带防侧弯功能的轨道车辆用车钩缓冲连接装置的制作方法

1.本发明属于轨道车辆的车钩技术领域，涉及一种带防侧弯功能的轨道车辆用车钩缓冲连接装置以及使用该车钩缓冲连接器的轨道车辆。


背景技术：

2.在目前，轨道车辆的被动保护性能越来越受到人们关注，而车钩缓冲连接装置作为传递和缓冲车辆自身牵引力和冲击力的关键部件，直接关系到列车运营的安全性和舒适性。
3.车钩缓冲连接装置用于实现动车组、地铁等中部轨道车辆间的机械连接，并具有缓和车辆间冲击载荷、吸收碰撞工况下碰撞能量的作用；例如，车钩缓冲连接装置中一般会设有可恢复式吸能装置和不可恢复式吸能装置（例如压溃管）；可恢复式吸能装置用于吸收轨道车辆运行过程中车辆间的冲击载荷和拉伸载荷，不可恢复式吸能装置（例如压溃管）用于吸收轨道车辆在碰撞工况下车辆间的较大的冲击载荷或冲击能量。
4.然而，在实际运用过程中，轨道车辆因碰撞等而发生巨大的冲击时，轨道车辆间的纵向作用力会产生垂向和/或横向的运动趋势，当力矩超过临界值时车钩缓冲连接装置会发生弯曲而不能通过不可恢复式吸能装置进行正常吸能，容易出现车辆爬起或车辆侧向折叠（即侧弯）现象。


技术实现要素：

5.本公开的目标在于有效解决或者至少缓解现有轨道车辆用车钩缓冲连接装置中存在的上述问题和/或其他方面的问题中的一个或多个, 从而提供以下技术方案。
6.按照本公开的一方面，提供一种轨道车辆用车钩缓冲连接装置，其包括安装座、牵引杆、前限位板、后限位板、第一吸能部件和第二吸能部件，其中，所述第一吸能部件套装在所述牵引杆上并被夹置于所述后限位板和安装座之间并用于吸收拉伸载荷，所述第二吸能部件套装在所述牵引杆上并被夹置于所述前限位板和安装座之间并用于吸收冲击载荷；其中，所述安装座的左右两侧端分别左右对称地设置有防折弯限位块，所述前限位板的左右两侧端分别左右对称地设置有防折弯支撑块；其中，所述防折弯限位块被构造为，在所述第二吸能部件在被所述前限位板压缩并吸收冲击载荷时，限制所述防折弯支撑块在左右方向上的摆动角度大小并引导所述折弯支撑块所在的所述前限位板在趋于在前后方向上移动。
7.根据附加或替代实施方案，所述防折弯限位块从所述安装座向前部分地一体延伸而形成，并且所述防折弯限位块的前端设置有相向于所述防折弯支撑块的第一导向斜面，所述防折弯限位块的内侧设置有前后导向面；通过所述第一导向斜面限制所述防折弯支撑块在左右方向上的摆动角度大小并在冲击载荷下引导所述前限位板从所述第一导向斜面滑向所述前后导向面，通过前后导向面引导所述前限位板在大致前后方向上移动。
8.根据附加或替代实施方案，所述防折弯支撑块从所述前限位板向后部分地一体延伸而形成；所述防折弯支撑块的后端设置有大致相向于所述第一导向斜面的第二导向斜面。
9.根据附加或替代实施方案，设置所述防折弯限位块从所述安装座向前延伸的长度以至于在所述第二吸能部件承载的冲击载荷等于其所能承受的极限冲击载荷的情况下所述防折弯支撑块的前端能部分地接触到所述第一导向斜面。
10.根据附加或替代实施方案，所述第一导向斜面相对所述前后导向面朝外倾斜。
11.根据附加或替代实施方案，所述安装座的上下两侧端分别上下对称地设置有防爬限位块，所述防爬限位块的前端面上设置有第一防爬齿，所述前限位板的上下两端的侧面上分别上下对称地设置有第二防爬齿，所述第二防爬齿能够与所述第一防爬齿彼此啮合。
12.根据附加或替代实施方案，多个所述第一防爬齿和多个所述第二防爬齿在左右方向上基本平行地布置。
13.根据附加或替代实施方案，所述防爬限位块从所述安装座向前部分地一体延伸而形成。
14.根据附加或替代实施方案，设置所述防爬限位块从所述安装座向前延伸的长度以至于在所述第二吸能部件承载的冲击载荷等于其所能承受的极限冲击载荷的情况下所述防爬限位块上的第一防爬齿能与所述前限位板上的第二防爬齿相啮合。
15.根据附加或替代实施方案，所述防爬限位块的设置有所述第一防爬齿的前端面向后倾斜。
16.根据附加或替代实施方案，在不承受拉伸或冲击载荷的情况下，所述第二防爬齿与所述第一防爬齿之间的间距大于或等于所述第二吸能部件的压缩行程的最大值。
17.根据附加或替代实施方案，轨道车辆用车钩缓冲连接装置还包括：大致沿前后方布置的压溃管。
18.根据附加或替代实施方案，所述安装座通过球轴承安装在所述牵引杆上。
19.根据附加或替代实施方案，轨道车辆用车钩缓冲连接装置还包括：锁紧件，其用于将所述后限位板固定安装在所述牵引杆的后端。
