энергопоглощающее устройство, в частности в виде устройства защиты от ударных нагрузок для колейного транспортного средства

Формула изобретения

1. Энергопоглощающее устройство (100), в частности в виде устройства защиты от ударных нагрузок для колейного транспортного средства, имеющее энергопоглощающий элемент (10) и сопряженный элемент (20), который взаимодействует с энергопоглощающим элементом (10) таким образом, что при превышении критической ударной нагрузки, прикладываемой к энергопоглощающему устройству (100), сопряженный элемент (20) и энергопоглощающий элемент (10) перемещаются относительно друг друга по направлению друг к другу, причем одновременно происходит поглощение, по меньшей мере, некоторой части ударной энергии, которая прикладывается к энергопоглощающему устройству (100),

отличающееся тем, что

сопряженный элемент (20) имеет форму полого тела, открытого с торца (21), расположенного рядом с энергопоглощающим элементом (10), для того, чтобы, по меньшей мере, некоторые фрагменты энергопоглощающего участка (11), изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, которые появляются при перемещении сопряженного элемента (20) относительно энергопоглощающего элемента (10), могли попадать внутрь полого тела.

2. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором длина энергопоглощающего участка (11), непластично разбиваемого на волокна при перемещении сопряженного элемента (20) относительно энергопоглощающего элемента (10), зависит от расстояния, покрываемого сопряженным элементом (20) и энергопоглощающим элементом (10) в процессе их относительного перемещения.

3. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором сопряженный элемент (20) имеет форму поршня, а, по меньшей мере, участок (12) энергопоглощающего элемента (10), находящегося рядом с сопряженным элементом (20), имеет форму цилиндра, при этом участок (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), телескопически удерживается посредством энергопоглощающего элемента (10) таким образом, что торец (21) участка (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), примыкает встык к опоре (13) энергопоглощающего участка (11).

4. Энергопоглощающее устройство (100) по п.2, в котором сопряженный элемент (20) имеет форму поршня, а, по меньшей мере, участок (12) энергопоглощающего элемента (10), находящегося рядом с сопряженным элементом (20), имеет форму цилиндра, при этом участок (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), телескопически удерживается посредством энергопоглощающего элемента (10) таким образом, что торец (21) участка (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), примыкает встык к опоре (13) энергопоглощающего участка (11).

5. Энергопоглощающее устройство (100) по п.3, в котором прочность, по меньшей мере, торца (21) сопряженного элемента (20) больше, чем прочность энергопоглощающего участка (11).

6. Энергопоглощающее устройство (100) по п.4, в котором прочность, по меньшей мере, торца (21) сопряженного элемента (20) больше, чем прочность энергопоглощающего участка (11).

7. Энергопоглощающее устройство (100) по п.3, в котором конусообразное кольцо (23), которое примыкает встык к опоре (13) энергопоглощающего участка (11), выполнено на торце (21) сопряженного элемента (20).

8. Энергопоглощающее устройство (100) по п.4, в котором конусообразное кольцо (23), которое примыкает встык к опоре (13) энергопоглощающего участка (11), выполнено на торце (21) сопряженного элемента (20).

9. Энергопоглощающее устройство (100) по п.3, в котором энергопоглощающий элемент (10) имеет направляющую трубку (15), внутренний диаметр которой больше наружного диаметра сопряженного элемента (20), что позволяет участку (22) сопряженного элемента (20), расположенному рядом с энергопоглощающим элементом (10), удерживаться телескопически посредством энергопоглощающего элемента (10).

10. Энергопоглощающее устройство (100) по п.5, в котором энергопоглощающий элемент (10) имеет направляющую трубку (15), внутренний диаметр которой больше наружного диаметра сопряженного элемента (20), что позволяет участку (22) сопряженного элемента (20), расположенному рядом с энергопоглощающим элементом (10), удерживаться телескопически посредством энергопоглощающего элемента (10).

11. Энергопоглощающее устройство (100) по п.7, в котором энергопоглощающий элемент (10) имеет направляющую трубку (15), внутренний диаметр которой больше наружного диаметра сопряженного элемента (20), что позволяет участку (22) сопряженного элемента (20), расположенному рядом с энергопоглощающим элементом (10), удерживаться телескопически посредством энергопоглощающего элемента (10).

12. Энергопоглощающее устройство (100) по п.9, в котором направляющая трубка (15) и энергопоглощающий участок (11) изготовлены из композиционного материала с волокнистым наполнителем как одно целое.

