узел поглощающего аппарата, содержащий корпус, сжимаемый эластомерный пружинный элемент и фрикционный демпфирующий механизм

Формула изобретения

1. Узел поглощающего аппарата для демпфирования как ударных, так и тяговых усилий динамического воздействия, прикладываемых к элементу хребтовой балки железнодорожного вагона, во время формирования состава поезда и его прибытия, при этом узел поглощающего аппарата расположен между парой передних стопоров и противоположной в осевом направлении парой задних стопоров, прикрепленных к элементу хребтовой балки, при этом узел поглощающего аппарата содержит:

(a) корпусной элемент, закрытый на одном конце и открытый на противоположном конце, причем корпусной элемент имеет заднюю часть, расположенную рядом с закрытым концом, и переднюю часть, расположенную рядом с открытым концом, при этом передняя часть сообщается с задней частью вдоль центральной оси корпусного элемента; и

(b) по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент, расположенный, по меньшей мере, соосно центральной оси в задней части и имеющий его задний конец, примыкающий, по меньшей мере, к части внутренней поверхности закрытого конца корпусного элемента, при этом, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент проходит в продольном направлении от закрытого конца и включает в себя заданное множество эластомерных прокладок, расположенных соосно и последовательно друг за другом, причем каждая из заданного множества прокладок выполнена из заданного материала и имеет молекулярную структуру и/или заданный коэффициент формы, при этом материал и коэффициент формы выбраны так, чтобы позволить множеству прокладок периодически поглощать и рассеивать усилия динамического воздействия, которые (выражены в единицах усилия на единицу площади) превышают 130% от предела прочности на разрыв (выражены в аналогичных единицах усилия на единицу площади) материала, причем по меньшей мере один сжимаемый эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент дополнительно включает в себя заданное множество пластинчатых элементов, расположенных заданным образом относительно каждой из заданного множества прокладок.

2. Узел по п.1, в котором, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент расположен по центру в закрытом конце корпусного элемента.

3. Узел по п.1, включающий в себя средства, расположенные в примыкающем взаимодействии с передним концом, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента и концом хвостовика автосцепки для приема таких усилий динамического воздействия от такой автосцепки.

4. Узел по п.3, в котором воспринимающие усилие динамического воздействия средства включают в себя фрикционный демпфирующий механизм, расположенный, по меньшей мере, частично, в передней части и проходящий наружу от открытого конца корпусного элемента, при этом фрикционный демпфирующий механизм имеет продольную ось, выровненную с центральной осью корпусного элемента.

5. Узел по п.4, в котором фрикционный демпфирующий механизм включает в себя:

(a) пару внешних неподвижных пластинчатых элементов, причем каждый из пары внешних неподвижных пластинчатых элементов имеет внутреннюю и внешнюю поверхность, при этом внешняя поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с соответствующей радиально противоположной частью внутренней поверхности корпусного элемента, расположенной рядом с его открытым концом;

(b) пару подвижных пластинчатых элементов, причем каждый из подвижных пластинчатых элементов имеет, по меньшей мере, заданную часть внешней поверхности, выполненную с возможностью фрикционного взаимодействия с соответствующей внутренней поверхностью пары внешних неподвижных пластинчатых элементов, для поглощения, по меньшей мере, первой части тепловой энергии, произведенной во время закрытия узла поглощающего аппарата, вызванного такими приложенными усилиями динамического воздействия;

(c) пару внутренних неподвижных пластинчатых элементов, причем каждый из внутренних неподвижных пластинчатых элементов имеет внешнюю поверхность, выполненную с возможностью фрикционного взаимодействия с, по меньшей мере, частью соответствующей внутренней поверхности пары подвижных пластинчатых элементов, для поглощения, по меньшей мере, второй части такой тепловой энергии, произведенной во время закрытия узла поглощающего аппарата, при этом внутренняя поверхность каждого из внутренних неподвижных пластинчатых элементов сужается под первым заданным углом;

(d) пару клинообразных колодочных элементов, каждый из которых включает в себя:

(i) сужающуюся внешнюю поверхность, выполненную с возможностью фрикционного взаимодействия с соответствующей внутренней поверхностью сужающихся неподвижных пластинчатых элементов, для поглощения третьей части тепловой энергии, произведенной во время закрытия узла поглощающего аппарата;

(ii) верхнюю поверхность, сужающуюся от точки, расположенной внутри от сужающейся внешней поверхности, внутрь к и под острым углом относительно продольной оси фрикционного демпфирующего механизма, при этом сужающаяся верхняя поверхность сужается под вторым заданным углом, и

(iii) нижнюю поверхность, сужающуюся от точки, расположенной внутри от сужающейся внешней поверхности, внутрь к и под острым углом относительно перпендикулярно к продольной оси фрикционного демпфирующего механизма; и

(е) центральный клинообразный элемент, причем центральный клинообразный элемент включает в себя пару соответствующих сужающихся поверхностей, выполненных с возможностью фрикционного взаимодействия с верхней сужающейся поверхностью соответствующего одного из пары клинообразных колодочных элементов, для поглощения, по меньшей мере, четвертой части тепловой энергии, произведенной во время закрытия узла поглощающего аппарата.

