ПРОТИВОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО
DAMPER

Данное изобретение относится к противоударному устройству, в частности, для применения в качестве дополнительной необратимой ступени защиты от удара вместе с конструктивным элементом для передачи усилия.
Известно использование для защиты повреждений наружной обшивки судна при аварийных маневрах, а также при нахождении у причальной стенки так называемых кранцев. При этом обычно выполняющий функцию защитного тела кранец расположен между судном и причальной стенкой, так что он служит, с одной стороны, в качестве амортизатора и, с другой стороны, в качестве распорки для предотвращения трения корпуса судна. Для больших судов применяют, как правило, самостоятельно установленные кранцы, которые являются составляющей частью причала. Такие выполненные в виде составляющей части причала кранцы могут быть выполнены в определенной степени упругими, чтобы они могли в определенной степени компенсировать движения судна при причаливании или при волнении.
Однако при превышении упругой демпфирующей способности используемого кранца существует опасность повреждения наружной обшивки судна, поскольку возникающая, например, при не заторможенном ударе судна в причальную стенку энергия удара воздействует без амортизации на наружную обшивку судна. Для предотвращения в этом сценарии повреждения наружной обшивки судна можно предусматривать необратимо действующее противоударное устройство, которое при превышении демпфирующей способности используемого кранца срабатывает и затем поглощает, по меньшей мере, часть возникающей энергии удара или, соответственно, преобразует в работу деформации и тепло.
Обычно, амортизация ударных усилий и эффективное поглощение возникающей при соударении энергии удара является проблемой, в частности, при движущемся объекте, когда на основе массы объекта необходимо учитывать высокие энергии движения, которые подлежат поглощению заданным образом при прогнозируемом ходе событий.
Это относится не только к судам, таким как, например, нефтяные танкеры, для которых в качестве составной части причала необходимо предусматривать противоударное устройство, но также к рельсовым транспортным средствам. Из рельсовой техники известны, например, путевые упоры, которые служат в качестве завершения пути, соответственно, тупикового пути железнодорожной ветки и должны предотвращать выкатывание рельсового средства или вагона за конец рельсов. Путевые упоры в большинстве случаев выполнены так, что может восприниматься возможно большее количество энергии движущегося рельсового средства, чтобы рельсовое средство оставалось по возможности невредимым. При этом путевой упор может быть деформирован или разрушен.
Однако противоударные устройства можно использовать также в виде амортизаторов. При этом речь идет о конструктивных элементах на транспортном средстве, которые в случае соударения или столкновения с твердым препятствием принимают энергию и тем самым должны предотвращать повреждения транспортного средства или груза. Амортизаторы встречаются, прежде всего, на рельсовых транспортных средствах (называемые также «буфер», «буферное устройство» или «гасительная балка»), при этом в большинстве случаев используются один или два расположенных на торцевых сторонах конструктивных элемента с целью восприятия воздействующих на рельсовое средство в его продольном направлении снаружи горизонтальных сил сжатия. В принципе можно использовать в рельсовых транспортных средствах в качестве противоударного устройства два вида амортизаторов, а именно так называемые единичные буферы или центральные буферы, когда противоударное устройство расположено на продольной оси транспортного средства, так что на каждой торцевой стороне рельсового транспортного средства находится лишь один буфер в середине головной поперечины, или так называемые двойные буферы или боковые буферы, когда на торцевой стороне рельсового транспортного средства находятся два буфера.
В соответствии с этим, из области железнодорожной техники известно, например, снабжение в состоящем из нескольких звеньев рельсовом транспортном средстве отдельных кузовов вагонов так называемыми боковыми буферами или буферами UIC, когда кузова вагонов не соединены друг с другом через поворотную тележку, и тем самым при движении может изменяться расстояние между двумя соединенными друг с другом кузовами вагонов. Эти боковые буферы служат для восприятия и демпфирования возникающих при нормальном движении, например, при торможении или трогании с места, ударов.
Для применяемого в рельсовом транспортном средстве бокового буфера можно применять телескопическую конструкцию, которая имеет корпус буфера, размещенное в нем звено передачи усилий, а также демпфирующий элемент, например, в виде пружины или эластомерного тела. При такой конструкции корпус буфера служит в качестве продольной направляющей и для восприятия поперечных сил, в то время как размещенный в корпусе буфера демпфирующий элемент служит для передачи усилий в продольном направлении.
Конструктивная длина, а также ход буфера, т.е. ход пружины демпфирующего элемента, стандартизован для различных категорий транспортных средств в европейских инструкциях (например, памятках UIC 526, 528). Ход стандартного буфера UIC лежит, например, в диапазоне от 100 до 110 мм. При достижении максимального хода буфера демпфирующая способность бокового буфера исчерпана, вследствие чего превышающие характеристическую рабочую нагрузку ударные усилия передаются без демпфирования в тележку транспортного средства.
За счет этого, хотя ударные усилия, которые возникают во время нормального движения, например, состоящего из нескольких звеньев транспортного средства, между отдельными кузовами вагонов, поглощаются с помощью интегрированного в боковой буфер, выполненного, как правило, регенеративным демпфирующего элемента, однако при превышении рабочей нагрузки бокового буфера, например, при ударе транспортного средства в препятствие или при резком торможении транспортного средства, обычно интегрированный в боковой буфер демпфирующий элемент является не достаточным для поглощения всей возникающей энергии. За счет этого обеспечиваемое боковым буфером демпфирование удара больше не укладывается в концепцию поглощения энергии всего транспортного средства, так что возникающая энергия удара передается непосредственно на тележку транспортного средства. При этом она подвергается этим экстремальным нагрузкам и может быть повреждена или даже разрушена.
Для предотвращения таких повреждений из техники рельсового транспорта уже известно такое выполнение направляющих частей гильзового буфера, что после исчерпания максимального хода буфера, т.е. после прихода направляющих частей бокового буфера (гильзы буфера или толкателя буфера) к заданным упорам, имеется дополнительная возможность их укорочения при контролируемой деформации.
Например, в WO 2005/11 58 18 А1 приведено описание гильзового буфера, в котором после исчерпания возможности приема энергии выполненного регенеративным демпфирующего элемента разрываются соединения заданного разрушения, чтобы тем самым увеличить длину укорочения буфера. Эта увеличенная длина укорочения обеспечивает возможность пластичной деформации корпуса буфера при перегрузке, так что в этом решении разрушительным образом обеспечивается преобразование энергии удара в работу деформации и тепло. Таким образом, с помощью возникающей при перегрузке деформации корпуса буфера обеспечивается защита от удара дополнительно к обеспечиваемому боковым буфером демпфированию удара.
Даже когда известный из уровня техники боковой буфер может в определенной степени защищать тележку транспортного средства от повреждений при сильных ударах при наездах, при этом невозможно точно согласовывать эту дополнительную защиту от удара с определенными применениями. Для этого было бы необходимо обеспечивать соответствующую характеристику зависимости силы от пути при деформации корпуса буфера с целью обеспечения прогнозируемого, заданного поглощения энергии. В частности, известное решение не пригодно для многих применений, поскольку достигаемое за счет деформации корпуса буфера максимальное поглощение энергии часто является слишком небольшим.
Другой недостаток состоит в том, что после срабатывания дополнительной защиты от удара весь боковой буфер необходимо заменять, поскольку противоударное устройство интегрировано в боковой буфер, и вследствие деформации корпуса боковой буфер не подлежит больше использованию для нормального движения.
