[发明专利]能量耗散元件和包括能量耗散元件的减震器

说明书

技术领域

本发明涉及纵向延伸的中空体形式的能量耗散元件，其中所述能量耗散元件包括形成所述中空体的外围表面的壁，且其中所述能量耗散元件被设计成在超出施加到所述能量耗散元件的前端的临界冲击力后进行响应，并且借助塑性变形通过所述能量耗散元件吸收从传递所述冲击力产生的冲击能量的至少一部分；即，将其转化为变形的能量和热。本发明还涉及减震器，特别是用作在轨道交通工具(例如铁路交通工具)前端的侧缓冲器，或用在缓冲停止器中，其中所述减震器包括上述类型的能量耗散元件。

背景技术

上述类型的能量耗散元件基本上在现有技术中已普遍所知，并且用于例如轨道交通工具技术中，特别是作为减震器的部件。通常，用于轨道交通工具的该类型减震器由牵引装置(drawgear)(例如弹簧设备的形式)和不可逆能量耗散元件的组合构成，其中能量耗散元件用于保护交通工具，特别是在较大冲击速度的情况下。因此通常将其提供给牵引装置以容纳达到已定义幅度的牵引力和冲击力，并且开始将超出该已定义幅度的任何力传导到能量耗散元件，然后进一步将超出额定能量水平的能量传导到交通工具底座。

因此，虽然在交通工具正常工作期间，例如在多构件交通工具的单个车体(car body)之间发生的牵引力和冲击力被正常地可再生配置的牵引装置所吸收，但是当超出牵引装置的工作负载(例如在交通工具与障碍物碰撞之后)时，牵引装置以及在单个车体之间可能提供的任何铰接或耦合的连接、单个车体之间的接口分别可以确信地被摧毁或损害。在更高的碰撞能量下，牵引装置将不足以独自吸收全部产生的能量。这导致使交通工具底座甚至整个轨道车体进一步吸收能量的危险。这样做使同样的对象承受极端的负载，并可能损害或甚至摧毁同样的对象。在这类情况下，轨道车体存在出轨的危险。

破坏性能量耗散元件常常用作额外的或单独的能量耗散设备，其目的在于保护交通工具底座免受来自严重冲击的损害，设计同样的能量耗散元件例如使得当牵引装置的工作吸收被耗尽时进行响应，并且吸收以及因此耗散由力传递的流经所述能量耗散元件的能量的至少一部分。可想象的能量耗散元件的示例是变形体，其在超出临界压缩力之后，通过(故意地)破坏性塑性变形将冲击能量转化为变形的能量和热。

使用变形管来转化冲击能量的能量耗散元件展示了本质上为矩形的特性曲线，从而在激活所述能量耗散元件之后，确保最大能量吸收。

在减震器中使用常规的能量耗散元件是已知的，例如从DE 102 52175 A1中得知。在该现有技术中，减震器被配置为用于移动或固定支承结构的活塞缓冲器。其使用伸缩式结构，所述伸缩式结构包括缓冲器套筒形式的缓冲器外壳、至少部分容纳在其中的活塞形式的力传递构件以及例如弹簧或弹性体形式的阻尼元件。通过该类型的结构，缓冲器外壳用作纵向导向和对横向力的支承，而容纳在缓冲器外壳中的阻尼元件(弹簧或弹性体)用于在纵向方向上传送力。

DE 102 52 175 A1印刷出版物考虑了以下问题：在达到最大缓冲器冲程之后，即在阻尼元件的阻尼特性已经耗尽之后，超出活塞缓冲器的特征工作负载的冲击力没有被进一步无衰减地传导到支承结构。为此，该已知现有技术的活塞缓冲器的导向构件被设计为使得在最大缓冲器冲程已经耗尽之后，活塞的导向构件冲击已定义的制动器，并且因此折断在活塞导向构件和活塞之间适当提供的断开连接。提供这类断开连接允许增加缓冲器的变形长度，因为一旦断开连接失败，则活塞朝着缓冲器外壳的相对运动被使能。因此可实现的增加的变形长度允许缓冲器外壳在过载后塑性变形。

特别地，在从DE 102 52 175 A1印刷出版物已知的解决方案中，活塞的末端伸缩式地容纳在缓冲器外壳中。当断开连接响应时，活塞朝着缓冲器外壳运动，由此缓冲器外壳塑性变形，使得冲击能量破坏性地转化为变形的能量和热。

因此，在该已知的现有技术解决方案中，使缓冲器外壳在过载后实现能量耗散元件的功能，所述能量耗散元件被设计成在超出引入到能量耗散元件前端的临界冲击力后进行响应，并且借助塑性变形通过能量耗散元件吸收从传递冲击力所产生的冲击能量的至少一部分，即将其转化为变形的能量和热。因此，在过载后发生的缓冲器外壳变形中提供了冲击吸收。因此，从该现有技术中已知的活塞缓冲器被设计为在强烈碰撞后，在一定程度上保护支承结构免于损害。

该技术的缺点在于，基于其设计，当吸收冲击时，该现有技术解决方案仅可以使用缓冲器整个长度的大约一半。在缓冲器外壳变形后，特别是在已知解决方案中，在缓冲器的纵向方向上具有进一步缩短是不可能的，因此缓冲器外壳的塑性变形也是不可能的。