6. Узел по п.5, дополнительно содержащий элемент с гнездом под пружину, имеющий, по меньшей мере, часть первой поверхности, примыкающей к переднему концу, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента, и второй поверхности для взаимодействия с заданными частями фрикционного демпфирующего механизма, при этом элемент с гнездом под пружину установлен с возможностью перемещения в продольном направлении в корпусном элементе для соответствующего сжатия и высвобождения, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента во время приложения и снятия усилий динамического воздействия к и с узла поглощающего аппарата.

7. Узел по п.4, в котором фрикционный демпфирующий механизм включает в себя:

(a) ряд удлиненных сужающихся внутренних поверхностей, образованных в корпусном элементе и открывающихся к и проходящих в продольном направлении от передней части, расположенной рядом с открытым передним концом корпусного элемента;

(b) ряд фрикционных элементов, расположенных равномерно и кольцеобразно вокруг центральной оси, при этом каждый фрикционный элемент включает в себя первую концевую часть с первой наклонной поверхностью, вторую концевую часть и внешнюю поверхность между первой и второй концевыми частями, причем внешняя поверхность является ответной одной из удлиненных сужающихся внутренних поверхностей, обеспеченных на корпусном элементе, таким образом, что первая поверхность скольжения совместно образована между внешней поверхностью каждого фрикционного элемента и одной из удлиненных сужающихся внутренних поверхностей на корпусном элементе, причем первая поверхность скольжения между внешней поверхностью каждого фрикционного элемента и удлиненной сужающейся внутренней поверхностью на корпусном элементе образует первый заданный угол относительно продольной оси фрикционного демпфирующего механизма;

(c) клин, выполненный с возможностью осевого перемещения относительно открытого переднего конца корпусного элемента, к которому может быть приложено внешнее усилие, при этом клин образует ряд внешних сужающихся поверхностей, являющихся ответными первой наклонной поверхности на первой концевой части каждого фрикционного элемента, и таким образом, что вторая поверхность скольжения совместно образована между внешними сужающимися частями на клине и первой наклонной поверхностью каждого фрикционного элемента, причем вторая поверхность скольжения образована между внешними сужающимися частями на клине и первой наклонной поверхностью каждого фрикционного элемента, образуя второй заданный угол относительно продольной оси фрикционного демпфирующего механизма;

(d) гнездо под пружину, выполненное в и по существу под прямым углом относительно центральной оси корпусного элемента, при этом гнездо под пружину образует на его одной стороне поверхность, являющуюся ответной и выполненную с возможностью взаимодействия со второй поверхностью, расположенной рядом со второй концевой частью каждого фрикционного элемента, и таким образом, что третья поверхность образуется в месте соединения поверхности на гнезде под пружину и второй поверхности на каждом фрикционном элементе, причем третья поверхность расположена так, чтобы образовывать третий заданный угол относительно главной оси указанного корпусного элемента;

(e) при этом, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент расположен между задним закрытым концом корпусного элемента и стороной гнезда под пружину, противоположной одной стороне, для сохранения энергии, произведенной во время сжатия узла поглощающего аппарата; и

(f) причем, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент в комбинации с конструкцией корпусного элемента, клина, фрикционных колодок и гнезда под пружину вместе с наклоном первой поверхности скольжения, второй поверхности скольжения и третьей поверхности относительно главной оси корпусного элемента позволяют узлу поглощающего аппарата сопротивляться усилиям динамического воздействия, приложенным к нему при демпфировании таких усилий динамического воздействия в осевом рабочем диапазоне.

8. Узел по п.1, в котором корпусной элемент дополнительно содержит пару выступающих элементов, расположенных между закрытым и открытым концами, при этом пара выступающих элементов выполнена с возможностью примыкающего взаимодействия с парой задних стопоров, причем закрытый конец корпусного элемента проходит на заданное расстояние в балку между парой задних стопоров.

9. Узел по п.1, в котором корпусной элемент дополнительно содержит средство прикрепления, выполненное за одно целое с и/или жестко прикрепленное к открытому концу для прикрепления корпусного элемента непосредственно к хвостовику автосцепки железнодорожного вагона.

10. Узел по п.1, дополнительно содержащий позиционирующее средство для позиционирования заднего конца, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента на внутренней поверхности указанного закрытого конца корпусного элемента.

11. Узел по п.10, в котором позиционирующее средство содержит множество выступов, расположенных заранее определенным образом на внутренней поверхности закрытого конца, при этом задний конец, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента включает в себя торцевой пластинчатый элемент, заключенный между множеством выступов.