20.根据附加或替代实施方案，所述前限位板和安装座之间设置有m个所述第二吸能部件，所述后限位板和安装座之间仅设置n个所述第一吸能部件，其中，m、n为整数且m≥n。
21.根据附加或替代实施方案，在两个所述第二吸能部件之间设置有中间隔板，所述中间隔板固定在所述牵引杆上。
22.根据附加或替代实施方案，所述轨道车辆用车钩缓冲连接装置为半永久式车钩缓冲连接装置。
23.按照本公开的一方面，提供一种轨道车辆，其包括以上任一所述的轨道车辆用车钩缓冲连接装置。
24.根据附加或替代实施方案，一所述轨道车辆的轨道车辆用车钩缓冲连接装置通过卡环与另一轨道车辆的轨道车辆用车钩缓冲连接装置刚性固定连接。
25.根据以下描述和附图本发明的以上特征、操作和优点将变得更加明显。
附图说明
26.从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
27.图1是按照本发明一实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置的主视图，其中示出了该轨道车辆用车钩缓冲连接装置的主要结构的截面图。
28.图2是按照本发明一实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置的俯视图，其中示出了该轨道车辆用车钩缓冲连接装置的主要结构的截面图。
29.图3是按照本发明一实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置在成对使用时的立体图。
30.图4是示意成对使用的图1所示实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置的主视图。
31.图5是示意成对使用的图1所示实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置的俯视图。
32.图6是示意成对使用的图1所示实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置在防侧弯工况下的工作示意图。
33.图7是示意成对使用的图1所示实施例的轨道车辆用车钩缓冲连接装置在防爬工况下的工作示意图。
34.标号说明：10、轨道车辆用车钩缓冲连接装置，110、牵引杆，120、安装座，121、防折弯限位块，
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122、 第一导向斜面，
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123、防爬限位块，124、第一防爬齿，
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128、前后导向面，
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130、 球轴承，140、前限位板，
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141、防折弯支撑块，
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142、 第二导向斜面，144、第二防爬齿，
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150、 后限位板，
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161、第一吸能部件，162、第二吸能部件，
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163、中间隔板，
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170、 锁紧件，180、 压溃管，
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300、卡环。
具体实施方式
35.下面通过参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。
36.诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。
