CN103978988A - 用于限制车辆部分相互间的相对俯仰运动的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的装置，该装置用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动，其中，该装置包括至少两个撑架（10，20），其中，在每个车辆部分（2至6）的顶盖区域中分别设有至少一个撑架（10，20），其中，所述至少两个撑架（10，20）通过联接臂（30）相互连接，其中，撑架（10，20）中的至少一个按照板簧的形式构造。

Description

用于限制车辆部分相互间的相对俯仰运动的装置

技术领域

本发明涉及一种设置在两个相互铰接的车辆部分的顶盖区域中的、用于限制尤其是轨道车辆的车辆部分相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其中，该装置包括至少两个撑架/悬臂架（Konsolen），其中，分别至少一个撑架设置在一个车辆部分的顶盖区域中，其中，至少两个撑架通过联接臂相互连接。

背景技术

充分地已知相连接的车辆部分之间的铰接连接装置。尤其已知，下铰接支承件必需承受所有的力，这些力不仅在径向上而且在轴向上产生。即，这个下铰接支承件用于传递在转弯行驶时产生的力，以及传递在这种铰接车辆制动时或牵引时的剪力/推力和拉力。

但是铰接车辆还受到多种力作用，它们同样大量地由车辆部分相互间的相对运动引起。在这里要涉及当这种车辆行驶过弯道时所产生的运动影响，但是也涉及当这种车辆驶过起伏的地面或者越过坡顶时各车辆部分相互间的运动。除了车辆部分相对于彼此的这种俯仰运动外，当车辆部分围绕其纵轴线相对于彼此扭转时，也产生所谓的侧倾运动。当由多个车辆部分组成的轨道车辆例如在S形道岔上行驶时，同样也存在错位运动。

此外要保证，尤其在轨道连接的车辆中车辆的包络线保持相对较小。包络线指的是在车辆的行驶运动出现期间由车辆总共所需的径向空间。尤其车辆部分相对于彼此的极大的侧倾运动会引起大的包络线。因此这种大的包络线是不期望的，因为必须在轨道行程上为车辆提供大得多的空间。为车辆的行驶运动提供大的空间是相应昂贵的，这尤其在U形轨道结构中是显著的。

为了避免车辆部分相对于彼此的侧倾运动，而无需在车辆部分本身上的特殊措施，由EP0983931B1已知设置在顶盖区域中的按照合页带形式构造的剪刀式架，其中合页带的一端部能与一个车辆或也能与另一个车辆铰接。通过垂直于车辆纵轴线布置剪刀式架实现了，避免了侧倾运动，而能够进行俯仰运动。

但是现在已知多节的、尤其轨道连接的铰接车辆，其中仅几个车辆部分具有转向架。也就是说，例如在一5节的车辆中，前端的、后端的和中间的车辆部分分别具有一转向架。两个位于其间的车辆部分设计成柔和部，并且由相邻的具有各自的转向架的车辆部分支承。这种车辆为了防止一起倾翻必须基本刚性地相互连接。但是多个这种车辆部分彼此间这样相互连接，使得能够实现车辆部分之间的俯仰运动，因为否则不能驶过凹地或者越过坡顶。

在这方面，由EP1038761B1已知，在两个相互铰接的车辆部分的顶盖区域中设置有旋转铰接件，其中在一个车辆部分上设有一臂，其端部能通过一爪可旋转地抓住。该爪具有两个相互间成角度设置的转向臂，用于与另一个车辆部分连接。在此重要的是，两个铰接点、即顶盖区域中的铰接件和底部区域中的铰接件齐平地上下叠置。此外还规定，两个转向臂的长度可以调整。通过按照上述的EP1038761B1的现有技术所述的连接结构，与设置在底部上的球形万向节相结合，在两个相互铰接的车辆部分之间实现，不允许这种车辆部分相互间的相对俯仰运动，其中球形万向节能够实现三个旋转自由度，但是在Z向上被锁止。借助于这个装置也基本不允许侧倾运动。而是由此出发，使车辆部分或车厢这样弹性的，使它们承受所产生的侧倾或俯仰运动。