12. Узел по п.1, в котором, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент включает в себя единственный пластинчатый элемент, расположенный между парой прокладок.

13. Узел по п.1, в котором, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент включает в себя каждый из множества пластинчатых элементов, имеющих одну поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с соответствующим осевым концом одной из заранее определенного множества прокладок, и имеющих противоположную поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с поверхностью соседнего пластинчатого элемента.

14. Узел поглощающего аппарата для демпфирования как ударных, так и тяговых усилий динамического воздействия, прикладываемых к элементу хребтовой балки железнодорожного вагона, во время формирования состава поезда и его прибытия, при этом узел поглощающего аппарата расположен между парой передних стопоров и противоположной в осевом направлении парой задних стопоров, прикрепленных к элементу хребтовой балки, причем узел поглощающего аппарата содержит:

(a) корпусной элемент, закрытый на одном конце и открытый на противоположном конце, при этом корпусной элемент имеет заднюю часть, расположенную рядом с закрытым концом, и переднюю часть, расположенную рядом с открытым концом, причем передняя часть сообщается с задней частью вдоль центральной оси корпусного элемента; и,

(b) по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент, расположенный, по меньшей мере, соосно центральной оси в задней части, при этом, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент имеет один конец, примыкающий, по меньшей мере, к части внутренней поверхности закрытого конца корпуса, причем, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент проходит в продольном направлении от закрытого конца, при этом, по меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент включает в себя:

(i) заданное множество эластомерных прокладок, расположенных соосно и последовательно друг за другом, при этом каждая из заданного множества прокладок имеет периферийную боковую поверхность и пару осевых концов, причем каждый из пары осевых концов имеет поверхность, расположенную под прямым углом к центральной оси, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента;

(ii) заданное множество отделяющих пластинчатых элементов, при этом каждый из заданного множества отделяющих пластинчатых элементов расположен между парой прокладок, причем каждый отделяющий пластинчатый элемент имеет первую, по существу, плоскую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом одной из пары прокладок, и противоположную вторую, по существу, плоскую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом противоположной одной из пары прокладок, посредством чего заданное множество прокладок и заданное множество отделяющих пластинчатых элементов образуют в комбинации многоярусную стопку, имеющую заданную начальную высоту, и посредством чего каждая прокладка сжимается и проходит вдоль центральной оси, вызывая перемещение отделяющих пластинчатых элементов вдоль центральной оси при приложении и снятии усилий динамического воздействия к и с узла поглощающего аппарата;

(iii) заданное множество первых зубцов, выполненных за одно целое с и/или прикрепленных к первой, по существу, плоской поверхности отделяющей пластины, каждый из которых имеет трапецеидальную форму и проходит наружу от первой поверхности для механического блокирования каждой отделяющей пластины с одной из пары прокладок при приложении заданного сжимающего усилия вдоль центральной оси к одному концу стопки при ее формировании, и

(iv) заданное множество вторых зубцов, выполненных за одно целое с и/или прикрепленных ко второй, по существу, плоской поверхности отделяющей пластины, каждый из которых имеет трапецеидальную форму и проходит наружу от второй поверхности для механического блокирования каждой отделяющей пластины с одной из пары прокладок при приложении заданного сжимающего усилия вдоль центральной оси к одному концу стопки при ее формировании.

15. Узел по п.14, дополнительно содержащий средство, выполненное за одно целое с и/или прикрепленное к открытому концу для прикрепления корпусного элемента непосредственно к хвостовику автосцепки железнодорожного вагона.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение, в общем, относится к узлам поглощающего аппарата для железнодорожных вагонов, более конкретно к узлу поглощающего аппарата, имеющему корпус, механизм фрикционного типа, установленный в открытом переднем конце корпуса, и к новой эластомерной сжимаемой пружине, установленной в закрытом заднем конце корпуса, для демпфирования усилий динамического воздействия, которые обычно возникают при работе железнодорожного вагона.

Уровень техники

Узлы поглощающего аппарата для демпфирования ударных и тяговых нагрузок, возникающих во время формирования и работы железнодорожного вагона, являются хорошо известными в данной области техники и содержат корпус, имеющий закрытый конец и открытый конец, сжимаемый элемент, расположенный в закрытом конце, и фрикционный механизм, расположенный в открытом конце. Механизмы фрикционных муфт известны из уровня техники и описаны в патентах США № № 2916163; 3178036; 3447693; 4556678; 4576295; 4591059; 4645187; 4735328; 5152409; 5351844; 5529194; 5590797; 6478173; 6488162; 6520360 и 7264130. Большинство, если не все, из этих узлов поглощающего аппарата согласно уровню техники либо использовались, либо все еще используются в железнодорожной промышленности до момента разработки настоящего изобретения. Более того, за исключением патентов США № № 4576295; 4591059; 4735328 5351844; 6478173; 6488162 и 6520360, остальные из вышеуказанных патентов принадлежат заявителю настоящего изобретения. Идеи каждого из вышеобозначенных патентов включены сюда посредством ссылки.