37.为方便说明和理解，附图中定义了相应的x方向、y方向和z方向，其中，牵引杆的中心轴线所在的方向定义为轴向并被定义为x方向，安装座的上下高度方向定义z方向，y方向同时垂直于x方向和z方向。
38.在本文的描述中，
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左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等方位术语是基于图1或图2示意的轨道车辆用车钩缓冲连接装置（以下简称为“缓冲连接装置”）的置放方位来定义的；其中，“前后方向”对应于x方向，并且，在x方向上，从轨道车辆的车体指向其外部的方向定义“前”方向、指向轨道车辆的车体内部的方向定义“后”方向，因此，在图3-7的成对使用示意图中，缓冲连接装置10a和10b在x方向上彼此按相反方向布置，它们中各自的“前”方向是
彼此相反的，同样，它们中各自的“后”方向也是彼此相反的；其中，“左右方向”对应于y方向，“上下方向”对应于z方向。
39.以下以缓冲连接装置10为半永久式车钩缓冲连接装置进行示例说明，半永久式的缓冲连接装置10呈大致杆状结构并且可以前后连接的轨道车辆中成对地使用（参见图3至图7）。
40.如图1所示，缓冲连接装置10包括安装座120和牵引杆110；安装座120可以固定安装在轨道车辆的车体上（图中未示出），其可以被具体构造为方块状，并且，可以在安装座120的内部具有沿x向穿通的安装孔，牵引杆110可以沿x方向穿过该安装孔；具体地，在牵引杆110和安装孔之间可以设置例如球轴承130，从而不但牵引杆110可以相对安装座120在前后方向上移动，而且允许牵引杆110相对安装座120上下摆动和/或左右摆动，从而有助于实现在正常运行工况下的相对车体的摆动要求。
41.如图1和图2所示，缓冲连接装置10还主要地包括在x方向上从前至后布置的前限位板140、第二吸能部件162、第一吸能部件161、后限位板150和锁紧件170；其中，前限位板140可以固定在牵引杆110上，锁紧件170将后限位板150固定安装在牵引杆110的后端，前限位板140和后限位板150可以随牵引杆110一起动作；第一吸能部件161可以套装在牵引杆110上并被夹置于后限位板150和安装座120之间，在牵引工况下，第一吸能部件161可以用于吸收x方向的拉伸载荷；第二吸能部件162可以套装在牵引杆110上并被夹置于前限位板140和安装座120之间，在冲击工况下，第二吸能部件162可以用于吸收x方向的冲击载荷。
42.可以看到，第二吸能部件162和第一吸能部件161被分别置于安装座120的左右两侧，从而在牵引工况和冲击工况（例如制动工况）下，载荷是分别作用于不同侧的吸能部件上，使吸能部件压缩形变并在不同工况下来分别吸收不同载荷，有利于显著提高作为缓冲介质的吸能部件的疲劳寿命，牵引杆110所传递的作用力在吸能部件上的作用形式也更加合理。
43.具体地，第一吸能部件161和第二吸能部件162 都可以在x方向上被挤压变形而吸收能量，它们可以为同为相同类型的吸能部件，例如同为热塑性弹性体，第一吸能部件161和第二吸能部件162 在垂直于x方向的截面上具体可以但不限于大致为圆环状（例如具体为橡胶饼）。将理解，第一吸能部件161和第二吸能部件162 的具体材料和/或形状不是限制性的。
44.第一吸能部件161和第二吸能部件162可以根据其分别要吸收的最大压缩载荷大小和最大拉伸载荷大小来设置其个数，在一具体实施例中，两个第二吸能部件162（例如饼状弹性体）位于前限位板140 和安装座120之间，仅一个第一吸能部件161设置在后限位板150和安装座120之间。可选地，在两个第二吸能部件162之间设置有中间隔板163，该中间隔板163固定在牵引杆110上并可随牵引杆110一起运动。在其他实施例中，后限位板150和安装座120之间的第一吸能部件161也可以为多个，例如n个，前限位板140 和安装座120之间的第二吸能部件162也可以为多于两个，例如m个（m≥n），m大于n以确保所有第二吸能部件162所能够吸收的冲击载荷的大小大于所有第一吸能部件161所能够吸收的拉伸载荷的大小。
45.以上第一吸能部件161或第二吸能部件162可以视为一种可恢复式吸能部件，在未超过它们的极限载荷的情况下，第一吸能部件161或第二吸能部件162可以弹性恢复并再次