Указанные выше проблемы относятся не только к противоударным устройствам, которые выполнены в виде амортизатора, т.е. в виде расположенного на торцевой стороне рельсового транспортного средства конструктивного элемента. Указанные в качестве примера недостатки в переносном смысле относятся также к противоударным устройствам, которые являются, например, составной частью путевого упора или составной частью причала.
На основании указанной выше проблематики в основу изобретения положена задача создания противоударного устройства, с помощью которого можно, с одной стороны, надежно поглощать высокие энергии удара и с помощью которых, с другой стороны, характеристику зависимости силы от пути противоударного устройства можно максимально точно согласовывать с отдельными применениями.
Дополнительно к этому, противоударное устройство должно быть пригодно для дооснащения, например, торцевой стороны кузова вагона, торцевой стороны путевого упора или причала, когда при этих применениях до настоящего времени еще не предусматривалась разрушаемая защита от удара.
Положенная в основу изобретения задача решена с помощью противоударного устройства, при этом это противоударное устройство содержит: основную плиту; элемент передачи усилия с зажимным элементом; элемент поглощения энергии в виде деформируемой трубы, которая через первую концевую область соединена с основной плитой; и соединительный элемент для разъемного соединения элемента передачи усилия со второй концевой областью деформируемой трубы, при этом соединительный элемент оказывает на зажимной элемент давление, так что деформируемая труба зажата без зазора между зажимным элементом и основной плитой.
В одной возможной реализации противоударного устройства оно может дополнительно иметь соединенную с основной плитой несущую раму, при этом деформируемая труба размещена в несущей раме, и соединительный элемент выполнен для соединения элемента передачи усилия с несущей рамой, с одной стороны, и с деформируемой трубой, с другой стороны, и при этом соединительный элемент предпочтительно соединен с несущей рамой разъемно и нажимает в своем соединенном с несущей рамой состоянии на зажимной элемент, так что деформируемая труба зажата без зазора между зажимным элементом и основной плитой.
Следует отметить, что изобретение следует усматривать не только в том, что предлагается дополнительная защита от удара при применении в боковом буфере. Напротив, противоударное устройство пригодно вообще для любой торцевой поверхности несущей структуры, как, например, для торцевой или контактной поверхности причала, путевого упора или конструктивного элемента транспортного средства, которая служит для передачи возникающих при движении сил. В частности, конструктивный элемент транспортного средства может быть также, например, проходящей перед торцевой стороной кузова вагона поперечной балкой, которая выполнена, например, как указано в DE 10 126 483 А1, в виде дугообразного буфера и через элементы поглощения энергии и опорную балку закреплена на торцевой стороне рельсового транспортного средства и служит для защиты торцевой стороны кузова вагона от вызываемых ударами повреждений.
В качестве «конструктивного элемента для передачи усилия» в смысле данного изобретения возможна также проходящая поперек перед торцевой стороной кузова вагона опорная структура, которая через элементы поглощения энергии соединена с торцевой стороной кузова вагона. Эта опорная структура может дополнительно служить для опоры на ее противоположную торцевой стороне кузова вагона сторону системы сцепления, такого как, например, сцепление среднего буфера.
Таким образом, решение согласно изобретению представляет противоударное устройство, которое предназначено для применения в комбинации с конструктивным элементом для передачи усилия и служит для преобразования в случае столкновения за счет заданной пластичной деформации размещенной в несущей раме деформируемой трубы возникающей энергии удара в работу деформации и тепло. За счет применения зажатой без зазора между зажимным элементом и основной плитой деформируемой трубы можно заранее задавать силу срабатывания и максимальную величину поглощаемой энергии противоударного устройства и специально согласовывать с определенными применениями. В соответствии с этим, обеспечивается возможность задания не только характеристик срабатывания, но также хода событий при поглощении энергии.
Под применяемым здесь понятием «зажата без зазора» следует понимать, что при нормальном движении зажимной элемент является, по существу, жестким относительно основной плиты.
Решение согласно изобретению характеризуется, в частности, тем, что противоударное устройство имеет конструкцию, которая обеспечивает возможность, после срабатывания противоударного устройства, пластичной деформации лишь возможно расположенной в несущей раме деформируемой трубы. Таким образом, в случае столкновения необходимо заменять лишь этот конструктивный элемент. Для этого соединительный элемент, который соединяет элемент передачи усилия с несущей рамой, с одной стороны, и с деформируемой трубой, с другой стороны, соединен разъемно с несущей рамой. За счет разъединения (разъемного) соединения между соединительным элементом и несущей рамой можно извлекать деформируемую трубу из противоударного устройства и при необходимости заменять. Затем соединительный элемент снова соединяют с деформируемой трубой и/или возможно с несущей рамой, так что он оказывает давление на зажимной элемент, и (например, замененная) деформируемая труба зажимается без зазора между зажимным элементом и основной плитой.
В частности, решение согласно изобретению характеризуется также тем, что в случае столкновения не требуется полной замены применяемых для передачи усилий конструктивных элементов.
При этом элемент передачи усилия, который используется в противоударном устройстве, согласно данному изобретению служит в качестве места сопряжения между конструктивным элементом для передачи усилия и противоударным устройством. Подробное описание элемента передачи усилия приведено ниже.
Предпочтительно противоударное устройство выполнено с возможностью передачи ударных усилий, при этом возникающий при передаче ударного усилия силовой поток проходит через элемент передачи усилия, зажимной элемент, деформируемую трубу и основную плиту. При этом деформируемая труба должна быть выполнена так, что до заранее заданной характеристической силы удара, по существу, полностью передается возникающая при передаче ударного усилия энергия. После превышения заранее заданной характеристической силы удара деформируемая труба должна при одновременной пластичной деформации поглощать и гасить, по меньшей мере, часть возникающей при передаче ударного усилия энергии, при этом при пластичной деформации деформируемой трубы элемент передачи усилия и основная плита осуществляют относительное перемещение навстречу друг другу. За счет того, что образующийся при передаче ударных усилий в продольном направлении противоударного устройства силовой поток, по существу, полностью проходит, среди прочего, через деформируемую трубу, обеспечивается возможность точного задания заранее поглощения энергии деформируемой трубой и, в частности, характеристической для деформируемой трубы силы срабатывания, за счет выполнения деформируемой трубы.
В частности, можно за счет толщины стенки деформируемой трубы и/или за счет подходящего выбора материала заранее точно задавать прочность на изгиб деформируемой трубы и тем самым характеристической для деформируемой трубы силы срабатывания. Естественно, возможно также, что образующийся при передаче ударных усилий в продольном направлении противоударного устройства силовой поток лишь частично проходит через деформируемую трубу, при этом остальная часть силового потока пропускается в обход деформируемой трубы с помощью подходящих приспособлений, так что эта часть проходит непосредственно, т.е. в обход деформируемой трубы, от элемента передачи усилия к основной плите.
В одной предпочтительной реализации противоударного устройства предусмотрено, что содержащийся в противоударном устройстве элемент поглощения энергии выполнен в виде деформируемой трубы, которая при превышении передаваемой силовым потоком через противоударное устройство, задаваемой величины энергии пластично деформируется предпочтительно с расширением поперечного сечения и допускает относительное перемещение элемента передачи усилия относительно основной плиты. Противоударное устройство, в котором в качестве элемента поглощения энергии применяется деформируемая труба, характеризуется тем, что оно имеет заданную силу срабатывания без пиков силы. Таким образом, на основании проходящей, по существу, прямоугольно характеристики обеспечивается после срабатывания противоударного устройства максимальное поглощение энергии.