В последнее время разнообразные железнодорожные компании и операторы железнодорожных вагонов предпринимают попытки увеличить нагрузочную способность железнодорожных вагонов, таких как грузовые вагоны, и увеличить мощность узла поглощающего аппарата для того, чтобы выдерживать более высокие усилия динамического воздействия.

В попытке обеспечить такую увеличенную нагрузочную способность и для того, чтобы выдержать более высокие усилия динамического воздействия, сжимаемый элемент был обеспечен в виде стопки эластомерных прокладок, разделенных пластинами. Прокладки и пластины расположены перпендикулярно продольной оси корпуса. Каждая прокладка сжимается вдоль продольной, центральной оси по направлению к задней части поглощающего аппарата для демпфирования ударных усилий динамического воздействия (ударных нагрузок) и сжимается вдоль той же самой продольной оси по направлению к передней части поглощающего аппарата для демпфирования тяговых усилий динамического воздействия (ударных нагрузок). Во время сжатия прокладки каждая пластина перемещается вдоль продольной оси при демпфировании ударных и тяговых усилий динамического воздействия (ударных нагрузок). Прокладка выполняется либо из термореактивного материала, такого как резина, либо из термопластического сополиэфирного материала. Сополиэфирый материал, производящийся DuPont de Numerous под торговой маркой Hytrel, является распространенным материалом в области техники поглощающего аппарата.

Патент США № 6520360 на имя Withall и др. и патент США № 6478173 на имя Carlstedt раскрывают один тип такого узла поглощающего аппарата, в котором пара соседних прокладок разделяется посредством пластины, где предусмотрена и установлена через отверстия, выполненные в каждой пластине и прокладке, центрирующая тяга.

Патенты США № № 6488162 и 5351844, оба на имя Carlstedt, раскрывают другой тип таких узлов поглощающего аппарата, в которых каждая прокладка расположена между парой пластин.

Идеи каждого из вышеобозначенных патентов включены сюда посредством ссылки.

Хотя такие устройства имеют приемлемые способности поглощения энергии, использование центрирующей тяги, независимо или в комбинации с дополнительными пластинами, увеличивает как массу, так и стоимость узлов поглощающего аппарата.

Следовательно, существует необходимость в облегчении массы и экономической эффективности поглощающего аппарата, использующего сжимаемую эластомерную пружину и способного выдерживать более высокие усилия воздействия при демпфировании ударных и тяговых усилий динамического воздействия (ударных нагрузок).

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает узел поглощающего аппарата для демпфирования как ударных, так и тяговых усилий динамического воздействия, прикладываемых к элементу хребтовой балки железнодорожного вагона, во время формирования состава поезда и его прибытия. Узел поглощающего аппарата расположен между парой передних стопоров и противоположной в осевом направлении парой задних стопоров, прикрепленных к элементу хребтовой балки. Узел поглощающего аппарата включает в себя корпусной элемент, закрытый на одном конце и открытый на противоположном конце. Корпусной элемент имеет заднюю часть, расположенную рядом с закрытым концом, и переднюю часть, расположенную рядом с открытым концом. Передняя часть сообщается с задней частью вдоль центральной оси корпусного элемента. По меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент также предусмотрен и расположен, по меньшей мере, соосно центральной оси, в задней части. По меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент имеет его задний конец, примыкающий, по меньшей мере, к части внутренней поверхности закрытого конца корпусного элемента. По меньшей мере, один сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент проходит в продольном направлении от закрытого конца и включает в себя заданное множество эластомерных прокладок, расположенных соосно и последовательно друг за другом. Также заданное множество пластинчатых элементов устанавливается заранее определенным образом относительно каждой из заданного множества прокладок. Прокладки и пластинчатые элементы образуют в комбинации многоярусную стопку, имеющую заданную начальную высоту. Каждая прокладка сжимается и проходит вдоль центральной оси, вызывая перемещение пластинчатых элементов вдоль центральной оси, при приложении и снятии усилий динамического воздействия к и с узла поглощающего аппарата.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, каждая из заданного множества прокладок выполнена из заранее определенного материала и имеет: молекулярную структуру и заданный коэффициент формы, обеспечивающий возможность периодического поглощения и рассеивания усилий динамического воздействия, превышающих, приблизительно, сто тридцать процентов (130%) от предела прочности на разрыв заранее определенного материала.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, каждая прокладка имеет периферийную боковую поверхность и пару осевых концов. Каждый из пары осевых концов имеет поверхность, расположенную под прямым углом к центральной оси, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента. Каждый пластинчатый элемент расположен между парой прокладок и имеет первую плоскую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом одной из пары прокладок, и противоположную вторую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом противоположной одной из пары прокладок. Осевое отверстие выполнено в каждом из множества таких отделяющих пластинчатых элементов концентрично продольной оси пружинной стопки. Имеются средства, которые, по меньшей мере, представляют собой: жестко прикрепленное к и выполненное за одно целое с каждым из множества отделяющих пластинчатых элементов и расположенное на или вблизи периферийной боковой поверхности осевого отверстия для механического блокирования каждого из множества отделяющих пластинчатых элементов с каждой из пары прокладок при приложении заданного усилия вдоль центральной оси к одному концу стопки при ее формировании.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения, каждая прокладка имеет периферийную боковую поверхность и пару осевых концов. Каждый из пары осевых концов имеет поверхность, расположенную под прямым углом к центральной оси, по меньшей мере, одного сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента. Каждый пластинчатый элемент расположен между парой прокладок и имеет первую плоскую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом одной из пары прокладок, и противоположную вторую поверхность, выполненную с возможностью примыкающего взаимодействия с осевым концом противоположной одной из пары прокладок. Заданное множество первых выступов расположено на первой поверхности отделяющей пластины, каждый из которых имеет трапецеидальную форму и проходит наружу от первой поверхности для механического блокирования каждой отделяющей пластины с одной из пары прокладок при приложении заданного сжимающего усилия вдоль центральной оси к одному концу стопки при ее формировании. Заданное множество вторых выступов расположено на второй поверхности отделяющей пластины, каждый из которых имеет трапецеидальную форму и проходит наружу от второй поверхности для механического блокирования каждой отделяющей пластины с одной из пары прокладок при приложении заданного сжимающего усилия вдоль центральной оси к одному концу стопки при ее формировании.