如开头已经说过的，在以上述方式方法构造的轨道连接的车辆中，基本排除车辆部分之间的运动。但是人们已经间歇地认识到，由于稳定性的原因这种车辆部分的车厢必须设计得相对刚性。如果车辆部分的车厢这样刚性，且尤其当这种车辆部分被加载到极限，即弹簧锁死并且不能通过车厢本身承受侧倾运动，则侧倾运动一直传递到转向架上。尤其在这种不利的状况下存在下述隐患，即：转向架的轮组单侧卸载，存在车辆或车辆部分脱轨的危险。如果轨道或轨道床磨损越厉害，即，如果例如轨道在两侧交替地不同高度地延伸，从而这种列车必须承受来自轨道床的变化，则这个隐患越大。尤其在之前已提到过的轨道列车——其中车辆部分在前端和后端具有转向架，中间的车辆部分同样也具有转向架，并且在具有转向架的车辆部分中间分别设置有柔和部分——中，存在轮缘中的一个从轨道中抬起的隐患。另一方面已经指出，目前人们源自这种认识，即侧倾运动可以通过轨道车辆的车厢承受。尤其在列车在剧烈磨损的轨道床上行驶时已经证实，尽管列车没有脱轨，但是车厢由于所作用的剧烈的扭力而受到损害或者已经在短时间内“变软”。

在这方面由DE102004014903A1已知，在轨道连接的车辆的两个车辆部分之间在顶盖区域中设有一有限地允许侧倾运动的装置。由DE10343536A1同样已知一种用于限制两个车辆部分之间的侧倾运动的装置。

具体地，这种设置在顶盖区域中的装置包括一用于使两个车辆部分相互连接的臂，其中，该臂可分别通过竖直轴可摆动地由车辆部分接纳，其中允许有限的侧倾运动。但是在此缺陷是，突然地使用侧倾运动限制结构。

由DE102006013404B4已知另一种用于限制轨道车辆的车辆部分之间的侧倾运动的装置，该装置在实践使用中已经得到验证，但是其在结构上相对复杂，并因此相当昂贵。这同样也适用于由EP2500234已知的俯仰和侧倾限制器。

发明内容

因此本发明的目的在于，在轨道车辆的两个相互铰接的车辆部分的顶盖区域中设有一用于限制车辆部分相互间的相对俯仰和/或侧倾运动的装置；这种装置要相对简单并由此成本有利地构成，且不必担心功能方面受局限。

为了实现这个目的，按照本发明建议，撑架中的至少一个按照板簧/弹簧片的形式来设计。板簧尤其由汽车制造工业已知；它们可以具有递增的或递减的特性曲线。通过使用按照板簧形式设计的撑架，提供了缓冲地导入在两个相互铰接的车辆部分侧倾和俯仰运动时产生的力的可能性。在此通过按照板簧形式设计至少一撑架，在尤其递增的特性曲线时这个撑架最终也提供对车辆部分相互间相对于彼此的偏转行程的限制。可以设想，板簧在结构上简单，并因此在加工中也特别成本有利。

由从属权利要求给出本发明的有利特征和扩展结构。

因此尤其规定，至少一撑架分别横向于车辆部分中心纵轴线地与另一撑架错开地设置在相应车辆部分上。这意味着，两个相互对置地设置在相应的车辆部分车厢上的撑架相互间具有可预先规定的横向于车辆部分纵轴线的距离。两个撑架（其中至少一个按照板簧的形式构造）通过联接臂相互连接。该联接臂设计成刚性的，但是其长度是可以调整的。因此通过撑架相互间错开的布置不仅能限制地传递两个车辆部分之间的侧倾运动，而且也能限制地传递俯仰运动。与对相应的运动的限制并行地，由于作为板簧的撑架的弹性结构也柔和地将在侧倾和俯仰运动时产生的力导入到相互铰接的车辆部分的车厢中。