Особенно предпочтительно, при срабатывании противоударного устройства деформируемая труба пластично деформируется с одновременным расширением поперечного сечения. Однако, естественно, возможно также поглощение энергии с одновременным уменьшением поперечного сечения деформируемой трубы; однако для этого было бы необходимо, например, выдавливать деформируемую трубу через предусмотренное в основной плите противоударного устройства сопловое отверстие и т.д., так что пластично деформированный элемент поглощения энергии выдавливается из противоударного устройства. В деформируемой трубе, которая пластично деформируется при срабатывании противоударного устройства при расширении поперечного сечения, можно предотвращать такое выталкивание деформированного элемента поглощения энергии. Поэтому вариант выполнения с деформируемым с расширением поперечного сечения элементом поглощения энергии является в настоящее время предпочтительным.
В решении согласно изобретению предусмотрено, что деформируемая труба зажата без зазора между основной плитой и зажимным элементом. За счет этого обеспечивается беззазорное интегрирование деформируемой трубы в противоударное устройство, при этом за счет подходящего предварительного напряжения можно оказывать влияние или, соответственно, заранее задавать характеристики срабатывания деформируемой трубы и тем самым противоударного устройства. В качестве зажимного элемента может служить, например, ступень, упирающаяся в обращенную к основной плите упорную поверхность соединительного элемента. При этом эту ступень можно выполнять в виде интегральной составляющей части элемента передачи усилия.
Однако, в качестве альтернативного решения, возможно решение, в котором зажимной элемент выполнен относительно элемента передачи усилия в виде отдельного конструктивного элемента и имеет, например, размещенное, по меньшей мере, частично в выполненном в виде полого тела элементе передачи усилия тело зажимного элемента, при этом на этом теле зажимного элемента выполнена ступень, упирающаяся в обращенную к основной плите упорную поверхность соединительного элемента.
В одной предпочтительной реализации решения согласно изобретению противоположный основной плите конец деформируемой трубы размещен предпочтительно с геометрическим замыканием в образованной в соединительном элементе канавке. При этом соединительный элемент предпочтительно соединен через разъемное резьбовое соединение с несущей рамой и тем самым давит на зажимной элемент так, что деформируемая труба зажата без зазора между зажимным элементом и основной плитой.
Соединительный элемент служит не только для зажимания деформируемой трубы между зажимным элементом и основной плитой, но также выполняет функцию продольной направляющей, когда после срабатывания противоударного устройства пластично деформируется деформируемая труба, и элемент передачи усилия перемещается к основной плите. Для этого соединительный элемент предпочтительно имеет направляющую поверхность, которая непосредственно граничит или, соответственно, примыкает к наружной поверхности элемента передачи усилия и которая выполнена с возможностью направления после срабатывания противоударного устройства вызванного пластичной деформацией деформируемой трубы движения элемента передачи усилия относительно основной плиты в осевом направлении противоударного устройства. За счет того что соединительный элемент выполняет также направляющую функцию, можно предотвращать заклинивание или перекос отдельных конструктивных элементов противоударного устройства при поглощении энергии. Таким образом, можно предотвращать, в частности, при вертикальной или наклонной, т.е. не полностью осевой нагрузке, «заедание» или, соответственно, заклинивание, так что в принципе надежно задается функция поглощения энергии с разрушением с заранее задаваемым ходом событий.
Как указывалось выше, за счет соответствующего выбора толщины стенки и материала деформируемой трубы можно заранее устанавливать величину передаваемой при передаче ударного усилия с помощью силового потока через деформируемую трубу, характерной для срабатывания деформируемой трубы или, соответственно, противоударного устройства энергии. В еще одной особенно предпочтительной реализации противоударного устройства согласно изобретению предусмотрено, что деформируемая труба соединена своим обращенным к основной плите концом с основной плитой с замыканием по материалу и/или с геометрическим замыканием. При этом в основной плите может быть предусмотрена соответствующая канавка, в которую вводится деформируемая труба.
С другой стороны, на противоположном конце деформируемой трубы предпочтительно предусмотрен участок деформируемой трубы, который по сравнению с лежащим дальше в направлении основной плиты участком деформируемой трубы имеет расширенное поперечное сечение. В этом варианте выполнения противоударное устройство должно иметь дополнительно конусное кольцо, так что деформируемая труба зажата с помощью этого конусного кольца между зажимным элементом и основной плитой. Это конусное кольцо может быть выполнено, например, в виде единого целого с зажимным элементом. При этом, естественно, можно выполнять конусное кольцо в виде отдельного относительно зажимного элемента конструктивного элемента.
В принципе, конусное кольцо должно выступать, по меньшей мере, частично своим расположенным на стороне основной плиты концевым участком в расширенный участок деформируемой трубы и прилегать к внутренней поверхности деформируемой трубы.
Достигаемые с помощью этой модификации преимущества очевидны. С одной стороны, за счет предусмотрения деформируемой трубы, которая зажата с помощью конусного кольца между основной плитой и зажимным элементом, создается противоударное устройство, которое обеспечивает возможность максимального поглощения энергии при возможно меньшем пространстве установки.
За счет применения деформируемой трубы, которая пластично деформируется с расширением поперечного сечения, отпадает, в частности, необходимость в предусмотрении дополнительного пространства позади противоударного устройства, в которое выталкивается пластично деформированная деформируемая труба после срабатывания противоударного устройства. С другой стороны, в этом варианте выполнения за счет предусмотрения конусного кольца между зажимным элементом и деформируемой трубой возможен очень точно задаваемый заранее ход событий при поглощении энергии.
Как указывалось выше, конусное кольцо должно выступать, по меньшей мере, частично своим расположенным на стороне основной плиты концевым участком в участок деформируемой трубы, поперечное сечение которого уже перед срабатыванием противоударного устройства имеет по сравнению с лежащим дальше в направлении основной плиты участком деформируемой трубы расширенное поперечное сечение. Поскольку, с одной стороны, конусное кольцо, по меньшей мере, частично выступает в расширенный участок деформируемой трубы, и, с другой стороны, выступающая в расширенный участок деформируемой трубы часть конусного кольца прилегает к внутренней поверхности участка трубы, то при срабатывании противоударного устройства, т.е. когда элемент передачи усилия вместе с зажимным элементом перемещается относительно основной плиты и соединенной с основной плитой с замыканием по материалу и/или с геометрическим замыканием деформируемой трубой в направлении основной плиты, то расположенный на стороне основной плиты конец конусного кольца движется по внутренней поверхности (еще) не расширенного участка деформируемой трубы и вызывает тем самым осевое направление при поглощении энергии. Дополнительно к обеспечиваемому направляющей поверхностью соединительного элемента направлению, это обеспечиваемое конусным кольцом осевое направляющее действие предотвращает перекос зажимного элемента или, соответственно, конусного кольца при срабатывании противоударного устройства в деформируемой трубе, так что пластичная деформация деформируемой трубы (т.е. пластичное расширение поперечного сечения деформируемой трубы) происходит точно прогнозируемым образом, и обеспечивается возможность точного прогнозирования в целом хода событий поглощения энергии в случае столкновения.
В названном последним варианте выполнения можно выполнять конусное кольцо и зажимной элемент в виде единого целого. Однако, естественно, также возможно, что конусное кольцо соединено с зажимным элементом, а именно с образованной на зажимном элементе ступенью, которая упирается в обращенную к основной плите упорную поверхность соединительного элемента, посредством геометрического замыкания или с помощью соединения с силовым замыканием.