13. Энергопоглощающее устройство (100) по п.10, в котором направляющая трубка (15) и энергопоглощающий участок (11) изготовлены из композиционного материала с волокнистым наполнителем как одно целое.

14. Энергопоглощающее устройство (100) по п.11, в котором направляющая трубка (15) и энергопоглощающий участок (11) изготовлены из композиционного материала с волокнистым наполнителем как одно целое.

15. Энергопоглощающее устройство (100) по п.9, в котором энергопоглощающий участок (11), выполненный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, размещен внутри направляющей трубки (15) таким образом, что торец (21) сопряженного элемента (20) примыкает встык к торцу (14) энергопоглощающего участка (11), находящегося рядом с сопряженным элементом (20).

16. Энергопоглощающее устройство (100) по п.10, в котором энергопоглощающий участок (11), выполненный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, размещен внутри направляющей трубки (15) таким образом, что торец (21) сопряженного элемента (20) примыкает встык к торцу (14) энергопоглощающего участка (11), находящегося рядом с сопряженным элементом (20).

17. Энергопоглощающее устройство (100) по п.11, в котором энергопоглощающий участок (11), выполненный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, размещен внутри направляющей трубки (15) таким образом, что торец (21) сопряженного элемента (20) примыкает встык к торцу (14) энергопоглощающего участка (11), находящегося рядом с сопряженным элементом (20).

18. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором, по меньшей мере, участок (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), имеет форму цилиндра, а энергопоглощающий элемент (10) имеет форму поршня, при этом участок (12) энергопоглощающего элемента (10), находящийся рядом с сопряженным элементом (20), телескопически удерживается посредством сопряженного элемента (20) таким образом, что торец (14) энергопоглощающего участка (11), находящегося рядом с сопряженным элементом (20), примыкает встык к опоре (24) сопряженного элемента (20).

19. Энергопоглощающее устройство (100) по п.2, в котором, по меньшей мере, участок (22) сопряженного элемента (20), находящегося рядом с энергопоглощающим элементом (10), имеет форму цилиндра, а энергопоглощающий элемент (10) имеет форму поршня, при этом участок (12) энергопоглощающего элемента (10), находящийся рядом с сопряженным элементом (20), телескопически удерживается посредством сопряженного элемента (20) таким образом, что торец (14) энергопоглощающего участка (11), находящегося рядом с сопряженным элементом (20), примыкает встык к опоре (24) сопряженного элемента (20).

20. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором имеется, по меньшей мере, одна направляющая поверхность (15а) для направления перемещения сопряженного элемента (20) относительно энергопоглощающего элемента (10).

21. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором энергопоглощающий элемент (10) целиком изготовлен из композиционного материала с волокнистым наполнителем.

22. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором сопряженный элемент (20) изготовлен из композиционного материала с волокнистым наполнителем.

23. Энергопоглощающее устройство (100) по п.1, в котором характер срабатывания энергопоглощающего устройства (100) и/или полное количество ударной энергии, которая может быть поглощена энергопоглощающим устройством (100), могут быть установлены заранее путем выбора соответствующей толщины стенки и/или прочности энергопоглощающего участка (21).

24. Применение энергопоглощающего устройства (100) в соответствии с одним из предшествующих пунктов в качестве устройства защиты от ударных нагрузок в главной раме конструкции кузова колейного транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, или в качестве устройства защиты от ударных нагрузок для стационарного изделия, в частности буферного упора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергопоглощающему устройству, в частности в виде устройства защиты от ударных нагрузок для колейного транспортного средства, имеющему энергопоглощающий элемент и сопряженный элемент, который взаимодействует с энергопоглощающим элементом таким образом, что при превышении критической ударной нагрузки, прикладываемой к энергопоглощающему элементу, сопряженный элемент и энергопоглощающий элемент перемещаются друг относительно друга по направлению друг к другу. Одновременно происходит поглощение, по меньшей мере, некоторой части ударной энергии, которая прикладывается к энергопоглощающему элементу.

Известны колейные транспортные средства, например рельсовые транспортные средства, которые должны быть оснащены устройством защиты от ударных нагрузок, имеющим, по меньшей мере, одно энергопоглощающее устройство, назначением которого является, по меньшей мере, частичное поглощение ударной нагрузки при столкновении транспортных средств с препятствием. Энергопоглощающее устройство, которое используется в устройстве защиты от ударных нагрузок, обычно имеет один или больше энергопоглощающих элементов. Идеей в этом случае является то, что, по меньшей мере, один энергопоглощающий элемент, который обычно предназначен для разрушения, будет защищать основную раму транспортных средств, даже если, в частности, скорости включения очень высоки.