В соответствии с дополнительным аспектом, настоящее изобретение предлагает средства, которые располагаются на и прикрепляются к открытому концу для прикрепления корпусного элемента непосредственно к хвостовику автосцепки железнодорожного вагона.

Цели изобретения

Следовательно, одной из основных целей настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для демпфирования ударных и тяговых усилий динамического воздействия, возникающих при работе железнодорожного вагона.

Другой целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для железнодорожного вагона, который использует сжимаемую эластомерную пружину, установленную в закрытом заднем конце корпуса поглощающего аппарата, и фрикционный механизм, который установлен в открытом переднем конце корпуса поглощающего аппарата.

Еще одной другой целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для железнодорожного вагона, который использует сжимаемую эластомерную пружину, имеющую механически заблокированные эластомерные прокладки и пластины.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для железнодорожного вагона, который использует сжимаемую эластомерную пружину, которая не требует использования центрирующей тяги.

Еще одной дополнительной целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для железнодорожного вагона, который будет, по меньшей мере, соответствовать и даже выходить за пределы всех требований ААЖД, действующих в настоящее время, даже если масса такого узла поглощающего аппарата является более легкой.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание узла поглощающего аппарата для железнодорожного вагона, который будет помещаться в 24,63-дюймовое гнездо поглощающего аппарата по стандарту ААЖД.

В дополнение к нескольким целям и преимуществам настоящего изобретения, которые были описаны выше с некоторой степенью конкретности, различные другие цели и преимущества изобретения станут более очевидными для специалистов в данной области техники, в особенности, когда такое описание приводится в комбинации с сопровождающими чертежами и с прилагаемой формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой продольное сечение, включающее одну форму узла поглощающего аппарата, предпочтительного в настоящее время варианта осуществления изобретения;

фиг.2 представляет собой вид в перспективе, включающий еще одну другую форму узла поглощающего аппарата, предпочтительного в настоящее время варианта осуществления изобретения;

фиг.3 представляет собой продольное сечение узла поглощающего аппарата, показанного на фиг.2;

фиг.4 представляет собой вид в перспективе узла поглощающего аппарата, показанного на фиг.2, в частности, показывающий установку такого узла поглощающего аппарата в хребтовую балку железнодорожного вагона;

фиг.5 представляет собой вертикальный вид сбоку одного узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.6 представляет собой продольное сечение другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.7 представляет собой продольное сечение еще одного другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.8 представляет собой продольное сечение дополнительного узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.9 представляет собой продольное сечение другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.10 представляет собой продольное сечение еще одного другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.11 представляет собой продольное сечение дополнительного узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.12 представляет собой продольное сечение другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники;

фиг.13 представляет собой вертикальный вид сбоку еще одного другого узла поглощающего аппарата согласно уровню техники.

Краткое описание различных вариантов осуществления изобретения

Перед тем как перейти к более подробному описанию настоящего изобретения, следует отметить, что для ясности и понимания одинаковые элементы, которые имеют одинаковые назначения, были показаны с помощью одинаковых ссылочных позиций на нескольких видах, показанных на чертежах.