В одной особенно предпочтительной реализации противоударного устройства согласно изобретению предусмотрено, что элемент передачи усилия имеет на своей противоположной основной плите стороне ударную плиту, через которую ударные усилия передаются в элемент передачи усилия и тем самым в противоударное устройство. При этом ударная плита может быть непосредственно соединена с элементом передачи усилия, так что ударные усилия направляются от ударной плиты непосредственно через элемент передачи усилия в противоударное устройство. Этот вариант выполнения характеризуется тем, что противоударное устройство предназначено для передачи не только ударных усилий, но также растягивающих усилий. При передаче растягивающих усилий через противоударное устройство возникающий при этом силовой поток проходит через ударную плиту, элемент передачи усилия, зажимной элемент, соединительный элемент и несущую раму.
В другой предпочтительной реализации противоударного устройства предусмотрено, что оно имеет дополнительно интегрированное в противоударное устройство буферное устройство. Это буферное устройство предпочтительно содержит направляемый в выполненном, по меньшей мере, частично в виде полого тела элементе передачи усилия буферный плунжер с ударной плитой, которая предусмотрена на противоположном основной плите конце противоударного устройства и которая предназначена для введения через буферное устройство ударных усилий в элемент передачи усилия и в противоударное устройство. Кроме того, интегрированное в этом варианте выполнения в противоударное устройство буферное устройство должно иметь размещенный внутри элемента передачи усилия предпочтительно выполненный регенеративным элемент поглощения энергии.
Таким образом, в этом предпочтительном варианте выполнения противоударное устройство используется в комбинации с, например, применяемым обычно в качестве бокового буфера буферным устройством. При этом это буферное устройство служит в качестве выполненного регенеративным амортизатора, в котором поглощаются, соответственно, демпфируются возникающие во время нормального движения, например, в многозвенном транспортном средстве между отдельными кузовами вагонов ударные силы. При превышении рабочей нагрузки выполненного регенеративным и интегрированного в буферное устройство демпфирующего элемента (регенеративно выполненного элемента поглощения энергии) срабатывает расположенное после буферного устройства противоударное устройство, при этом за счет заданной пластичной деформации предусмотренной в противоударном устройстве деформируемой трубы энергия удара преобразуется в работу деформации и тепло. Таким образом, регенеративно выполненный демпфирующий элемент (пружинное устройство), а также другие составляющие части противоударного устройства могут надежно защищаться от разрушения или повреждения в случае столкновения.
При этом в решении согласно изобретению после срабатывания противоударного устройства необходимо заменять лишь пластично деформированную деформируемую трубу в качестве отдельного конструктивного элемента.
В качестве буферного устройства можно использовать конструкцию, описание которой приведено, например, в ЕР 1 247 716 D1. При этом особенно предпочтительно, что буферное устройство выполнено с возможностью поглощения или, соответственно, демпфирования вплоть до заранее задаваемой характеристической силы удара с одновременным продольным сдвигом буферного плунжера в направлении основной плиты возникающей при воздействии на ударную плиту энергии удара, при этом при исчерпании хода буферного устройства силовой поток проходит непосредственно от ударной плиты через элемент передачи усилия, зажимной элемент, деформируемую трубу и основную плиту.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения названной последней модификации, в которой противоударное устройство имеет дополнительно интегрированное в противоударное устройство буферное устройство, предусмотрено, что основная плита противоударного устройства выполнена в виде фланца, выполненного с возможностью установки предпочтительно разъемно на торцевой стороне кузова вагона. Таким образом, при этом речь идет о комбинации противоударного устройства согласно изобретению с буферным устройством, при этом эта комбинация предназначена для установки с помощью выполненной в виде фланца основной плиты на торцевой стороне кузова вагона. В соответствии с этим, противоударное устройство с интегрированным в него буферным устройством можно устанавливать в качестве полностью заменяемого узла на несущей раме или тележке кузова вагона. При этом речь идет о буферном устройстве с противоударным устройством, которые выполнены в виде модуля, т.е. как заменяемая полностью функциональная группа. Тем самым можно предусматривать, например, для бокового буфера в качестве конструктивного элемента для передачи усилия дополнительное противоударное устройство. Когда противоударное устройство используется в комбинации с буферным устройством, то буферное устройство служит в качестве регенеративно выполненного амортизатора, в котором поглощаются или, соответственно, демпфируются возникающие во время нормального движения, например, в многозвенном транспортном средстве между отдельными кузовами вагонов ударные силы. При превышении рабочей нагрузки регенеративно выполненного и интегрированного в буферное устройство демпфирующего элемента срабатывает включенная после демпфирующего элемента деформируемая труба противоударного устройства, за счет чего с помощью заданной пластичной деформации деформируемой трубы энергия удара преобразуется в работу деформации и тепло.
Выше было приведено описание особого варианта выполнения, в котором противоударное устройство дополнительно имеет интегрированное в противоударное устройство буферное устройство, при этом противоударное устройство выполнено с возможностью установки, предпочтительно разъемно, с помощью выполненной в виде фланца основной плиты на торцевой стороне кузова вагона. Однако в рамках данного изобретения, естественно, возможно также, что противоударное устройство не снабжено дополнительным буферным устройством. Так, например, в принципе возможно, что элемент передачи усилия противоударного устройства на своей противоположной основной плите стороне имеет ударную плиту, через которую обеспечивается возможность ввода ударных усилий непосредственно из ударной плиты в элемент передачи усилия и тем самым в противоударное устройство. Эта основная плита противоударного устройства может быть выполнена в виде фланца, выполненного с возможностью установки, предпочтительно разъемно, на торцевой стороне кузова вагона. Таким образом, в этом варианте выполнения речь идет о дополнительном (чисто) противоударном устройстве, которое не имеет свойство деформации и предпочтительно предназначено для последующей установки на торцевой стороне кузова вагона.
В другой предпочтительной реализации противоударное устройство интегрировано в проходящую перед торцевой стороной кузова вагона поперечную балку так, что несущая рама, по меньшей мере, частично размещается в предусмотренной в поперечной балке выемке. Эта проходящая перед торцевой стороной кузова вагона поперечная балка может быть, например, дугообразным буфером, описание которого приведено в DE 10 126 483 А1. При этом противоударное устройство служит в качестве боковых соединительных элементов ударной балки с несущей структурой кузова вагона. Прим этом противоударное устройство может иметь также, когда оно имеет указанное выше интегрированное буферное устройство, демпфирующие свойства.
В другом предпочтительном варианте выполнения названной последней реализации, в которой противоударное устройство интегрировано в проходящей перед торцевой стороной кузова вагона поперечной балке, предусмотрено, что основная плита и/или несущая рама выполнены в виде интегральной составляющей части поперечной балки. При этом элемент передачи усилия должен быть предпочтительно соединен через фланец своей противоположной основной плите стороной с несущей структурой кузова вагона.
Однако, естественно, возможно также, что проходящая перед торцевой стороной кузова вагона поперечная балка выполнена не в виде дугообразного буфера в смысле DE 10 126 483 А1, а в виде несущей структуры. На противоположной противоударному устройству стороне этой несущей структуры может быть расположено среднее буферное сцепление и т.д.