Энергопоглощающими устройствами известного уровня техники, предназначенными для разрушения, являются деформирующиеся трубки или защитные коробки, в которых ударная энергия с разрушением преобразуется в работу, производимую при деформации, и в тепло, выделяемое при определенной пластической деформации.

Печатная публикация DE 29703351 U1, например, относится к элементу поглощения кинетической энергии, данный элемент работает механически по принципу пластической деформации. Конкретно, в этой публикации известного уровня техники предлагается энергопоглощающее устройство, которое имеет основную пластину и соединительную пластину, при этом энергопоглощающий элемент зафиксирован между этими пластинами. Энергопоглощающим элементом является толстостенная трубка из пластического материала, которая с одной стороны имеет определенную исходную эластичность, а с другой стороны имеет пластический рабочий ход, при котором кривая зависимости деформаций от напряжений является почти прямоугольной пластической. Исходная пластичность энергопоглощающего элемента обеспечивает защиту путем деформации при низких ударных нагрузках. После рабочего хода выше предела текучести происходит пластическая деформация энергопоглощающего элемента, и следовательно, уменьшается длина энергопоглощающего элемента, а его внешний контур принимает вспученную форму.

С другой стороны, из печатной публикации WO 2009/034123 А1 известно устройство защиты от ударных нагрузок, которое особенно подходит для применения вместе с элементом для передачи усилия, в качестве дополнительного необратимого этапа по обеспечению защиты от ударных нагрузок. Данное устройство защиты от ударных нагрузок имеет энергопоглощающий элемент в виде деформирующейся трубки, и сопряженный элемент в виде элемента передачи усилия. В этом случае сопряженный элемент (элемент передачи усилия) взаимодействует с энергопоглощающим элементом таким образом, чтобы при превышении характеристической ударной силы, которая может быть установлена заранее, энергопоглощающий элемент в виде деформирующейся трубки деформировался пластически, и в процессе деформации рассеивал, по меньшей мере, некоторую часть энергии, которая выделяется при передаче ударной силы. В процессе пластической деформации деформирующаяся трубка (энергопоглощающий элемент) и элемент передачи усилия (сопряженный элемент) перемещаются относительно друг друга по направлению друг к другу.

Целью, лежащей в основе изобретения, является усовершенствование энергопоглощающего устройства, представленного во вступительном параграфе, и энергопоглощающего устройства, известного, например, из печатной публикации WO 2009/034123 А1, простым для осуществления способом, заключающимся в возможности рассеивания даже высоких ударных энергий, в то же время также упрощается конструкция энергопоглощающего устройства.

Данная цель достигается посредством сущности независимого пункта 1. Предпочтительные усовершенствования решения в соответствии с изобретением указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, предлагается энергопоглощающее устройство, имеющее энергопоглощающий элемент и сопряженный элемент. В соответствии с изобретением, предусматривается, что энергопоглощающий элемент имеет, по меньшей мере, один энергопоглощающий участок, изготовленный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, который в ходе перемещения сопряженного элемента относительно энергопоглощающего элемента, по меньшей мере, частично разбивается на волокна непластично.

Под используемым здесь термином "сопряженный элемент" подразумевается компонент, который при срабатывании энергопоглощающего устройства вызывает непластичное разрушение композиционного материала с волокнистым наполнителем энергопоглощающего участка энергопоглощающего элемента. Например, сопряженный элемент может быть поршнем, который выполняет функцию передачи ударной силы энергопоглощающему участку энергопоглощающего элемента. Затем сопряженный элемент перемещается относительно конструкции, которую нужно защищать, скажем, основную раму рельсового транспортного средства при срабатывании энергопоглощающего устройства. С другой стороны, сопряженный элемент может быть жестко соединен с конструкцией, которую нужно защищать. В этом случае при срабатывании энергопоглощающего устройства энергопоглощающий элемент перемещается относительно конструкции, которую нужно защищать, и сопряженного элемента и входит, по меньшей мере, частично в сопряженный элемент.