已经指出，板簧可以具有递增的或者递减的特性曲线，或者也可以具有两者的组合。为了使按照撑架的形式构造的板簧配有递增或递减的特性曲线，几个板簧为了形成板簧组而具有多个板簧部件。视板簧部件的结构而定可以将板簧的弹性特性曲线设计成递增或递减的。

具体地说，在撑架方面规定，所述撑架具有至少一腿部，但是设计成板簧的撑架优选具有两个腿部，所述腿部在其自由端部上相互连接。因此具有两个腿部的撑架例如可以构造成拱顶状的，其中，其自由端部相互顶靠的所述两个腿部相互连接。即，在力横向于这种拱顶状设计的撑架的腿部作用时，腿部相对于力作用方向的位置不同地偏转。下面为了易于理解解释为，在相同的力作用方向上，一个腿部承受压力，而另一个腿部承受拉力。通过使受压的腿部装备有多个板簧部件以构造板簧组，可以使这个撑架在一个方向的力作用时具有递增的弹性特性曲线，在另一方向这个特性曲线同样可以是递增的，但是可以具有较小的斜率。由此显然，通过使用板簧作为撑架以在出现侧倾和俯仰运动时无级或柔和地将力导入到车辆部分的车厢中这一原理，能以简单的方式和方法实现各撑架特性曲线的个性化设计。一方面根据力作用方向和机械状况、尤其是车厢强度，另一方面根据保持确定的外部边缘条件例如给定的包络线，进行弹性特性曲线的设计。即，所述撑架可以按照积木形式构成，其中各个撑架可以根据力的大小、所期望的弹性行程和力作用方向个性化地构造。如已经在别处阐述过的，这一点可以由下述方式简单地实现，即所述板簧可以设计成板簧组，一方面具有不同的板簧部件数量，另一方面具有板簧部件相互间的不同的布置结构。

按照本发明的一特殊特征规定，至少一撑架具有缓冲器/阻尼器，但是优选两个撑架都具有缓冲器。由此显然，通过使用缓冲器、例如按照冲击吸收器形式的活塞缸缓冲器，能够缓冲地进行逆着设计成板簧的撑架的力的运动，因此不存在过渡到谐振的危险。

在这方面具体地规定，所述缓冲器通过其一个端部铰接在撑架的自由端部区域中，并且通过其另一端部铰接在接纳该撑架的车辆部分上。即，实现撑架与车辆部分或车辆部分的车厢之间的缓冲。

附图说明

下面借助于附图示例地详细解释本发明。

图1示意性示出由多个部分组成的轨道车辆；

图2示出用于限制车辆部分的侧倾和/或俯仰运动的装置的第一扩展结构；

图3示出按照图2视图的第二扩展结构。

附图标记列表：

1 轨道车辆

2 车辆部分

3 车辆部分

4 车辆部分

5 车辆部分

6 车辆部分

10 撑架

11 腿部

11a 板簧部件

11b 板簧部件

12 腿部

13 箭头

14 球形万向节

17 肘形件

20 撑架

21 腿部

21a 板簧部件

22 腿部

22a 板簧部件

24 球形万向节

27 肘形件

30 联接臂

40 缓冲器

具体实施方式

以1表示的轨道车辆由五个车辆部分2、3、4、5和6组成。车辆部分2、4和6分别具有一转向架，而车辆部分3和5设计成柔和部。各个车辆部分通过铰接的连接结构、例如通过球形万向节（未示出）相互联接，这允许围绕三个自由度的运动。在剧烈磨损的轨道行程中可能出现，如果轨道车辆1的各个车辆部分在顶盖区域中基本刚性地相互连接，则例如中间的转向架的轮缘、即车辆部分4的轮缘从轨道上抬起。