Ниже приводится подробное описание вариантов выполнения противоударного устройства согласно изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - противоударное устройство согласно первому варианту выполнения изобретения, при этом противоударное устройство не имеет функций демпфирования и предназначено для установки в виде модульного конструктивного элемента на торцевой стороне несущей структуры, в изометрической проекции;
фиг.2 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.1;
фиг.3 - противоударное устройство согласно второму варианту выполнения изобретения, при этом противоударное устройство имеет функцию демпфирования и предназначено для установки в виде модульного конструктивного элемента на торцевой стороне несущей структуры, в изометрической проекции;
фиг.4 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.3;
фиг.5 - разрез используемой в противоударном устройстве согласно первому и второму варианту выполнения деформируемой трубы, в увеличенном масштабе;
фиг.6 - противоударное устройство согласно третьему варианту выполнения изобретения, в изометрической проекции сбоку;
фиг.7 - показанное на фиг.6 противоударное устройство на основной плите, в изометрической проекции сбоку;
фиг.8 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.6 или фиг.7;
фиг.9 - противоударное устройство согласно четвертому варианту выполнения изобретения, в первой изометрической проекции сбоку;
фиг.10 - противоударное устройство согласно фиг.9, во второй изометрической проекции;
фиг.11 - противоударное устройство согласно фиг.9 или фиг.10, которое интегрировано, например, в проходящей перед торцевой стороной несущей структуры поперечной балке;
фиг.12 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.11;
фиг.13 - противоударное устройство согласно пятому варианту выполнения изобретения, при этом противоударное устройство не имеет функции демпфирования и интегрировано в проходящей перед торцевой стороной несущей структуры поперечной балке;
фиг.14 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.13;
фиг.15 - противоударное устройство согласно шестому варианту выполнения изобретения, при этом противоударное устройство выполнено с функцией демпфирования и интегрировано в проходящей перед торцевой стороной несущей структуры поперечной балке;
фиг.16 - противоударное устройство согласно седьмому варианту выполнения изобретения, при этом противоударное устройство имеет функцию демпфирования и предназначено для установки в виде модульного конструктивного элемента на торцевой стороне несущей структуры;
фиг.17 - боковой разрез противоударного устройства согласно фиг.16; и
фиг.18 - разрез используемой в противоударном устройстве согласно седьмому варианту выполнения деформируемой трубы, в увеличенном масштабе.
На фиг.1 показан в изометрической проекции первый вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению, при этом это противоударное устройство не имеет функции демпфирования и предназначено для установки в качестве модульного конструктивного элемента на торцевой стороне (не изображенной) несущей структуры. На фиг.2 показано противоударное устройство согласно первому варианту выполнения, в боковом разрезе. Используемая в противоударном устройстве 100 согласно первому (и второму) варианту выполнения деформируемая труба показана в разрезе на фиг.5 в увеличенном масштабе.
Противоударное устройство 100 согласно первому варианту выполнения пригодно в качестве необратимой ступени противоударного устройства, которая предназначена для установки дополнительно к возможно уже имеющимся демпфирующим элементам (как, например, боковым буферам) или блокам поглощения энергии в качестве заменяемого полностью узла на несущей раме или на тележке, например, кузова вагона. Для этого противоударное устройство 100 имеет согласно первому варианту выполнения выполненную в виде фланца основную плиту 1, выполненную с возможностью установки, например, с помощью винтов на (не изображенной) несущей структуре. При этом в основной плите 1 предусмотрены предпочтительно сквозные отверстия 16, через которые могут проходить применяемые для крепления противоударного устройства 100 винты.
Противоударное устройство 100 согласно первому варианту выполнения состоит из несущей рамы 2, которая неподвижно соединена с основной плитой 1. А именно несущая рама 2 в показанном варианте выполнения выполнена в виде имеющего круглое поперечное сечение отрезка трубы. Внутри несущей рамы 2 расположена деформируемая труба 5. При этом деформируемая труба 5 упирается своим обращенным к несущей структуре концом в основную плиту 1 и фиксируется там с помощью показанной на фиг.7 канавки 18.
Кроме того, противоударное устройство 10 имеет элемент 3 передачи усилия в виде трубчатого тела, при этом на противоположном основной плите 1 конце элемента 3 передачи усилия закреплена ударная плита 11. Расположенный на стороне основной плиты конец элемента 3 передачи усилия неподвижно соединен с зажимным элементом 4.
В показанном варианте выполнения зажимной элемент 4 является выполненным отдельно относительно элемента 3 передачи усилия конструктивным элементом, который имеет тело 4а зажимного элемента и сформированную на теле 4а зажимного элемента ступень 4b. Тело 4а зажимного элемента выступает, по меньшей мере, частично внутрь обращенного к основной плите 1 элемента 3 передачи усилия, в то время как ступень 4b зажимного элемента выступает за торцевую сторону обращенного к основной плите 1 конца элемента 3 передачи усилия. Требуемое между элементом 3 передачи усилия и зажимным элементом 4 неподвижное соединение предпочтительно образовано с помощью соединения с замыканием по материалу между телом 4а зажимного элемента и внутренней стороной элемента 3 передачи усилия.
Элемент 3 передачи усилия с жестко соединенным на расположенном на стороне основной плиты конце зажимным элементом 4 удерживается с помощью соединительного элемента 6 на несущей раме 2 противоударного устройства 100. Для этого соединительный элемент 6 имеет упорную поверхность 10 (см. фиг.5), в которую упирается противоположная основной плите 1 сторона образованной на теле 4а зажимного элемента ступени 4b.
С другой стороны, на зажимном элементе 4 размещено конусное кольцо 9, при этом это конусное кольцо 9 служит для зажимания деформируемой трубы 5 между основной плитой 1 и элементом 3 передачи усилия с помощью предусмотренного на расположенном на стороне основной плиты конце зажимного элемента 4. Хотя на чертежах зажимной элемент 4, конусное кольцо 9 и элемент 3 передачи усилия показаны в виде соответствующих отдельно выполненных конструктивных элементов, естественно, возможно также выполнение этих элементов (зажимного элемента 4, конусного кольца 9, элемента 3 передачи усилия) или, по меньшей мере, части этих элементов в виде единого целого.
Как показано, в частности, на фиг.5, на которой изображено детально показанное на фиг.2 противоударное устройство 100, противоположный основной плите 1 конец деформируемой трубы 5 размещен в образованной в соединительном элементе 6 канавке 6а. Сам соединительный элемент 6 разъемно соединен с помощью винтового соединения 15 с несущей рамой 2. В показанном соединенном состоянии соединительного элемента 6 упорная поверхность 10 соединительного элемента 6 нажимает на ступень 4b зажимного элемента 4, при этом эта сила нажатия (предварительное напряжение) передается через конусное кольцо 9 на обращенный к элементу 3 передачи усилия конец деформируемой трубы 5.
Обращенный к элементу 3 передачи усилия конец деформируемой трубы 5 имеет по сравнению с лежащим в направлении основной плиты участком расширенное поперечное сечение. В этот расширенный участок деформируемой трубы 5 выступает, по меньшей мере, частично конусное кольцо 9 вместе с образованной на зажимном элементе 4 ступенью 4b, так что конусное кольцо 9 прилегает к внутренней поверхности этого расширенного участка деформируемой трубы. Как указывалось выше, тем самым конусное кольцо 9 выполняет функции направления вызываемого при срабатывании противоударного устройства 100 продольного сдвига элемента 3 передачи усилия в направлении основной плиты 1.
Другую направляющую функцию выполняет предусмотренная на соединительном элементе 6 направляющая поверхность 7, которая прилегает к наружной поверхности элемента 3 передачи усилия.
