具有轴向伸展模块的车钩装置

技术领域

本发明涉及一种适于通过使用变形单元来吸收能量的车钩(train coupler)。特别地，本发明涉及便于车钩的部件的方便组装并且在正常操作期间将车钩的部件牢固地保持在适当位置的装置。

背景技术

许多现有的车钩包括在较小和较大碰撞时都吸收能量的部件。目的是将力引导到专门设计的单元，以便节省列车组的其它部件，从而增加乘客和操作人员的安全性，以及至少在较小冲击之后降低维修成本。与车钩相关的碰撞保护系统可以包括能够以可逆方式缓冲冲击力的部件(例如橡胶元件和液压元件)以及不可逆转的能量吸收器(例如变形单元)。通常可逆元件能够吸收比不可逆元件少的能量。不同的能量吸收部件可以看作在碰撞过程中的不同阶段起作用，目的是车钩决不会损坏(bottom out)。

变形管形式的变形单元描述于WO2005075272和WO2015180839中，并在商业上提供和广泛使用。这种变形管是高度坚固和有效的能量吸收部件。通过在心轴上使管膨胀(或收缩)来吸收能量，从而产生非常可重复的结构塑性变形，其与摩擦一起确定变形力。当与释放功能结合时，变形管的启动力是重要的，使得顺序总是保持在设计的范围内。

变形单元通常与固定到轿厢底架的外壳中的锚件(anchor)或支架串联安装。该锚件连接到杆，该杆经由另外的联接装置(例如联接头)可以连接到另一车厢的车钩。壳体设置有一对前凸耳和一对后凸耳，其中，前凸耳在向前运动期间与锚件相互作用，并且后凸耳与变形单元相互作用，以接收沿相反方向的力。锚件和变形单元设置在前凸耳和后凸耳之间，前凸耳和后凸耳之间还可能具有其它部件。

为了确保车钩的功能，尤其是在如上所述的变形单元发生碰撞的情况下确保能量吸收功能，锚件和变形单元被偏压在前凸耳和后凸耳之间是至关重要的。该力通常应为600-1000kN的量级，并将被称为锁定力。

锚件和变形单元通常从轿厢下方安装到壳体中，壳体在下侧至少部分地敞开。然后用盖板或类似物封闭壳体。壳体的设计(例如前凸耳和后凸耳之间的距离)可以变化，使得在锚件和变形单元之间和/或锚件和前凸耳之间或变形单元和后凸耳之间分别形成空间或隔室。此外，制造公差导致隔室尺寸的轻微变化，并且还导致从一侧到另一侧的可能变化。

US2007125739描述了使用在锚件之后驱入的一对相互连接的楔，以提供合适的锁定力。在车钩的轴向上提供锁定力，但是另外在横向上会存在力，该力通过相互连接的楔施加在车底架上。通过使相互连接的楔的相互连接稍微具有柔性，可以解决壳体两侧上的前、后凸耳之间的距离的微小变化，从而可以将一侧向上驱动到比另一侧更远的距离。然而，这种适应性难以控制。另一个缺点是，在冲击之后，楔以及其它部件可能下落在轨道上。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服现有技术车钩的缺点的车钩。特别地，本发明的目的是提供一种车钩，其中锁定力以可控且可靠的方式至少将锚件和变形单元保持在适当位置，并且该锁定力可从车钩的壳体的外部调节。

这通过如权利要求1中限定的车钩来实现。

根据本发明的车钩包括杆，该杆在前端适于与联接装置接合，并且在后端附接到锚件。在松弛位置的杆的纵向延伸限定轴向方向，并且杆的中心限定所述车钩的中心轴线。所述锚件被布置成与变形单元相互作用，该变形单元与所述锚件同轴地定位并且在轴向方向上从杆位于所述锚件之后。所述锚件和变形单元包含在壳体内并位于一对前凸耳和一对后凸耳之间。至少一个轴向伸展模块插入在所述前凸耳和所述锚件之间，或所述锚件和所述变形单元之间，或所述变形单元和所述后凸耳之间。所述轴向伸展模块被布置成在轴向方向上可伸展并且在已经插入到所述壳体中之后伸展。在伸展状态下，所述轴向伸展模块在所述变形单元和锚件上施加预定力，使得所述轴向伸展模块、变形单元和锚件保持在所述前凸耳和后凸耳之间。所述轴向伸展模块、变形单元和锚件可以看作偏置在前凸耳和后凸耳之间。