В решении, выполненном в соответствии с изобретением, по меньшей мере, часть ударной энергии, прикладываемой к энергопоглощающему устройству, рассеивается благодаря тому, что в отличие от энергопоглощающих устройств, пластически деформируемых обычным образом, энергопоглощающий участок энергопоглощающего элемента разделен, по меньшей мере, частично на несколько отдельных частей. Другими словами, когда энергопоглощающее устройство срабатывает, прикладываемая к нему ударная энергия используется для разбивания энергопоглощающего участка на волокна, следовательно, по меньшей мере, часть энергии рассеивается. Так как разбивание на волокна и измельчение в порошок обрабатываемой детали забирает намного больше энергии, чем обычный процесс пластической деформации, энергопоглощающее устройство в соответствии с изобретением также особенно подходит для применения в областях, в которых необходимо рассеивать высокие ударные энергии, соответствующие весу.

С другой стороны, энергопоглощающий элемент, изготовленный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, имеет легкую конструкцию по сравнению с обычными энергопоглощающими элементами (деформирующимися трубками), изготовленными из металла, что позволяет уменьшить общий вес энергопоглощающего устройства.

Композиционные материалы с волокнистым наполнителем изготавливаются из армированных волокон, заделанных в полимерные матричные системы. В то время как матрица удерживает волокна в заданном положении, передает напряжения между волокнами и защищает волокна от внешних воздействий, силовые механические свойства происходят из армирующего волокна. Наиболее подходящим армирующим волокном является арамидное волокно, стекловолокно и углеродное волокно. Арамидное волокно имеет относительно низкую жесткость из-за его способности к растяжению и поэтому предпочтительно формировать энергопоглощающий участок, в частности, из стекловолокна или углеродного волокна. Чтобы сформировать энергопоглощающий участок, необходимо создать волоконную конструкцию или слоистую структуру для волокон, чтобы получить для энергопоглощающего элемента и энергопоглощающего устройства свойства, которые соответствуют ожидаемой нагрузке. В качестве материала для энергопоглощающего участка особое предпочтение отдается пластику, армированному углеродным волокном, потому что материалы такого типа имеют очень высокую удельную прочность. При изменении пропорции волокон, которые лежат в направлении передаваемой ударной силы, можно установить прочность и поведение энергопоглощающего устройства.

Под используемым здесь выражением «разбивание на волокна энергопоглощающего участка, образованного из композиционного материала с волокнистым наполнителем» понимается (умышленно вызванное) разрушение волоконной структуры композиционного материала с волокнистым наполнителем, из которого образован энергопоглощающий участок. В частности, разбивание волокон энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, не эквивалентно возникновению (хрупкого) разрушения в этом участке; вместо этого композиционный материал с волокнистым наполнителем в этом участке разбивается на отдельные части (фрагменты) до измельчения в порошок в процессе разбивания на волокна.

Различные конструкции могут быть рассмотрены для энергопоглощающего элемента и сопряженного элемента. Например, сопряженный элемент может быть выполнен в виде поршня, и, по меньшей мере, участок энергопоглощающего элемента, который находится рядом с сопряженным элементом, может быть выполнен в виде цилиндра. Сопряженный элемент в виде поршня присоединен к энергопоглощающему элементу таким образом, что когда энергопоглощающий элемент срабатывает, поршень (сопряженный элемент) входит в цилиндр (энергопоглощающий элемент) и разбивает энергопоглощающий участок, изготовленный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, на волокна непластично.

Конкретно, участок сопряженного элемента, который находится рядом с энергопоглощающим элементом, может телескопически удерживаться посредством участка энергопоглощающего элемента, расположенного рядом с сопряженным элементом, таким образом, чтобы торец участка сопряженного элемента, который находится рядом с энергопоглощающим элементом, присоединился встык к опоре энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем. Такая телескопическая конструкция обеспечивает направление относительного перемещения между сопряженным элементом и энергопоглощающим элементом при срабатывании энергопоглощающего элемента.

В качестве альтернативы вышеупомянутому варианту, в котором сопряженный элемент выполнен в виде поршня, телескопически удерживаемого в энергопоглощающем элементе, по меньшей мере, тот участок сопряженного элемента, который находится рядом с энергопоглощающим элементом, может быть выполнен в виде цилиндра, а энергопоглощающий элемент может быть выполнен в виде поршня. Участок энергопоглощающего элемента, расположенного рядом с сопряженным элементом, удерживается телескопически посредством участка сопряженного элемента, расположенного рядом с энергопоглощающим элементом. В частности, торец энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, который находится рядом с сопряженным элементом, в этом случае должен, предпочтительно, присоединиться встык к опоре сопряженного элемента.