Показанный на фиг.1 и 2 вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению служит для пластичного восприятия энергии в случае столкновения, при этом восприятие энергии происходит с постоянным уровнем силы. Сила срабатывания и уровень силы можно регулировать за счет степени предварительной деформации деформируемой трубы 5 на ее противоположном основной плите 1 конце и толщины стенки деформируемой трубы 5. Когда в случае столкновения, т.е. при превышении характеристической при передаче ударного усилия для деформируемой трубы 5 силы срабатывания, элемент 3 передачи усилия с предусмотренным на его расположенном на стороне основной плиты конце зажимным элементом 4 и конусным кольцом 5 входит в деформируемую трубу 5, за счет чего деформируемая труба 5 пластично деформируется с расширением поперечного сечения. Достигаемое с помощью противоударного устройства 100 поглощение энергии исчерпано, когда элемент 3 передачи усилия своим расположенным на обращенном к основной плите конце зажимным элементом 4 и конусным кольцом 9 упирается в основную плиту 1.
В решении согласно изобретению после столкновения необходимо заменять лишь пластично деформированную деформируемую трубу 5, в то время как остальное противоударное устройство 100 можно снова применять. Для облегчения замены деформируемой трубы 5 соединительный элемент 6 предпочтительно соединен с помощью винтового соединения 15 с несущей рамой 2.
На фиг.3 показан второй вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению в изометрической проекции. На фиг.4 показан боковой разрез показанного на фиг.3 противоударного устройства 100. Детали используемой в показанном на фиг.3 противоударном устройстве 100 согласно второму варианту выполнения деформируемой трубы 5 показаны на фиг.5.
Так же, как показанное на фиг.1 и 2 противоударное устройство 100, противоударное устройство согласно фиг.3 выполнено с возможностью установки в виде полностью заменяемой функциональной группы на торцевой стороне несущей структуры. Однако в отличие от описанного со ссылками на фиг.1 и 2 первого варианта выполнения, второй вариант выполнения имеет, как показано на фиг.3 и 4, дополнительную функцию демпфирования. Для этого в элемент 3 передачи усилия интегрировано буферное устройство 12. Как показано на фиг.4, буферное устройство 12 имеет, по существу, буферный плунжер 13, при этом на противоположном основной плите 1 конце буферного плунжера 13 расположена ударная плита 11. Буферный плунжер 13 проходит, по меньшей мере, частично в выполненном в виде полого тела элементе 3 передачи усилия и с помощью внутренней стенки элемента 3 передачи усилия направляется в осевом направлении.
Кроме того, буферное устройство 12 может иметь размещенный внутри элемента 3 передачи усилия предпочтительно регенеративно выполненный элемент 14 поглощения энергии (например, эластомерное тело), которое служит для поглощения и тем самым демпфирования умеренных ударных усилий. Под понятием «умеренные ударные усилия» следует понимать ударные усилия, которые возникают, например, при нормальном движении и вводятся в ударную плиту 11.
При превышении рабочей нагрузки размещенного внутри элемента 3 передачи усилия, предпочтительно регенеративно выполненного элемента 14 поглощения энергии буферного устройства 12, ударная плита 11 ударяется в противоположный основной плите 1 конец элемента 3 передачи усилия, вследствие чего возникающий при ударе силовой поток передается непосредственно от ударной плиты 11 в элемент 3 передачи усилия. Таким образом, в дальнейшем возникающий при передаче ударного усилия силовой поток направляется через элемент 3 передачи усилия, зажимной элемент 4 или, соответственно, ступень 4b зажимного элемента 4, деформируемую трубу 5 и основную плиту 1.
До заранее задаваемой характеристической силы удара деформируемая труба 5 представляет, по существу, жесткое соединение. Однако при превышении характеристической для деформируемой трубы 5 силы удара деформируемая труба 5 теряет свою функцию передачи силы, при этом при одновременной пластичной деформации деформируемой трубы 5, по меньшей мере, часть возникающей при передаче ударного усилия энергии преобразуется в работу деформации и тепло и тем самым гасится. За счет пластичной деформации деформируемой трубы 5 элемент 3 передачи усилия перемещается относительно основной плиты 1 к основной плите 1.
В противоударном устройстве 100 согласно изобретению характеристическую для срабатывания деформируемой трубы 5 силу удара необходимо выбирать так, что лишь после исчерпания возможности поглощения энергии за счет элемента 14 поглощения энергии буферного устройства 12 возникает пластичная деформация деформируемой трубы 5.
Второй вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению образует полностью заменяемый узел, который выполнен с возможностью установки на несущей структуре, например, кузова вагона. Таким образом, речь идет о противоударном устройстве, которое за счет интеграции буферного устройства 12 имеет также при нормальном движении свойство эффективного демпфирования. Интегрированное в противоударное устройство 100 буферное устройство 12 может служить, например, в качестве регенеративно выполненного амортизатора, в котором во время нормального движения, например, в многозвенном транспортном средстве, поглощаются или, соответственно, демпфируются возникающие между отдельными кузовами вагонов ударные усилия. Однако при превышении рабочей нагрузки регенеративно выполненного и интегрированного в противоударное устройство 100 демпфирующего элемента 14 буферного устройства 12 срабатывает расположенный после буферного устройства 12 блок поглощения энергии (деформируемая труба 5) противоударного устройства 100, при этом за счет заданной пластичной деформации деформируемой трубы 5 энергия удара преобразуется в работу деформации и тепло. Таким образом, регенеративно выполненный демпфирующий элемент 14 буферного устройства 12, а также остальные конструктивные элементы противоударного устройства 100 эффективно защищены от разрушения или повреждения в случае столкновения. При этом после срабатывания противоударного устройства 100 необходимо заменять лишь деформируемую трубу 5.
На фиг.6 и 7 показано в изометрической проекции сбоку противоударное устройство 100 согласно третьему варианту выполнения данного изобретения. Противоударное устройство 100 согласно третьему варианту выполнения показано на виде сбоку на фиг.8.
Третий вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению в структурном и функциональном отношении в принципе сравним с первым вариантом выполнения, показанным на фиг.1 и 2. Короче говоря, третий вариант выполнения представляет противоударное устройство для пластичного восприятия энергии в случае столкновения, при этом используется деформируемая труба 5, которая после срабатывания противоударного устройства 100 расширяется за счет пластичной деформации. В отличие от первого варианта выполнения, описание которого приведено выше со ссылками на фиг.1 и 2, противоударное устройство 100 согласно третьему варианту выполнения служит в качестве конструктивного элемента передачи усилия, который расположен, например, между не изображенной на фиг.6-8 несущей структурой, например, основной рамой кузова вагона и расположенным перед несущей структурой конструктивным элементом.
Для этого противоударное устройство 100 согласно третьему варианту выполнения имеет основную плиту 1, через которую противоударное устройство 100 может быть разъемно закреплено на несущей структуре. При этом в основной плите 1 могут быть предусмотрены сквозные отверстия 16 для приема винтов, штифтов, пальцев и т.д., которые в конечном итоге служат для крепления основной плиты 1 на несущей структуре.
Однако вместо сквозных отверстий 16 можно использовать в качестве крепежных средств также другие решения. Когда, например, по конструктивным соображениям основная плита 1 может быть снабжена лишь относительно небольшой краевой зоной, в которой нет достаточного места для подходящих сквозных отверстий 16, или, соответственно, когда нет достаточного пространства для винтов, пальцев и т.д., которые должны входить в сквозные отверстия 16, то можно на задней стороне основной плиты 1, т.е. на стороне основной плиты 1, которая противоположна несущей раме 2, приваривать или по-другому закреплять патрубок, при этом в конечном итоге этот патрубок служит для крепления противоударного устройства 100 на несущей структуре.