根据本发明的一个实施方式，所述车钩设置有布置在中心轴线的每侧上的两个轴向伸展模块。优选地，两个所述轴向伸展模块布置有可从车钩下侧接近的调节装置，该侧也是锚件和变形单元通常安装在壳体中的一侧。

根据本发明的一个方面，所述轴向伸展模块是包括至少三个分离件的楔形组件，其中三个分离件中的至少两个是具有彼此面对的平行楔形表面的楔形件。通过使至少两个所述楔形件在横向于所述中心轴线的方向上相对于彼此移动来提供轴向伸展。

根据本发明的一个实施方式，所述轴向伸展模块是楔形组件，其包括具有第一楔形表面的第一楔形件和具有第二楔形表面的第二楔形件，其中第一楔形表面和第二楔形表面平行且彼此面对。所述第一楔形件在其底表面上设置有螺纹孔。所述楔形组件包括第三部件和固定件，所述第三部件具有非楔形表面，该非楔形表面面向所述第一楔形件的非楔形表面，所述固定件设置为与所述第二楔形件和第三部件的底表面接触并且至少部分地在相应的底表面上延伸。所述固定件设置有通孔。螺栓穿过所述固定件的孔并与所述第一楔形件的螺纹孔接合，且螺栓的头部作用在所述固定件上。

根据本发明的一个实施方式，所述轴向伸展模块是楔形组件，其包括第一楔形件、第二楔形件和第三楔形件，所述第一楔形件具有两个楔形表面，所述第二楔形件具有一个楔形表面，该楔形表面面向所述第一楔形件的楔形表面中的一个，所述第三楔形件具有一个楔形表面，该楔形表面面向所述第一楔形件的楔形表面中的另一个。所述第一楔形件在其底面上设置有螺纹孔。设置有固定件，其与所述第二楔形件和所述第三楔形件的底表面接触且至少部分地在所述相应的底表面上延伸。所述固定件设置有通孔。螺栓(37d)延伸穿过所述固定件的孔并与所述第一楔形件的螺纹孔接合，并且螺栓的头部作用在所述固定件上。

根据本发明的一个实施方式，轴向伸展模块是楔形组件，其包括第一楔形件、第二楔形件和第三楔形件，所述第一楔形件具有两个楔形表面，所述第二楔形件具有一个楔形表面，该楔形表面面向所述第一楔形件的楔形表面中的一个，所述第三楔形件具有一个楔形表面，该楔形表面面向所述第一楔形件的楔形表面中的另一个。所述第一楔形件设置有通孔，该通孔从所述第一楔形件的底表面延伸到所述第一楔形件的顶表面。设置有固定件，其与所述第二楔形件和所述第三楔形件的顶表面接触并至少部分地在相应的顶表面上延伸。所述固定件设置有螺纹孔。螺栓延伸穿过所述第一楔形件的孔并与所述固定件的螺纹孔接合，并且螺栓的头部作用在第一楔形件的底表面上。

根据本发明的一个实施方式，轴向伸展模块是楔形组件，其包括第一楔形件、第二楔形件、第三楔形件和第四楔形件，所述第一楔形件具有后向的楔形表面和向前的楔形表面，所述第二楔形件具有后向的楔形表面和向前的楔形表面，所述第三楔形件具有上部后向的楔形表面和下部后向的楔形表面，所述第四楔形件具有上部向前的楔形表面和下部前向的楔形表面。所述第一楔形件在横向于中心轴线的方向上设置在所述第二楔形件上方。所述第三楔形件和第四楔形件的上部、下部楔形表面被布置成使得所述楔形件在所述楔形件的沿轴向方向的中间处的厚度大于在与所述顶表面和底表面相交处的厚度。所述第一楔形件的后向的楔形表面与所述第四楔形件的上部前向的楔形表面相对且对应，并且所述第一楔形件的前向的楔形表面与所述第三楔形件的上部后向的楔形表面相对且对应。所述第二楔形件的后向的楔形表面与所述第四楔形件的下部前向的楔形表面相对且对应，并且所述第一楔形件的前向的楔形表面与所述第三楔形件的下部后向的楔形表面相对且对应。所述第一楔形件在其底面上设置有螺纹孔，并且所述第二楔形件设置有从其底面延伸到其顶面的通孔。螺栓延伸穿过所述第二楔形件的通孔并与第一楔形件的螺纹孔接合，螺栓头部作用在所述第二楔形件的底面上。