使用（例如在制动过程或牵引过程）。缓冲连接装置10还可以设置不可恢复式吸能部件，例如沿前后（例如x方向）方布置的压溃管180。压溃管180可以吸收在压溃管180所布置的方向上的冲击载荷，例如在例如碰撞事故下吸收巨大的冲击载荷。
46.继续如图1所示，为阻止在例如碰撞工况下轨道车辆之间发生侧弯，安装座120的左右两侧端分别设置有防折弯限位块121，其中，左右两侧的两个防折弯限位块121呈左右对称，例如沿xz平面上的中心面左右对称地布置；对应地，前限位板140的左右两侧端分别左右对称地设置有防折弯支撑块141；其中，防折弯限位块121被构造为，在第二吸能部件162在被前限位板140压缩并吸收冲击载荷时，限制防折弯支撑块141在左右方向上的摆动角度大小并引导折弯支撑块141所在的前限位板140（包括牵引杆110在内）在趋于在前后方向（例如x方向）上移动。
47.在一实施例中，每一防折弯限位块121从安装座120向前部分地一体延伸而形成，并且每一防折弯限位块121的前端具有相向于防折弯支撑块141的第一导向斜面122，防折弯限位块121的内侧设置有从第一导向斜面122弯折地延伸过来的前后导向面128，具体地，前后导向面128大致沿x方向设置，第一导向斜面122相对前后导向面128朝外（例如向左或向右）倾斜，第一导向斜面122具体可以相对前后导向面128朝外倾斜一定角度，该角度可以大于或等于15
°
且小于或等于45
°
（例如30
°
）。其中，可以通过第一导向斜面122限制防折弯支撑块141在左右方向上的摆动角度大小并在冲击载荷下引导前限位板140滑向前后导向面128，通过前后导向面128引导前限位板140在大致在前后方向上移动。
48.这样，第一导向斜面122的存在不但可以容许轨道车辆在实际正常运行过程中缓冲连接装置10在正常摆角范围内左右摆动（例如因行进过程中拐弯需要），而且当冲击载荷达到一定程度后（例如，x方向的冲击载荷达到第二吸能部件162所能承受的极限载荷后），第一导向斜面122可以限制防折弯支撑块141在y方向的水平摆角增大，并引导折弯支撑块141沿第一导向斜面122顺利地滑到前后导向面128上并沿前后导向面128滑移，从而实现前限位板140最后基本沿x方向上移动，防止在y方向上产生过大力矩；即使在巨大碰撞冲击下（例如冲击载荷超过第二吸能部件162所能承受的极限载荷，第二吸能部件162的压缩行程迅速超过其最大值或被压缩破坏），可以确保前限位板140以及牵引杆110 大致沿x方向继续传递冲击力，未被第二吸能部件162吸收的冲击载荷可以主要地传递至压溃管180上，压溃管180被触发工作并有效吸能，从而有效地抑制轨道车辆间侧向折叠倾向、实现防侧弯功能。
49.具体地，防折弯支撑块141从前限位板140向后部分地一体延伸而形成；防折弯支撑块141的后端可以具有相向于第一导向斜面122的第二导向斜面142。在容许的水平摆角达到最大后，第二导向斜面142将与第一导向斜面122接触并在x方向冲击力作用下使防折弯支撑块141更好地沿第一导向斜面122滑动，不易发生卡滞等，导向效果更好。
50.将理解，第一导向斜面122和/或第二导向斜面142并不限于为直平面，例如，其可以为或可以包括具有一定弧度的面，甚至可以为或包括具有多个锯齿的面。
51.为使第二吸能部件162的压缩行程达到最大值或被压缩破坏之时防折弯支撑块141可以至少部分地与第一导向斜面122接触，可以设置防折弯限位块121从安装座120向前延伸的长度，以至于在第二吸能部件162承载的冲击载荷等于其所能承受的极限冲击载荷（该极限冲击载荷可以预先地测试获得）的情况下防折弯支撑块141的前端能部分地接触第
一导向斜面122，这样，能够更可靠地保证第二吸能部件162所不能吸收的极限载荷加载于压溃管180，防侧弯效果更可靠。
52.在又一实施例中，如图2所示，缓冲连接装置10还具有防爬功能，为此，安装座120的上下两侧端分别上下对称地设置有防爬限位块123，防爬限位块123的前端面上设置有第一防爬齿124，对应前限位板140的上下端的侧面上，分别上下对称地设置有第二防爬齿144（例如上下端的第二防爬齿144相对在xy平面上的前限位板140的中心面上下对称），第二防爬齿144朝向第一防爬齿124，第二防爬齿144能够与第一防爬齿124彼此啮合，具体可以在第二吸能部件162的压缩行程达到最大值或第二吸能部件162被压缩破坏时第二防爬齿144与第一防爬齿124彼此啮合，从而可以防止防爬限位块123在上下方向上继续增大摆角，确保前限位板140所固定的牵引杆110 大致沿x方向继续主要地传递冲击力，未被第二吸能部件162吸收的冲击载荷可以主要地传递至压溃管180上，触发压溃管180工作，从而实现防爬功能。