В отличие от первого варианта выполнения в третьем варианте выполнения данного изобретения ударная плита 11 выполнена также в качестве основной плиты, на которой может быть закреплен расположенный перед несущей структурой конструктивный элемент. При этом так же, как основная плита 1, выполненная в качестве основной плиты ударная плита 11 может иметь сквозные отверстия 19, через которые могут проходить подходящие крепежные элементы с целью крепления с помощью этих крепежных элементов расположенного перед несущей структурой конструктивного элемента.
Ниже приводится подробное описание принципа действия показанного в разрезе на фиг.8 противоударного устройства 100 согласно третьему варианту выполнения.
Противоударное устройство 100 согласно третьему варианту выполнения имеет уже указанную выше основную плиту 1, а также тоже указанную выше ударную плиту 11, так что противоударное устройство 100 может служить в качестве соединительного звена для соединения несущей структуры с расположенным перед ней конструктивным элементом. С основной плитой 1 соединена, предпочтительно разъемно, несущая рама 2. Для этого в показанном на фиг.8 варианте выполнения служат подходящие для этого винтовые соединения 20. Так же, как в первом варианте выполнения, несущая рама 2 выполнена в виде имеющего круглое поперечное сечение участка трубы. Внутри несущей рамы 2 расположена деформируемая труба 5, которая своим обращенным к несущей структуре концом упирается в основную плиту 1 и там фиксирована, например, с помощью канавки. Противоположный конец деформируемой трубы 5 имеет расширенное поперечное сечение, которое удерживается в зажимном элементе 4. Зажимной элемент 4 является конструктивным элементом, который имеет тело 4а зажимного элемента и сформированную на теле 4а зажимного элемента ступень 4b. Тело 4а зажимного элемента выступает, по меньшей мере, частично внутрь обращенного к основной плите 1 элемента 3 передачи усилия, в то время как ступень 4b зажимного элемента выступает за торцевую сторону обращенного к основной плите 1 конца элемента 3 передачи усилия. Элемент 3 передачи усилия с неподвижно закрепленным на расположенном на стороне основной плиты конце зажимным элементом 4 удерживается с помощью соединительного элемента 6 на несущей раме 2 противоударного устройства 100. Для этого соединительный элемент 6 имеет упорную поверхность 10, в которую упирается противоположная основной плите сторона образованной на теле 4а зажимного элемента ступени 4b.
С другой стороны, в зажимном элементе 4 размещено конусное кольцо 9, при этом это конусное кольцо 9 служит для зажимания деформируемой трубы 5 между основной плитой 1 и элементом 3 передачи усилия с предусмотренным на стороне основной плиты конце зажимным элементом.
Конструкция противоударного устройства 100 приводит к тому, что при передаче ударного усилия между выполненной в виде фланца ударной плитой 11 и основной плитой 1 силовой поток проходит через элемент 3 передачи усилия к соединительному элементу 6, при этом в соединительном элементе 6 силовой поток разделяется, и первая часть проходит через несущую раму 2 к основной плите 1, в то время как параллельно вторая часть проходит через конусное кольцо 9 в деформируемую трубу 5 и оттуда к основной плите 1. Когда эта вторая часть превышает проходящую при передаче ударного усилия через деформируемую трубу 5 силу на заранее заданную или, соответственно, задаваемую величину, то происходит пластичная деформация деформируемой трубы 5 с одновременным расширением поперечного сечения, при этом, по меньшей мере, часть передаваемой от образованной в виде фланца ударной плиты 11 к основной плите 1 энергии преобразуется в тепло или, соответственно, работу деформации и тем самым гасится. При срабатывании противоударного устройства 100 происходит относительное перемещение между основной плитой 1 и выполненной в виде фланца ударной плитой 11, при этом элемент 3 передачи усилия вместе с конусным кольцом 9 перемещается в деформируемую трубу 5.
Силу срабатывания и уровень силы противоударного устройства 100 можно регулировать за счет степени предварительной деформации и за счет толщины стенки деформируемой трубы 5. Существенным является то, что после срабатывания противоударного устройства 100 необходимо заменять лишь деформируемую трубу 5, в то время как остальные части противоударного устройства 100 можно снова применять.
Кроме того, следует еще подчеркнуть двойную функцию, которую выполняет соединительный элемент 6. С одной стороны, соединительный элемент 6 служит, как указывалось выше, для приема уже расширенной концевой зоны деформируемой трубы 5 и прижимания ее через несущую раму 2 к основной плите 1. С другой стороны, как показано на фиг.2, 5 и 8, соединительный элемент 6 имеет упорную поверхность 6b, по которой при срабатывании противоударного устройства 100 направляется наружная поверхность элемента 3 передачи усилия и тем самым относительное движение элемента передачи усилия к деформируемой трубе 5.
На фиг.9-12 показан четвертый вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению. В частности, на фиг.9 и 10 показан четвертый вариант выполнения противоударного устройства 100 в изометрической проекции. На фиг.11 показано предпочтительное применение показанного на фиг.9 и 10 противоударного устройства 100, в то время как на фиг.12 показан боковой разрез используемого на фиг.11 противоударного устройства 100.
Четвертый вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению в структурном отношении сравним с указанными выше вариантами выполнения. Однако в отличие, например, от третьего варианта выполнения основная плита 1, с которой соединена несущая рама 2 с помощью винтов 20, выполнена не в виде фланца, с помощью которого противоударное устройство 100 может быть соединено, например, с кузовом вагона или с расположенным перед ним конструктивным элементом. Вместо этого в четвертом варианте выполнения в переходной зоне между несущей рамой 2 и элементом 3 передачи усилия предусмотрен фланец 21. Эта конструкция позволяет применять противоударное устройство 100 в виде модуля и интегрировать в поперечную балку 101. Это показано на фиг.11 и 12.
В показанном на фиг.11 варианте выполнения выполненное в виде модуля противоударное устройство 100 может быть закреплено через выполненную в виде фланца ударную плиту 11 на несущей структуре, в то время как выполненная в виде круглого участка трубы несущая рама 2 противоударного устройства 100 интегрирована в проходящей перед торцевой стороной несущей структуры поперечной балке 101. В частности, при этом противоударное устройство 100 соединено через фланец 21 с поперечной балкой 101.
На поперечной балке могут быть расположены, как показано на фиг.11, при необходимости, например, защита 103 от наступания, а также сцепление 104. Частично интегрированное в поперечной балке 101 и служащее, например, в качестве соединительного элемента с кузовом вагона противоударное устройство 100 служит для пластичного восприятия энергии с постоянным уровнем силы в случае столкновения. Для этого ударная плита 11 противоударного устройства 100 закреплена на (не изображенном) кузове вагона. В случае столкновения сначала энергия воспринимается обратимо или необратимо защитой от растяжения/удара закрепленного (привинченного) на поперечной балке 101 сцепления 104. Затем вступает в действие противоударное устройство 100. Как и в указанных выше вариантах выполнения, противоударное устройство 100 согласно четвертому варианту выполнения состоит из основной плиты 1, несущей рамы 2, деформируемой трубы 5, элемента 3 передачи усилия, конусного кольца 9 с зажимным элементом 4 и соединительного элемента 6. Описание осуществляемого с помощью противоударного устройства 100 поглощения энергии уже приведено выше со ссылками на фиг.1-8.