Следует понимать, что определение железнодорожный вагон применяется, но не ограничивается пассажирским железнодорожным вагоном, грузовым железнодорожным вагоном, локомотивом и аналогичными железнодорожными вагонами.

Наилучший вариант осуществления изобретения представлен с точки зрения его разнообразных вариантов осуществления, показанных здесь на фиг.1-13. Однако изобретение не ограничивается описываемым вариантом осуществления и для специалиста в данной области техники будет очевидно, что возможны многие другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за рамки основной идеи изобретения, и что любые такие варианты осуществления изобретения также подпадают под объем настоящего изобретения. Предполагается, что другие конструкции и компоновки настоящего изобретения могут быть легко объединены с идеями настоящего изобретения и только несколько конкретных компоновок будет показано и описано для ясности и описания изобретения, а не для ограничения объема.

Настоящее изобретение предлагает узел поглощающего аппарата, который установлен соосно элементу хребтовой балки железнодорожного вагона (не показан) между парой заднего и переднего стопоров для демпфирования как ударных, так и тяговых усилий динамического воздействия (ударных нагрузок), прикладываемых к элементу хребтовой балки железнодорожного вагона (не показан), во время формирования состава поезда и его прибытия. Существенные элементы узла поглощающего аппарата настоящего изобретения включают в себя корпусной элемент и, по меньшей мере, одну сжимаемую эластомерную пружину демпфирующего элемента, расположенную в корпусном элементе. Дополнительный элемент может быть расположен на открытом переднем конце корпуса для приема усилий динамического воздействия непосредственно от хвостовика автосцепки. Узел поглощающего аппарата согласно настоящему изобретению имеет такие размеры, чтобы вмещаться в 24,63-дюймовую длину гнезда 6 поглощающего аппарата по стандарту Американской Ассоциации Железных Дорог (ААЖД), наилучшим образом показанного на фиг.4.

В настоящее время является предпочтительным выполнение такого упругого демпфирующего элемента, по существу, идентично, за исключением длины, сжимаемой эластомерной пружине 102, которая раскрыта в находящейся на рассмотрении заявке на патент США 12/150809 под названием «Сжимаемая эластомерная пружина», поданной одновременно с настоящей заявкой. Более того, в настоящее время является предпочтительным обеспечить такие пластины, как описанные в находящейся на рассмотрении заявке на патент США 12/150926 под названием «Пластина для сжимаемой эластомерной пружины», и обеспечить такие эластомерные прокладки, как описанные в находящейся на рассмотрении заявке на патент США 12/150928 под названием «Эластомерная прокладка для сжимаемой эластомерной пружины». Таким образом, для краткости, подробное описание прокладок, пластин и средств для механического блокирования, расположенных между ними, не приводится.

Теперь со ссылкой на фиг.1 и в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, обеспечен узел поглощающего аппарата, в целом обозначенный позицией 84. Узел 84 поглощающего аппарата включает в себя корпусной элемент, в целом обозначенный позицией 300. Корпусной элемент 300 является закрытым на заднем конце 310 и открытым на противоположном переднем конце 320. Корпусной элемент 300 также имеет заднюю часть 312, расположенную рядом с закрытым концом 310, и переднюю часть 322, расположенную рядом с открытым концом 320. Передняя часть 322 сообщается с задней частью 312 вдоль центральной оси 302 корпусного элемента 300. Корпусной элемент 300 на фиг.1, по существу, является аналогичным корпусному элементу 18, описанному в патенте США № 5590797 на имя Duffy и др., который принадлежит заявителю настоящего изобретения. Идеи патента США № 5590797 включены сюда посредством ссылки. Однако другие корпусные типы, известные из уровня техники, также могут быть использованы в узле 84 поглощающего аппарата согласно настоящему изобретению.

Сжимаемая эластомерная пружина, в целом обозначенная позицией 102g, выполнена, по существу, аналогично, за исключением длины, пружине 102 в находящейся на рассмотрении заявке на патент США 12/150809 под названием «Сжимаемая эластомерная пружина» и расположена по центру в задней части 312 и проходит в продольном направлении от закрытого конца 310.

Задний конец пружины 102g примыкает, по меньшей мере, к части внутренней поверхности 314 закрытого конца 310 корпусного элемента 300. Несмотря на то что передний конец пружины 102g, в частности, использующий пластинчатый элемент 150, может непосредственно примыкать к хвостовику 12 автосцепки, настоящее изобретение предназначено для средств, расположенных в примыкающем взаимодействии с передним концом пружины 102g и с концом 12 хвостовика автосцепки для, по меньшей мере, частичной передачи усилий динамического воздействия от автосцепки 10 пружине 102g. Настоящее изобретение предполагает, что прокладка 110, использующаяся в настоящем изобретении, предпочтительно выполнена из заранее определенного материала, имеющего: молекулярную структуру и заданный коэффициент формы, обеспечивающий возможность периодического поглощения и рассеивания усилий динамического воздействия, превышающих, приблизительно, сто тридцать процентов (130%) от предела прочности на разрыв заранее определенного материала. Было установлено, что такие прокладки 110 улучшают поглощающую способность пружины 102g. Такая прокладка 110 может быть просто заблокирована с каждой пластиной 150, 190 посредством множества выступов.