Чтобы ударная энергия рассеивалась при срабатывании энергопоглощающего устройства только посредством энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, прочность торца того участка сопряженного элемента, который находится рядом с энергопоглощающим элементом, должна быть выше прочности энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем. Затем перемещение сопряженного элемента относительно энергопоглощающего элемента, которое происходит при срабатывании энергопоглощающего элемента, приводит только к разрушению энергопоглощающего участка, все другие компоненты энергопоглощающего устройства остаются неповрежденными. Таким образом, можно установить последовательность событий, которые могут быть сформулированы заранее, чтобы произойти, когда энергия поглощается.

В предпочтительном варианте энергопоглощающего устройства в соответствии с изобретением, сопряженный элемент имеет форму полого тела, которое открыто с торца рядом с энергопоглощающим элементом. Следовательно, во внутренней части полого тела могут оказаться, по меньшей мере, некоторые фрагменты энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, которые появляются, когда сопряженный элемент перемещается относительно энергопоглощающего элемента. Таким образом, предлагается вариант энергопоглощающего устройства, полностью герметичного в направлении наружу, в частности гарантируется, что при срабатывании энергопоглощающего устройства, никакие части, например куски или фрагменты волокна из энергопоглощающего участка, не разлетаются во все стороны, травмируя людей, повреждая и даже разрушая другие компоненты.

Как уже было упомянуто, поглощение энергии вызывается решением в соответствии с изобретением путем последовательности событий, которые устанавливаются заранее, по меньшей мере, часть энергопоглощающего участка, изготовленного из композиционного материала с волокнистым наполнителем, разбивается на волокна непластично при срабатывании энергопоглощающего устройства. Когда такое происходит, длина энергопоглощающего участка, которая разбивается на волокна непластично, при относительном перемещении сопряженного элемента и энергопоглощающего элемента зависит от расстояния, которое проходят сопряженный элемент и энергопоглощающий элемент.

Изобретение не ограничивается применением энергопоглощающего элемента в соответствии с изобретением к рельсовому транспортному средству. Наоборот, это устройство в равной степени применимо к стационарному элементу для работы рельсовых транспортных средств, например буферному останову, чтобы соответствовать энергопоглощающему устройству в соответствии с изобретением для рассеяния, по меньшей мере, части ударной энергии, вырабатываемой, когда транспортное средство ударяется о части стационарного элемента.

Далее следуют примерные варианты энергопоглощающего устройства в соответствии с изобретением со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:

фиг.1 - трехмерное изображение примерного варианта энергопоглощающего устройства в соответствии с изобретением;

фиг.2 - вид в продольном разрезе энергопоглощающего устройства, представленного на фиг.1;

фиг.3 - вид детали из фиг.2 в переходном участке между сопряженным элементом и энергопоглощающим участком энергопоглощающего устройства, который показан в качестве примера на фиг.1;

фиг.4 - вид в продольном разрезе дополнительного варианта энергопоглощающего устройства в соответствии с изобретением; и

фиг.5 - вид детали из фиг.4 в переходном участке между сопряженным элементом и энергопоглощающим участком дополнительного варианта энергопоглощающего устройства в соответствии с изобретением.

Далее будет описан первый примерный вариант энергопоглощающего устройства 100 в соответствии с изобретением со ссылкой на виды, представленные на фиг.1-3.

В частности, из вида, представленного на фиг.1, понятно, что энергопоглощающее устройство 100 состоит, по существу, из энергопоглощающего элемента 10 и сопряженного элемента 20.

На фиг.2 показан продольный разрез энергопоглощающего устройства из фиг.1. На этом виде видно, что сопряженный элемент 20 выполнен в виде поршня и что участок 12 энергопоглощающего элемента 10, расположенный рядом с сопряженным элементом, выполнен в виде цилиндра. Участок 22 сопряженного элемента 20 в виде цилиндра, который находится рядом с энергопоглощающим элементом 10, удерживается телескопически посредством участка 12 энергопоглощающего элемента 10, который выполнен в виде цилиндра.

Конструкция и принцип действия варианта энергопоглощающего устройства 100 в соответствии с изобретением, который показан на фиг.1, будет описан подробно ниже со ссылкой на фиг.2 и 3.