Однако, естественно возможно, что выполненное в виде модуля противоударное устройство 110 согласно четвертому варианту выполнения само имеет еще обратимую функцию амортизатора, как это имеет место в противоударном устройстве 100 согласно второму варианту выполнения.
На фиг.13 показан пятый вариант выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению. В этом варианте выполнения применяется противоударное устройство 100 для соединения проходящей поперек торцевой стороны (не изображенной) несущей структуры балки 101 с торцевой стороной несущей структуры. В частности, и как показано на фиг.14, на которой изображен разрез показанного на фиг.13 противоударного устройства 100, в пятом варианте выполнения в принципе используется противоударное устройство 100, описание которого приведено выше применительно к фиг.1 и 2.
В частности, противоударное устройство 100 согласно фиг.13 или, соответственно, 14 содержит элемент 3 передачи усилия, на одном конце которого расположена ударная плита 11. Эта ударная плита 11 служит для крепления, предпочтительно разъемно, противоударного устройства 100 с поперечной балкой 101 на (не изображенной) несущей структуре. Для этого в ударной плите 11 предусмотрены соответствующие сквозные отверстия 17, которые служат для приема винтов и т.д.
Конструкция и принцип действия противоударного устройства 100 согласно фиг.13 соответствуют, по существу, конструкции и принципу действия противоударного устройства 100, описание которого приведено выше применительно к фиг.2. Однако в пятом варианте выполнения противоударное устройство 100 частично интегрировано в поперечной балке 101. В частности, поперечная балка 101 имеет выемку 102, в которой размещена несущая рама противоударного устройства 100. На этой несущей раме 2, так же, как в первом и во втором варианте выполнения противоударного устройства 100, согласно изобретению разъемно закреплен соединительный элемент 6 с помощью винтового соединения 15.
В пятом варианте выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению основная плита 1 выполнена интегрально в поперечной балке 101. Однако, естественно возможно также выполнение несущей рамы 2 в виде интегральной составляющей части поперечной балки 101.
С помощью противоударного устройства 100 согласно пятому варианту выполнения предлагается ступень защиты от удара, с помощью которой можно соединять предусмотренную поперек торцевой стороны несущей структуры балку 101 с несущей структурой, при этом противоударное устройство 100 после превышения заранее задаваемой силы удара срабатывает, и возникающая при передаче ударного усилия энергия, по меньшей мере, частично преобразуется в работу деформации или, соответственно, тепловую энергию и тем самым гасится. После срабатывания противоударного устройства 100 снова необходимо заменять лишь деформируемую трубу 5, в то время как остальные конструктивные элементы противоударного устройства 100 можно применять снова.
На фиг.15 показана модификация (шестой вариант выполнения) пятого варианта выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению, описание которого приведено выше со ссылками на фиг.13 и 14. Эта модификации соответствует, по существу, комбинации из противоударного устройства согласно пятому варианту выполнения (см. фиг.13 и 14) со вторым вариантом выполнения (см. фиг.3 и 4). В частности, оно является противоударным устройством 100, которое служит для крепления поперечной балки 101 на торцевой стороне (не изображенной) несущей структуры, однако с помощью этого соединения обеспечивается не только защита от удара, но также амортизация умеренных ударов. При этом в противоударное устройство 100 интегрировано буферное устройство 12, при этом конструкция и принцип действия этого буферного устройства, по существу, сравнимы с показанным на фиг.3 и 4 вариантом выполнения.
Ниже приводится описание седьмого варианта выполнения противоударного устройства 100 согласно изобретению со ссылками на фиг.16, 17 и 18. При этом на фиг.16 показано противоударное устройство 100 согласно седьмому варианту выполнения в изометрической проекции. На фиг.17 показан боковой разрез показанного на фиг.16 противоударного устройства 100. Детали используемой в противоударном устройстве 100 согласно седьмому варианту выполнения деформируемой трубы 5 показаны на фиг.18.
Противоударное устройство 100 согласно седьмому варианту выполнения в структурном и функциональном отношении в принципе сравнимо со вторым вариантом выполнения, описание которого приведено выше со ссылками на фиг.3-5. Так же, как во втором варианте выполнения (см. фиг.3-5), противоударное устройство 100 согласно седьмому варианту выполнения имеет дополнительную демпфирующую функцию, которая реализуема с помощью интегрированного в элемент 3 передачи усилия буферного устройства 12. Принцип действия буферного устройства 12 уже пояснен выше в связи с описанием второго варианта выполнения.
Однако в отличие от второго варианта выполнения в противоударном устройстве согласно седьмому варианту выполнения не предусмотрена несущая рама, в которой размещена деформируемая труба 5. Вместо этого противоударное устройство 100 согласно седьмому варианту выполнения, если не считать уже упомянутое буферное устройство 12, имеет лишь основную плиту 1, деформируемую трубу 5, соединительный элемент 6, конусное кольцо 9, зажимной элемент 4, элемент 3 передачи усилия, в котором интегрировано буферное устройство 12, и элементы 15 винтового соединения.
Деформируемая труба 5 через первую, обращенную к (не изображенной) несущей структуре концевую зону скреплена с основной плитой 1. Соединительный элемент 6 через элементы 15 винтового соединения соединен со второй концевой зоной деформируемой трубы 5 и имеет направляющую поверхность 6b, по которой при срабатывании противоударного устройства 100 направляется наружная поверхность элемента 3 передачи усилия и тем самым относительное перемещение элемента 3 передачи усилия к деформируемой трубе 5. Зажимной элемент 4 служит для приема конусного кольца 9. За счет стягивания соединительного элемента 6 через элементы 15 винтового соединения с деформируемой трубой 5 соединительный элемент 6 давит на зажимной элемент 4. Таким образом, зажимной элемент 4 через конусное кольцо 9 стягивается с деформируемой трубой 5. Как указывалось выше, при срабатывании противоударного устройства 100 элемент 3 передачи усилия направляется по направляющей поверхности 6b соединительного элемента 6 и передает силу на зажимной элемент 4.
Взаимодействие отдельных конструктивных элементов, а также принцип действия противоударного устройства сравнимы с вариантами выполнения, описание которых приведено выше. В частности, в седьмом варианте выполнения можно также регулировать силу срабатывания и уровень силы противоударного устройства 100 за счет степени предварительной деформации и толщины стенки деформируемой трубы 5. После срабатывания противоударного устройства 100 необходимо снова заменять лишь деформируемую трубу 5 при необходимости с основной плитой 1. Остальное противоударное устройство 100 можно применять снова.
Изобретение не ограничивается показанными на чертежах вариантами выполнения, а возможны также другие комбинации всех отдельных признаков, описание которых приведено выше.
Перечень позиций
1 - основная плита
2 - несущая рама
3 - элемент передачи усилия
4 - зажимной элемент
4а - тело зажимного элемента
4b - ступень зажимного элемента
5 - деформируемая труба
6 - соединительный элемент
6а - канавка соединительного элемента
6b - направляющая поверхность
7 - направляющая поверхность соединительного элемента
8 - наружная поверхность элемента передачи усилия
9 - конусное кольцо
10 - упорная поверхность соединительного элемента
11 - ударная плита
12 - буферное устройство
13 - плунжер буфера
14 - элемент поглощения энергии
15 - винтовой соединительный элемент
16 - сквозное отверстие
17 - сквозное отверстие
18 - канавка
19 - сквозное отверстие
20 - винтовой соединительный элемент
100 - противоударное устройство
101 - поперечная балка
102 - выемка в поперечной балке
103 - защита от наступания
104 - среднее буферное сцепление