由于本发明，简化了车钩的安装和维护。由于锚件、变形单元和轴向伸展模块仅通过轴向方向上的力保持在适当位置，所以没有横向力施加到壳体或其它部件。

本发明的一个优点是，通过使用两个轴向伸展模块(每侧一个，并独立地调节它们)，可以容易地补偿一对前后凸耳之间的距离与另一对前后凸耳之间的距离的微小变化。

另一优点是所述壳体可设有可移除的盖板，其可阻止所述轴向伸展模块在冲击后掉落于轨道上。

附图说明

图1是根据本发明的车钩的透视示意图；

图2是作为根据本发明的车钩的一部分的轴向扩展模块的一个实施方式的侧视示意图；

图3是作为根据本发明的车钩的一部分的轴向扩展模块的一个实施方式的侧视示意图；

图4是作为根据本发明的车钩的一部分的轴向扩展模块的一个实施方式的侧视示意图；

图5是作为根据本发明的车钩的一部分的轴向扩展模块的一个实施方式的侧视示意图；以及

图6a-b是从根据本发明的车钩的外壳的下方观察的示意性透视图。

具体实施方式

诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前”、“后”等术语仅参考附图中所示的本发明的实施例的几何形状和/或在装置的正常操作期间使用，而不旨在以任何方式限制本发明。在下文中，术语“对应表面”用于描述两个楔形表面，这两个楔形表面被设计成相互作用并且这两个表面在操作期间是平行的。

图1以透视图示意性地示出了根据本发明的车钩1。为了更好地说明新颖的部件，省略了一些部件。车钩1安装在列车车厢的底架上。

车钩1包括杆2，其在前端设置有例如车钩头部的连接装置(未示出)，并且在后端连接到锚件3。杆2通常可以通过多个环形弹性元件8与锚件3相互作用，可以在图中看到其中一个环形弹性元件8。杆2和锚件3的设计及其相互作用遵循本领域公知的成熟设计原理。锚件3与变形单元4一起包含在壳体5中。优选地，所述壳体至少覆盖车钩1的三个侧的主要部分。第四侧至少部分地敞开。一个或多个可移动的盖板(未示出)可以覆盖壳体5的开口侧，通常从下方进行壳体中部件的安装和维护，因此壳体的至少部分开口的侧应该是壳体的底侧。即，在列车正常运行期间面向地面的一侧。杆2的纵向延伸可以看作在其起始位置，该起始位置限定车钩1的轴向和中心轴线，在图中用虚线表示。

壳体5设置有一对前凸耳5a和一对后凸耳5b。每对凸耳相对于中心轴线对称地布置，并且通常在它们之间具有开口，该开口可从壳体的开口侧，(即通常从底侧)接近。锚件3和变形单元4设置在前凸耳5a和后凸耳5b之间，并相对于中心轴线对准。变形单元4在从杆2的轴向方向上放置在锚件之后。

一对轴向伸展模块7设置在变形单元4和锚件3之间、锚件3和前凸耳5A之间或者变形单元4和后凸耳5b之间。或者，在锚件3和变形单元4之间仅设置一个轴向伸展模块7，并相对于中心轴线在至少一个方向上集中。在仅使用一个轴向伸展模块7的实施方式中，伸展模块7应优选在锚件3面向变形单元4的平面的至少三分之一上延伸，以便提供机械稳定性。变形单元4通常包括在冲击时向后移动的气缸。如果轴向扩展模块7被置于变形单元4和后凸耳5b之间，那么必须小心，以便气缸可以自由移动而不与轴向伸展模块7接触。如果只使用一个轴向伸展模块7，其优选地设有用于容纳变形单元4的气缸的开口，该开口具有大于气缸直径的余量。轴向伸展模块7被设置成能够在轴向方向上伸展，从而在轴向方向上施加力，该锁定力偏压锚件3和变形单元4，并将部件保持在壳体5中的适当位置。该力通常是预定的，并且在将锚件3、变形单元4和轴向伸展模块7安装在前凸耳5a和后凸耳5b之间之后从壳体5的外部施加。轴向伸展模块7还被布置成保持力或偏置。