Конкретный материал, используемый для образования прокладки, представляет собой термопластичный эластомерный материал, который был модифицирован перед изготовлением преформы и имеет молекулярную структуру, ориентированную свыше 70% во время процесса формования. В частности, одним предпочтительным исходным термопластичным эластомерным материалом является сополиэфирый полимерный материал, производящийся компанией E.I.DuPont de Numerous & Co из Уилмингтон, Делавэр, под торговой маркой Hytrel, более конкретно Hytrel 5556.

Такой материал Hytrel 5556 характеризуется пределом прочности на разрыв около 5,800 фунтов на квадратный дюйм. Было обнаружено, что модифицированный материал в комбинации с процессом формования и коэффициентом формы около 3,30 способен повторно поглощать и рассеивать динамические ударные нагрузки, превышающие 7,500 фунтов на квадратный дюйм, когда прокладка 110 установлена в пружине 102g. Также было обнаружено, что такой модифицированный материал способен повторно поглощать и рассеивать динамические ударные нагрузки в диапазоне от 9,500 фунтов на квадратный дюйм до 11,000 фунтов на квадратный дюйм без потери структурной целостности прокладки 110. Коэффициент формы прокладки 110 определен и ограничен текущей высотой гнезда поглощающего аппарата по стандарту ААЖД около 9,0 дюймов и перемещением узла поглощающего аппарата при демпфировании динамических ударных нагрузок около 3,25 дюймов.

Кроме того, сам по себе коэффициент формы является широко известным и описан, например, в http://www.gallaghercorp.com/urethane/designguide/shape.shtml и http://www.sorbothane.com/standard_product_guide12.php.

Настоящее изобретение также предполагает, что в наиболее предпочтительном варианте осуществления узла 84 поглощающего аппарата, показанного на фиг.1, пружина 102g будет использовать средства для блокирования, включающие в себя выступы и осевое отверстие 180, обеспеченное в каждой пластине 150, 190, а также выступы и пазы, обеспеченные на каждом осевом конце прокладки 110.

В узле 84 поглощающего аппарата, показанном на фиг.1, принимающие усилие средства представляют собой механизм типа фрикционной демпфирующей муфты, в целом обозначенный позицией 350, имеющий продольную ось, выровненную с центральной осью 302 корпусного элемента 300, и продольную ось сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 102g. Такой фрикционный демпфирующий механизм 350, по существу, является аналогичным механизму 20 фрикционной муфты патента США № 5590797, который показан на фиг.5, обозначенной как «Уровень техники».

Использование других существующих механизмов типа фрикционной демпфирующей муфты находится в пределах объема настоящего изобретения. Например, такие фрикционные демпфирующие механизмы могут представлять собой тип, описанный в патенте США № 4735328 (см. фиг.6, обозначенную как «Уровень техники»); в патенте США № 4576295 (см. фиг.7, обозначенную как «Уровень техники»); в патенте США № 6488162 (см. фиг.8, обозначенную как «Уровень техники»); в патенте США № 6478173 (см. фиг.9, обозначенную как «Уровень техники»); в патенте США № 4591059 (см. фиг.10, обозначенную как «Уровень техники») и в патенте США № 5351844 (см. фиг.13, обозначенную как «Уровень техники»), идеи которых включены сюда посредством ссылки. Центрирующая тяга, использующаяся в узле поглощающего аппарата в патенте США № 6478173, не требуется в настоящем изобретении.

Использование других типов принимающих усилие средств также предполагается в настоящем изобретении. В качестве другого примера, такие принимающие усилие средства могут представлять собой плунжер 20, описанный в патенте США № 6520360 (см. фиг.11, обозначенную как «Уровень техники»). В качестве еще одного другого примера, такие принимающие усилие средства могут представлять собой закрывающий элемент 62, описанный в патенте США № 4556678 (см. фиг.12, обозначенную как «Уровень техники»), идеи которого включены сюда посредством ссылки. В настоящем изобретении такой закрывающий элемент просто задается размерами и располагается над передним концом пружины 102g, выступая от открытого конца 320 корпусного элемента 300.