Следовательно, в варианте энергопоглощающего устройства 100, показанного на фиг.2, энергопоглощающий элемент 10 выполнен в виде цельной детали, изготовленной из композиционного материала с волокнистым наполнителем. В частности, энергопоглощающий элемент 10 имеет энергопоглощающий участок 11 и направляющий участок 15. На переходе между энергопоглощающим участком 11 и направляющим участком 15 имеется ребро, которое образует опору 13, к которой встык присоединяется сопряженный элемент 20, выполненный в виде поршня.

В этом случае торец 21 участка 22 сопряженного элемента, выполненного в виде поршня, который находится рядом с энергопоглощающим элементом 10, присоединяется встык непосредственно к опоре 13 энергопоглощающего участка 11. Однако в варианте энергопоглощающего устройства 100, показанного на фиг.2, имеется конусообразное кольцо 23 на торце 21 сопряженного элемента 20, выполненного в виде поршня. И, следовательно, это кольцо 23 соединяется встык с опорой 13 энергопоглощающего участка 11. В этом случае конусообразное кольцо 23 жестко прикрепляется к торцу 21 сопряженного элемента 20.

В варианте энергопоглощающего устройства 100 направляющий участок 15 энергопоглощающего элемента 10 выполнен в виде направляющей трубки, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра сопряженного элемента 20, выполненного в виде поршня. Таким образом, участок 22 сопряженного элемента 20, который находится рядом с энергопоглощающим элементом 10, может удерживаться телескопически посредством энергопоглощающего элемента.

Из фиг.3 видно, что внутренний диаметр энергопоглощающего элемента 10, который имеет трубчатую форму, меньше в энергопоглощающем участке 11, чем наружный диаметр сопряженного элемента 20. Ребро 13, выполненное на переходе между направляющим участком 15 и энергопоглощающим участком 11, составляет, таким образом, опору, к которой встык присоединяется сопряженный элемент 20, выполненный в виде поршня.

Энергопоглощающее устройство 100, показанное на фиг.2, сконструировано таким образом, что прикладываемые к нему ударные силы и, в частности, к сопряженному элементу 20, выполненному в виде поршня, прикладываются к торцу 25, удаленному от энергопоглощающего элемента 10 сопряженного элемента 20. Для этой цели на торце 25 сопряженного элемента 20 можно установить устройство 26, предотвращающее сход с рельсов транспортного средства. Это особенно полезно, когда энергопоглощающее устройство 100 используется как устройство защиты от ударных нагрузок в колейном транспортном средстве, в частности в рельсовом транспортном средстве. В случае аварийной ситуации устройство 26 предотвращает перекос в горизонтальной плоскости торца 25 сопряженного элемента 20, выполненного в виде поршня.

При обычной работе, т.е. когда ударные силы, прикладываемые к сопряженному элементу 20 через его торец 25, не превышают критического значения для срабатывания энергопоглощающего устройства 100. Ударные силы, прикладываемые к сопряженному элементу 20, прикладываются через торец 21 сопряженного элемента 20 (и через конусообразное кольцо 23, если таковое имеется) к опоре 13 энергопоглощающего участка 11 энергопоглощающего элемента 10. Отсюда ударные силы передаются на конструкцию корпуса вагона, к которому присоединено энергопоглощающее устройство 100.

В решении в соответствии с изобретением ударная сила, критичная для срабатывания энергопоглощающего устройства 100, определяется, с одной стороны, свойствами материала, из которого изготовлен энергопоглощающий участок 11, в частности его прочностью. В настоящем примерном варианте энергопоглощающий участок 11 изготовлен из композиционного материала с волокнистым наполнителем. С другой стороны, ударная сила, критичная для срабатывания энергопоглощающего устройства 100, определяется запуском энергопоглощающего участка 11 и геометрией конусообразного кольца 23. Когда энергопоглощающее устройство 100 срабатывает, композиционный материал с волокнистым наполнителем внутренней стенки энергопоглощающего участка 11 непластично разбивается на волокна посредством сопряженного элемента 20, который перемещается относительно энергопоглощающего элемента 10 в направлении энергопоглощающего участка 11.

В этом случае важно то, что сопряженный элемент 20, который перемещается в направлении энергопоглощающего участка 11, непластично разбивает на волокна только тот материал энергопоглощающего участка 11, который образует внутреннюю стенку энергопоглощающего участка 11. Когда энергия поглощается, сопряженный элемент 20 плавно входит в энергопоглощающий элемент 10, при этом срезая внутреннюю часть энергопоглощающего участка 11. Когда такое срезание имеет место, материал энергопоглощающего участка 11 разбивается на волокна, но наружная стенка энергопоглощающего участка 11 остается неповрежденной. Расположенная слева наружная стенка энергопоглощающего участка 11 действует как направляющая поверхность для направления перемещения сопряженного элемента 20 относительно энергопоглощающего элемента 10.