根据本发明的车钩，至少变形单元4、锚件3和轴向伸展单元7仅通过锁定力保持在适当位置，即源自轴向伸展模块7在轴向方向上扩展的力。在例如轴向伸展模块7和壳体5或盖板之间仍然可以存在接触。然而，这不构成承载接触，至少如果与锁定力相比不构成承载接触，并且如果盖板被移除，则车钩的部件仍然通过锁定力保持在适当位置。轴向伸展模块7的轴向伸展应当是从壳体5的外部可调节的，以便轴向伸展模块7可以在收缩状态下在变形单元4和锚件3之间、锚件3和前凸耳5a之间或者变形单元4和后凸耳5b之间的位置之一处安装到壳体5中，并且在安装之后伸展以提供锁定力。因此，轴向伸展模块7的轴向伸展仅由轴向伸展模块7内的部件的相对运动提供。以相同的方式，在轴向方向上的伸展所需的力(即不在车钩的轴向方向上的力)在轴向伸展模块7内被吸收。因此，提供了轴向伸展，而没有例如如现有技术解决方案中的作用在壳体5或底架上的楔。

在碰撞冲击时，轴向伸展模块7上的力可能是显著的，并且部件的机械稳定性被很大程度地保持，以便以受控的方式将力引导到能量吸收部件。

根据本发明的一个实施方式，如图2中示意性地示出的，轴向伸展模块27包括具有第一楔形表面的第一楔形件27a和具有第二楔形表面的第二楔形件27b，并且所述楔形表面彼此平行且面对。第三部件27g面向第一楔形部件27A的非楔形表面。固定件27h设置成与第二楔形件27b和第三楔形件27g的底面接触，并至少部分地在相应表面上延伸。固定件27h可以固定到第二楔形件27b和第三楔形件27g中的一者上。在安装位置，楔形表面形成垂直于车钩1的中心轴线的平面，并且具有偏离中心轴线的法线。楔形组件27的外表面具有将在中心轴线方向上的法线。第一楔形件27a设置有用于容纳螺栓27d的螺纹孔27c。螺栓27d延伸穿过固定件27h中的孔27e，并且螺栓27d的头部27f作用在固定件27h上。

通过从壳体5的外部容易地拧紧螺栓27d，螺栓头27f作用在固定件27h上，并迫使第一楔形件27a向下，且沿轴向提供伸展，从而提供锁定力。在外部件、第二楔形件27b和第三楔形件27g没有横向运动的情况下，提供了伸展，并因此提供了轴向上的力。因此，在安装期间没有横向力施加在锚件3或变形单元4上，并且将不存在锚件3或变形单元4错位的风险，从而最小化未对准或设置歪斜的风险。楔形组件7的与锚件3、变形单元4或凸耳5a/b接触的外部件除了沿轴向方向移动而不沿其他任何方向移动的布置是本发明的所有实施方式的共同特征。

如本领域技术人员所认识到的，螺栓和螺纹孔布置可以以各种方式改变并且提供相同的功能。例如，螺栓27d可以用紧固到第一楔形件27a上并且延伸穿过第二楔形件27b的螺纹销代替。与螺栓27d匹配并且作用在底表面上的螺母提供第一楔形表面27A和第二楔形表面27b的相对运动。同样在本发明的其它实施方式中，螺栓布置也可以这种方式变化。

根据图3中示意性示出的本发明的一个实施复审，轴向伸展模块包括第一楔形件37a、第二楔形件37b和第三楔形件37g，第一楔形件37a具有两个楔形表面，第二楔形件37b具有面向第一楔形件37a的一个楔形表面的一个楔形表面，第三楔形件37g具有面向第一楔形件37a的另一个楔形表面的一个楔形表面。固定件37h设置成与第二楔形件37b和第三楔形件37g的底表面接触，并且至少部分地在相应表面上延伸。固定件37h可以固定到第二楔形件37b和第三楔形件37g中的一者上。在安装位置，各楔形表面形成垂直于车钩1的中心轴线的平面，并且具有偏离所述中心轴线的法线。楔形组件37的外表面具有将在中心轴线方向上的法线。第一楔形件37a设置有用于容纳螺栓37d的螺纹孔37c。螺栓37d延伸穿过固定件37h中的孔37e，并且螺栓37d的头部37f作用在固定件37h上。通过从壳体5的外部容易地拧紧螺栓37d，螺栓头37f作用在固定件37h上，并沿轴向方向向下压迫第一楔形件37a且向外压迫第二楔形件47b和第三楔形件47g，提供了锁定力。在第二楔形件37b和第三楔形件37g没有横向运动的情况下提供伸展并因此提供轴向上的力。