Узел 84 поглощающего аппарата может использовать позиционирующее средство для позиционирования заднего конца сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 102g на внутренней поверхности 314 закрытого конца 310 корпусного элемента 300.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, такие позиционирующие средства могут быть обеспечены, по существу, аналогично позиционирующему концу пружины на передней стороне центральной пластины 200 на фиг.5, 6 находящейся на рассмотрении заявки на патент США 12/150777 под названием «Соединительный хомут и эластомерный поглощающий аппарат», кроме тех случаев, когда передняя поверхность центральной пластины 200 будет заменена внутренней поверхностью 314 закрытого конца 310.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, такие позиционирующие средства могут включать в себя множество выступов 316, расположенных заранее определенным образом на внутренней поверхности 314 закрытого конца 310, при этом задний конец сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 100a, 102g включает в себя торцевой пластинчатый элемент 150, который, в этом случае, размещен между множеством выступов 316. Предпочтительно, выступы 316 выполнены за одно целое с поверхностью 314 во время изготовления корпусного элемента 300.

Аналогичным образом, передний конец сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 100а, 102g может быть расположен на нижней поверхности фрикционного механизма 350 в виде выступов 316а на фиг.1.

В качестве альтернативы, форма и размер пластинчатых элементов 190 могут быть заранее определены таким образом, чтобы расположить боковые края пластинчатых элементов 190, по меньшей мере, вблизи и с внутренними поверхностями заднего конца 310 корпусного элемента 300. В этом случае такие внутренние поверхности обеспечивают направление для сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 102g при демпфировании ударных и тяговых усилий динамического воздействия.

Следует понимать, что узел поглощающего аппарата, показанный на фиг.1, установлен в обычном хомуте 20, который раскрывается более подробно в находящейся на рассмотрении заявке на патент США 12/150777 под названием «Соединительный хомут и эластомерный поглощающий аппарат».

Узел поглощающего аппарата, показанный на фиг.1, усовершенствует узлы эластомерного/фрикционного типа поглощающего аппарата согласно уровню техники, предлагая новую эластомерную сжимаемую пружину 102g, имеющую улучшенное расположение механического блокирования между пластинами и прокладками, а также предлагая прокладку 110, которая выполнена из сополиэфирного полимерного материала, способом, который обеспечивает возможность поглощения и демпфирования более высоких усилий динамического воздействия эластомерной сжимаемой пружиной.

Далее, со ссылкой на фиг.2-4, показан узел поглощающего аппарата, в целом обозначенный позицией 88, который выполнен в соответствии с еще одним другим вариантом осуществления изобретения. Узел 88 поглощающего аппарата включает в себя такой же фрикционный демпфирующий механизм 350 и такой же сжимаемый, эластомерный, пружинный, демпфирующий элемент 102g, который используется в узле поглощающего аппарата, показанном на фиг.1. Однако корпусной элемент, в целом обозначенный позицией 330, включает в себя пару выступающих элементов 336, расположенных между задним и передним концами 332 и 334, соответственно. Такая пара выступающих элементов 336 выполнена с возможностью примыкающего взаимодействия с парой задних стопоров 3 и обеспечивает прохождение заднего конца 332 корпусного элемента 330 на заданное расстояние в балку 2 между парой задних стопоров 336. Корпус 330 подробно описан в патенте США № 7264130, на имя Soircnerfeld и др., идеи которого включены сюда посредством ссылки. Предпочтительно, форма и размер пластинчатых элементов 150, 190 определены заранее таким образом, чтобы расположить боковые края пластинчатых элементов 190, по меньшей мере, вблизи и, предпочтительно, с возможностью примыкающего взаимодействия с внутренними поверхностями заднего конца 332 корпусного элемента 330, который, в этом случае, обеспечивает направление для сжимаемого, эластомерного, пружинного, демпфирующего элемента 100а, 102g при демпфировании ударных и тяговых усилий динамического воздействия.

Более того, корпусной элемент 330 может использоваться со средствами прикрепления, по меньшей мере, одним из: выполненным за одно целое с и жестко прикрепленным к открытому переднему концу 334, для прикрепления корпусного элемента 330 непосредственно к хвостовику 12 автосцепки железнодорожного вагона (не показан). Несмотря на то что такие средства прикрепления показаны в качестве, по существу, хомутообразной части 340, имеющей пару стенок 342 со шпоночными пазами для прикрепления к автосцепке Е-типа стандарта ААЖД, они находятся в пределах объема настоящего изобретения для обеспечения средства прикрепления для прикрепления узла 88 поглощающего аппарата к автосцепкам Е-типа и R-типа стандарта. Внешняя поверхность 64 упорной плиты 60 автосцепки, в этом случае, используется с выступающей частью 64а для удержания упорной плиты 60 автосцепки между стенками 342. Как известно, корпусной элемент 330, использующий вышеописанные средства прикрепления, исключает необходимость хомута 20.

Таким образом, настоящее изобретение было описано достаточно полно, ясно, кратко и точно для того, чтобы обеспечить возможность любому специалисту в данной области техники, к которому это имеет отношение, выполнить и использовать его. Следует понимать, что изменения, дополнения, эквиваленты и замены составных элементов конкретных описанных вариантов осуществлений изобретения могут быть выполнены специалистами в данной области техники, не выходя за рамки сущности и объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.