большим, что, даже в случае аварии, приложения усилия к соединительной пластине недостаточно для снятия дополнительной стружки со стержня 12.1. После перемещения соединительной пластины 16.1 на максимальный путь 22 перемещения приложение усилия от соединительной пластины 16.1 к стержню 12.1 также выполняется через режущий инструмент 18.
На фиг. 2А и 2В в сочетании с фиг. 3А и 2В видно, что расширение стержня 12.2, образующее заплечик 24.2, образовано по существу только в вертикальном направлении. Кроме того, на фиг. 2А и 2В в сочетании с фиг. 3А и 2В видно, что расширение стержня 12.1, образующее переходную область 24.1, образовано по существу только в горизонтальном направлении.
На фиг. 4 представлен подробный вид области IV на фиг. 2В, из которого понятно, что соединительная пластина 16.2 входит в контакт со стопорным элементом 24.2, конструктивно выполненным в форме заплечика 26.
На фиг. 5 представлен подробный вид области V на фиг. 3В, из которого понятно, что соединительная пластина 16.1 содержит режущий инструмент 18, врезающийся в материал стержня 14.1 и снимающий стружку 20. Стопорный элемент 24.1 содержит переходную область 30, которая на показанном виде в разрезе по меньшей мере частично проходит по дуге окружности. Посредством переходной области 30 сопротивление резанию непрерывно возрастает, и, таким образом, движение соединительной пластины 16.1 на стержне 14.1 ограничивается, в частности без вхождения в контакт с заплечиком 26. В дополнительном варианте осуществления или в случае приложения определенного усилия или импульса соединительная пластина 16.1 входит в контакт с переходной областью 30 и, таким образом, сопротивление резанию возрастает.
1. Соединительное устройство (10) для тележки, содержащее по меньшей мере один деформирующийся элемент (12.1, 12.2), при этом деформирующийся элемент (12.1, 12.2) содержит по меньшей мере один стержень (14.1, 14.2) и соединительную пластину (16.1, 16.2), причем соединительная пластина (16.1, 16.2) расположена на стержне (14.1, 14.2), причем стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент (24.1, 24.2), при этом соединительная пластина (16.1, 16.2) может перемещаться по стержню в продольном направлении указанного стержня (14.1, 14.2), при этом в случае перемещения соединительной пластины (16.1, 16.2) по стержню (14.1, 14.2), в отношении деформирующегося элемента (12.1, 12.2) может выполняться работа деформации, и при этом путь (22) перемещения соединительной пластины (16.1, 16.2) по стержню (14.1, 14.2) ограничен стопорным элементом (24.1, 24.2), причем соединительное устройство (10) содержит часть (32) с соединительной вилкой и часть (34) с соединительной проушиной, при этом соединительная вилка (38) и/или соединительная проушина (40) материально соединена со стержнем (14.1, 14.2), причем соединительная вилка (38) и/или соединительная проушина (40), по меньшей мере, частично содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент (24.1, 24.2), при этом стопорный элемент (24.1, 24.2), по меньшей мере, частично материально соединен с соединительной вилкой (38) и/или соединительной проушиной (40).
2. Соединительное устройство (10) по п. 1, отличающееся тем, что соединительная пластина (16.1, 16.2) содержит по меньшей мере один режущий инструмент (18), посредством которого при перемещении соединительной пластины (16.1, 16.2) по указанному стержню (14.1, 14.2) со стержня (14.1, 14.2) может быть удалена по меньшей мере одна стружка (20).
3. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в стопорном элементе (24.1, 24.2) предусмотрено непрерывное или ступенчатое увеличение окружности стержня (14.1, 14.2) в направлении (28) перемещения.
4. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стопорный элемент (24.1, 24.2) конструктивно выполнен в форме заплечика (26) на стержне (14.1, 14.2).
5. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стопорный элемент (24.1, 24.2) содержит по меньшей мере частично коническую или радиальную переходную область (30).
6. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что на стержне (14.1, 14.2) расположено покрытие.
7. Соединительное устройство (10) по п. 6, отличающееся тем, что покрытие содержит материал, отличающийся от материала стержня (12.1, 12.2).
8. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что твердость материала стержня (14.1, 14.2) отличается в направлении (28) перемещения.
9. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что часть (32) с соединительной вилкой и/или часть (34) с соединительной проушиной содержит деформирующийся элемент (12.1, 12.2).
10. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что соединительная вилка (38) и/или соединительная проушина (40) соединена в качестве одного целого со стержнем (12.1, 12.2).
11. Соединительное устройство (10) по одному или нескольким из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стопорный элемент (24.1, 24.2) конструктивно выполнен в материальном соединении со стержнем (12.1, 12.2).
12. Способ преобразования энергии при помощи соединительного устройства для тележки, отличающийся тем, что соединительное устройство (10) содержит по меньшей мере один деформирующийся элемент (12.1, 12.2), при этом деформирующийся элемент (12.1, 12.2) содержит по меньшей мере один стержень (14.1, 14.2) и соединительную пластину (16.1, 16.2), причем стержень содержит по меньшей мере один стопорный элемент (24.1, 24.2), при этом соединительное устройство (10) содержит часть (32) с соединительной вилкой и часть (34) с соединительной проушиной, при этом соединительная вилка (38) и/или соединительная проушина (40) материально соединена со стержнем (14.1, 14.2), причем соединительная вилка (38) и/или соединительная проушина (40), по меньшей мере, частично содержит, по меньшей мере, один стопорный элемент (24.1, 24.2), и при этом стопорный элемент (24.1, 24.2), по меньшей мере, частично материально соединен с соединительной вилкой (38) и/или соединительной проушиной (40), при этом соединительную пластину (16.1, 16.2) могут перемещать по стержню в продольном направлении указанного стержня (14.1, 14.2), при этом в случае перемещения соединительной пластины (16.1, 16.2) по стержню (14.1, 14.2), в отношении деформирующегося элемента (12.1, 12.2) может быть выполнена работа деформации, и при этом путь (22) перемещения соединительной пластины (16.1, 16.2) на стержне (14.1, 14.2) ограничен стопорным элементом (24.1, 24.2).
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что в случае приложения усилия к соединительной пластине (16.1, 16.2) передачу усилия обеспечивают от соединительной пластины (16.1, 16.2) непосредственно в стержень.
14. Способ по одному или нескольким из пп. 12 или 13, отличающийся тем, что соединительная пластина (16.1, 16.2) содержит по меньшей мере один режущий инструмент (18), при этом соединительную пластину (16.1, 16.2) перемещают по стержню (14.1, 14.2), и режущий инструмент (18) удаляет со стержня (14.1, 14.2) по меньшей мере одну стружку (20).
15. Способ по одному или нескольким из пп. 12-14, отличающийся тем, что сопротивление резанию для режущего инструмента (18) скачкообразно и/или непрерывно изменяют посредством стопорного элемента (24.1, 24.2).
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что сопротивление резанию возрастает.