根据图4中示意性示出的本发明的一个实施方式，轴向伸展模块包括第一楔形件47a、第二楔形件47b和第三楔形件47g，第一楔形件47a具有两个楔形表面，第二楔形件47b具有一个楔形表面，其面向第一楔形件47a的一个楔形表面，第三楔形件47g具有一个楔形表面，其面向第一楔形件47a的另一个楔形表面。固定件47h设置成与第二楔形件47b和第三楔形件47g的顶表面接触，并至少部分地在相应的表面上延伸。固定件47h可以固定到第二楔形件47b和第三楔形件47g中的一者上。固定件47h设置有用于接收螺栓47d的螺纹孔47i。在安装位置，各楔形表面形成垂直于车钩1的中心轴线的平面，并且具有偏离所述中心轴线的法线。第一楔形件47a设置有用于接收螺栓47d的贯通孔47c。螺栓47d延伸穿过第一楔形件47a中的孔47c，并与固定件47h中的螺纹孔47i配合。螺栓47d的头部47f作用在第一楔形件47a的面向壳体的开口侧的表面(通常是底面)上。伸展以及因此在轴向方向上的力将以与参考图3描述的先前实施方式类似地提供。

根据本发明的一个实施方式，如图5中示意性地示出的，轴向伸展模块包括第一楔形件57a、第二楔形件57b、第三楔形件57c和第四楔形件57d，第一楔形件57a具有后向楔形表面和前向楔形表面，第二楔形件57b具有后向的楔形表面和前向的楔形表面，第三楔形件57c具有上部后向的楔形表面和下部后向的楔形表面，第四楔形件57d具有上部前向的楔形表面和下部前向的楔形表面。第三楔形件57c和第四楔形件57d的上、下楔形表面被布置成使得该楔形件在轴向方向上的中部的厚度大于其与顶表面和底表面相交处的厚度。在相应的上部楔形表面和下部楔形表面形成垂直于中心轴线的线的之间形成相交。第三楔形块57c的上部楔形表面与第四楔形块57d的下部楔形表面平行，第三楔形块57c的下部楔形表面与第四楔形块57d的上部楔形表面平行。在安装位置，各楔形表面形成垂直于车钩1的中心轴线的平面，并且具有偏离所述中心轴线的法线。第一楔形件57a的后向的楔形表面面对并对应于第四楔形件57d的上部前向的楔形表面，并且第一楔形件的前向的楔形表面面对并对应于第三楔形件57d的上部后向的楔形表面。等同地，第二楔形件57b后向的楔形表面面向并对应于第四楔形件57d的下部前向的楔形表面，并且第一楔形件的前向的楔形表面面向并对应于第三楔形件57c的下部后向的楔形表面。第一楔形件57a设置有用于接收螺栓57f的螺纹孔57e。第二楔形件57b设置有用于接收螺栓57f的贯通孔57g，螺栓头部57h作用于第二楔形件57b的底表面。通过拧紧螺栓57f(从壳体5的外部可接近螺栓头部57h)，第一楔形件57a和第二楔形件57b将以对称的动作沿轴向向外推动第三楔形件和第四楔形件。

根据本发明的一个实施方式，如图6a-b示意性所示，壳体5的开口侧(优选为底侧)设置有基本上覆盖变形单元的第一盖板61。可移除的第二盖板62覆盖两个楔形组件7，这里示例性地示出为设置在锚件3和变形单元4之间。图7a示出了没有安装第二盖板的壳体和7b)安装了可移除的第二盖板62。可移除的第二盖板62允许容易地调节楔形组件的螺栓，并且将防止楔形组件在冲击之后掉出到轨道上。应当注意，在正常操作期间，两个楔形组件不应当与可移除的第二盖板62接触。

轴向伸展模块的精确尺寸将取决于车钩的尺寸并与之对应。作为非限制性实例，参照图3描述的楔形组件在轴向方向上的宽度为大约100mm，厚度为25mm，楔形件的高度为250mm，组件的总高度为300mm。这些尺寸涉及使用两个楔形组件的车钩。部件通常可由结构钢如S355J2G3(标准：EN10027-1)制造。楔形表面的倾斜角度优选地相对于非楔形表面(例如楔形组件的外表面)在2-7°的区间内。.

除了新型轴向伸展模块之外，这里描述的所有部件都是市场上可买到的，并且可以被认为是标准部件。不同的市场遵循不同的标准和规定，并且部件的具体设计和外观可以相应地不同。不同的制造商也提供不同的设计。根据上述教导，熟练的工程师将在不付出过多劳动的情况下使轴向伸展模块适于与车钩的其它部分一起工作。