Таким образом, только композиционный материал с волокнистым наполнителем энергопоглощающего участка 11, а не материал, например сопряженного элемента, разбивается на волокна, когда срабатывает энергопоглощающее устройство 100, при этом прочность торца 21 сопряженного элемента 20 или конусообразного кольца 23 (если таковое имеется) должна быть больше прочности энергопоглощающего участка 11.

В частности, на фиг.2 и 3 видно, что сопряженный элемент 20 в виде поршня имеет форму полого тела, которое открыто с торца 21 рядом с энергопоглощающим элементом 10. Фрагменты энергопоглощающего участка 11, образованные из композиционного материала с волокнистым наполнителем и появляющиеся, когда сопряженный элемент перемещается относительно энергопоглощающего элемента 10 (или, по меньшей мере, несколько фрагментов), принимаются во внутреннюю часть полого тела, когда это случается. Преимущество состоит в том, что ни один фрагмент композиционного материала с волокнистым наполнителем не попадает наружу, когда энергопоглощающий участок 11 разбивается на волокна.

Дополнительный вариант осуществления энергопоглощающего устройства 100 в соответствии с изобретением представлен на фиг.4. На фиг.5 показана деталь фиг.4, расположенная в переходном участке между сопряженным элементом 20 и энергопоглощающим участком 11.

Вариант осуществления энергопоглощающего устройства 100 в соответствии с изобретением, который представлен на фиг.4, преимущественно соответствует варианту осуществления, описанному выше со ссылкой на фиг.2 и 3. Однако в варианте осуществления энергопоглощающего устройства 100 в соответствии с изобретением, представленном на фиг.4, направляющий участок энергопоглощающего элемента не выполнен в одной части с энергопоглощающим участком 11.

Вместо этого - в частности, это можно видеть на фиг.5 - в варианте осуществления энергопоглощающего устройства 100, который представлен на фиг.4, энергопоглощающий элемент 10 образован из направляющей трубки 16, которая может быть изготовлена из композиционного материала с волокнистым наполнителем или другого материала. При этом энергопоглощающий участок 11, изготовленный из композиционного материала с волокнистым наполнителем, удерживается в данной направляющей трубке 15. В варианте осуществления, представленном на фиг.4, предполагается, что направление перемещения сопряженного материала 20, выполненного в виде поршня, относительно энергопоглощающего элемента 10 производится посредством внутренней поверхности направляющей трубки 15.

В противоположность варианту осуществления, представленному на фиг.2, когда энергия поглощается, на волокна разбивается не просто внутренняя часть энергопоглощающего участка 11, а весь материал в энергопоглощающем участке 11.

Изобретение не ограничивается вариантами осуществления энергопоглощающего устройства 100, который описан со ссылкой на чертежи. Возможны другие варианты осуществления или модификации.

В частности, изобретение не ограничивается тем, что сопряженный элемент имеет форму поршня, и по меньшей мере, участок 12 энергопоглощающего элемента 10, который расположен рядом с сопряженным элементом 20, имеет форму цилиндра. При этом участок 22 сопряженного элемента 20, который находится рядом с энергопоглощающим элементом 10, удерживается телескопически посредством энергопоглощающего элемента 10. Например, возможно, чтобы энергопоглощающий элемент 10 имел форму поршня, и по меньшей мере, участок 22 сопряженного элемента 20, который находится рядом с энергопоглощающим элементом 10, имел форму цилиндра. При этом участок 12 энергопоглощающего элемента 10, который находится рядом с сопряженным элементом 20, удерживается телескопически посредством сопряженного элемента 20.

Также в варианте осуществления, показанном на фиг.2, возможно, чтобы наружный участок энергопоглощающего элемента 10, т.е., наружная стенка энергопоглощающего участка 11, с одной стороны, и направляющий участок 15, с другой стороны, были в целом сделаны прочнее, чем часть энергопоглощающего участка 11, которая непластично разбивается на волокна при срабатывании энергопоглощающего устройства 100. При этом волокнам композиционного материала с волокнистым наполнителем придается правильное направление.