为了防止这一点，按照本发明的装置用于限制侧倾和/或俯仰运动。在按照图2的视图中两个车辆部分以4和5表示。在车辆部分4和5的车厢的端面上存在两个分别按照板簧/弹簧片形式设计的撑架/悬臂架10和20。撑架10和20完全不同地设计；但是在此要指出的是，两个撑架作为撑架副也可以设计成相同的。使用哪种撑架结构和以怎样的组合使用撑架结构，这取决于一定的外部条件、例如弹性行程。撑架10包括两个腿部11和12，所述腿部在俯视图中基本梯形地被保持。两个腿部11和12与车辆部分5的车厢的端面螺纹连接。这两个腿部在其自由端部（箭头13）上相互连接。在这两个腿部的自由端部（箭头13）的区域中存在有球形万向节14，用于以旋转铰接和摆动铰接的方式容纳联接臂30。但是联接臂30可刚性地改变其长度，由此该联接臂在车辆部分彼此间处于中性位置时正好调整到撑架10的自由端部与撑架20的自由端部之间的距离。同样具有用于可旋转且可摆动地容纳联接臂的球形万向节24的撑架20同样也具有两个腿部21和22，这两个腿部在其自由端部（箭头23）上相互连接。

在所示情况下，两个腿部11、12形成板簧10，两个腿部21、22形成板簧20。但是可以设想，仅仅由一个腿部11或12或21或22形成一板簧。两个变型分别形成一撑架，其中，这两个撑架通过联接臂30相互连接。

至少一撑架10、20有利地具有缓冲器40，该缓冲器优选设计成类似于冲击吸收器的活塞缸缓冲器。缓冲器40一端铰接在撑架10的自由端部的区域中，并且另一端与车辆部分5的车厢——例如通过肘形件17——相连接。替代地或附加地也可以使撑架20配有同样的缓冲器40。即，也可以对两个撑架10、20进行缓冲，如同例如在图3中所示的那样。

另外，按照图3的实施例与按照图2的实施例的不同之处在于，在这里各个撑架10、20的各个腿部11、21、22通过布置多个相互叠放的板状部件11a、11b或21a和22a而被加固/加强，以便实现个性化的力/行程曲线。在撑架20的区域中缓冲器/阻尼器40通过肘形件27与车辆部分4的车厢连接。在联接臂的铰接方面，按照图3的结构与按照图2的结构一致。图2与图3之间的差别仅仅在于，与图2相比，在图3中撑架的几个腿部被加固，而其它的保持相同，由此，如上所述，可以提供特定的弹性特性曲线。

Claims (12)

1.一种设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其中，该装置包括至少两个撑架（10，20），其中，在每个车辆部分（2至6）的顶盖区域中分别设有至少一个撑架（10，20），其中，所述至少两个撑架（10，20）通过联接臂（30）相互连接，其特征在于，撑架（10，20）中的至少一个按照板簧的形式被构造。

2.根据权利要求1所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述至少两个撑架（10，20）横向于车辆部分（2至6）的中心纵轴线相互错开地设置在相应的车辆部分（2至6）上。

3.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，按照撑架（10，20）形式构造的板簧为了形成板簧组而具有多个板簧部件（11a，11b；21a，22a）。

4.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，按照板簧形式构造的撑架（10，20）具有至少一腿部（11，12；21，22）。

5.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，按照板簧形式构造的撑架（10，20）具有至少两个腿部（11，12；21，22），所述至少两个腿部在其自由端部上相互连接。

6.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述联接臂（30）设计成刚性的。

7.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述联接臂（30）的长度是可变的。

8.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述联接臂（30）与两个撑架（10，20）相铰接。

9.根据权利要求5至8之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，按照板簧形式构造的撑架（10，20）的所述至少两个腿部（11，12；21，22）通过其自由端部相互顶靠并相互连接。

10.根据上述权利要求之一所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，至少一撑架（10，20）具有缓冲器（40）。

11.根据权利要求10所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述缓冲器（40）一端设置在撑架（10，20）的自由端部的区域中，并且另一端设置在接纳该撑架（10，20）的车辆部分（2至6）上。

12.根据权利要求10或11所述的设置在两个相互铰接的车辆部分（2至6）的顶盖区域中的、用于限制车辆部分（2至6）间相对于彼此的侧倾和/或俯仰运动的装置，其特征在于，所述缓冲器（40）设计成活塞缸缓冲器。