53.具体地，多个第一防爬齿124和多个所述第二防爬齿144在左右方向上基本平行地布置；防爬限位块123可以从安装座120向前部分地一体延伸而形成，由于保证防爬限位块123的强度。
54.为使第二吸能部件162的压缩行程达到最大值或第二吸能部件162被压缩破坏之时第二防爬齿144与第一防爬齿124彼此啮合，设置防爬限位块123从安装座120向前延伸的长度以至于在第二吸能部件162承载的冲击载荷基本等于其所能承受的极限冲击载荷的情况下防爬限位块123上的第一防爬齿124能自动与前限位板140上的第二防爬齿144相啮合。在一实施例中，第二防爬齿144与第一防爬齿124之间的间距（对应于在不存在拉伸或冲击载荷的情况下的间距）大于或等于第二吸能部件162的压缩行程的最大值，这样，防爬限位块123和第一防爬齿124的存在基本不会影响牵引杆110和防爬限位块123在较小的上下摆角范围内正常摆动。
55.具体地，防爬限位块123的设置有第一防爬齿124的前端面向后倾斜一定角度，该倾斜角度可以大于或等于1
°
且小于或等于8
°
（例如3
°
），该倾斜角度可以对应等于在第一防爬齿124与第二防爬齿144相啮合的情况下牵引杆110相对x方向的在上下方向的摆角大小（例如图7所示的角度β）。
56.参见图3至图5，缓冲连接装置10a和缓冲连接装置10b为具有相应配置的本发明一实施例缓冲连接装置10，它们成对地使用于前后连接的轨道车辆中，具体可以通过卡环300将缓冲连接装置10a和缓冲连接装置10b二者连接，该连接不但可以实现不同轨道车辆的缓冲连接装置10之间的高强度的刚性固定连接，而且还可以实现不同轨道车辆的气路等之间的连接。
57.参见图6，以在碰撞工况下为示例，将产生在x方向上的远大于第二吸能部件162 所能承受的极限冲击载荷的冲击载荷，假设开始产生水平横向运动（沿y方向）趋势，在牵引杆110的在y方向的水平摆角达到如图6所示的角度α，缓冲连接装置10a的安装座120的一侧的防折弯支撑块141和防折弯限位块121 、以及缓冲连接装置10b的安装座120的另一侧的防折弯支撑块141和防折弯限位块121 将一起协同作用并阻止水平摆角α继续增大，产生防侧弯效果。其中，缓冲连接装置10a和缓冲连接装置10b的防折弯限位块121将受第一导向斜面122限位并被引导沿第一导向斜面122顺利地滑到前后导向面128上，从而实现前限位板
140和牵引杆110趋于沿x方向上移动，防止在y方向上产生过大力矩，有利于压溃管180的触发和稳定吸能，在实现防止轨道车辆之间发生侧弯的同时，最大限度的保护乘客和轨道车辆的车体的安全，有利于避免灾难性事故发生。
58.参见图7，以在碰撞工况下为示例，将产生在x方向上的远大于第二吸能部件162 所能承受的极限冲击载荷的冲击载荷，假设开始产生垂向（沿z方向）运动趋势，在牵引杆110的在z方向的上下摆角达到如图7所示的角度β，缓冲连接装置10a的安装座120的一侧防爬限位块123和第二防爬齿144、以及缓冲连接装置10b的安装座120的另一侧防爬限位块123和的第二防爬齿144将一起协同作用（两侧的防爬齿都啮合）并阻止水平摆角β继续增大，产生防爬效果。如图7所示，第二吸能部件162的压缩行程达到最大值或第二吸能部件162被压缩破坏后，防爬限位块123的第一防爬齿124与第二防爬齿144将啮合，限制水平摆角β继续增大，从而实现前限位板140和牵引杆110趋于沿x方向上移动，防止在z方向上产生过大力矩，有利于压溃管180的触发和稳定吸能，在实现防止轨道车辆之间发生爬车的同时，最大限度的保护乘客和轨道车辆的车体的安全，有利于避免灾难性事故发生。
59.将理解，以上示例的缓冲连接装置10并不限于在半永久式的缓冲连接装置上应用，基于以上示例性地教导，将理解到，以上针对防侧弯功能和/或防爬功能的结构布置同样可以应用到其他类型的缓冲连接装置上并获得基本类似的防侧弯功能和/或防爬功能。
60.以上例子主要说明了本发明的轨道车辆用车钩缓冲连接装置以及使用该车钩缓冲连接装置的轨道车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。