CN107458409A - 一种低地板车车体之间铰接连接系统装置 - Google Patents

Abstract

一种低地板车车体之间铰接连接系统装置，采用多车体双铰型连接，低地板车车体之间分别通过固定铰、转动铰和自有铰组合形成铰接系统进行连接，所述固定铰的铰接芯轴采取无销轴整体式的固定铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件；所述转动铰的铰接芯轴采用整体式的转动铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件，且转动铰的转臂与安装座之间通过橡胶金属关节连接；所述的自由铰的自由铰拉杆与两端车体支座之间采用橡胶金属关节连接。本发明通过调整铰接系统的固定铰、转动铰和自有铰的结构形式，采用金属关节轴承作为铰接芯轴部件，并通过增设耐磨套和改变转动铰受力结构，有效解决连接结构复杂，容易磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题。

Description

一种低地板车车体之间铰接连接系统装置

技术领域

本发明涉及到一种车辆的连接部件系统，具体涉及到一种低地板车车体与车体之间的连接的铰接系统装置，用以提高车辆之间的整体连接性能。属车辆关键部件制造技术领域。

背景技术：

“低地板”是轻轨车辆的一个专用语，指车辆地板距离轨道面小于40厘米的轻轨车辆。按照车辆低地板区域能够达到客室面积的百分比，低地板车辆又分很多种类型，有70%低地板轻轨车，100%低地板轻轨车等；其中技术难度最大的就是100%低地板轻轨车。低地板列车一般都是有两节以上的车体组成，在两节车厢之间一般通过铰接系统连接起来。低地板列车之间连接的铰接系统是连接前后车厢底盘部分的受力部件，其连接的安全性决定铰接客车的安全系数。从铰接盘把前后车厢底盘连接起来的结构型式上可以分为以下三种：第一种前后车厢的连接为球头销式结构，这种结构出现在早期的铰接客车上；第二种前后车厢的连接为大直径的转盘轴承结构，通过转盘轴承进行连接和保证车辆的转弯性能；第三种是前后车厢的连接为销轴式结构，通过轴套进行连接和保证车辆的转弯等性能。

目前一般低地板车铰接装置，布置在车体两端连接部分，一般采用上下铰配合方式，通过各铰接装置限制车体运动，使低地板车辆有良好的过小半径曲线能力。低地板列车相邻车厢的车底间一般采用固定铰装置，相邻车厢的车顶间一般采用转动铰装置或转动铰与自由铰结合的方式。其中，车底的固定铰装置限制三个方向的平动，允许三个方向旋转，承受了列车的竖向力，传递相邻列车大部分的纵向牵引力（列车运行方向）和横向力；车顶间所采用转动铰接装置允许相邻列车间绕竖直轴线旋转，通过装置内部橡胶部件提供纵向和横向刚度，其通过配合车底固定铰接装置，承受了列车的部分纵向牵引，限制了相邻车体间的侧滚和点头运动，使相邻列车间仅存在相对摇头的自由度，满足城市小曲线半径要求，同时为满足列车过小半径竖曲线和水平曲线要求，相邻车体车顶间按要求分开布置自由铰接装置与转动铰装置；车顶的转动铰根据低地板车车型各异，转动交的结构也不尽相同，其基本的方式是在车体顶部设置一个可以相互转动的铰接装置，将低地板车车顶连接起来，使得低地板车辆能够安全平稳的通过水平曲线和竖曲线；设置于车顶的自由铰为辅助连接系统，仅限制相邻车体间的侧滚运动。由这三种铰接装置组合形成低地板车的铰接系统，已经普遍应用于低地板车的连接。但是现有的这三种铰接装置组合形成低地板车的铰接系统普遍存在连接可靠性不足，平稳性不够，容易发生窜动等问题，尤其是现有的低地板车固定铰铰接方法是采用上、下支座通过中心销直接与金属关节轴承铰接，即利用中心销依次穿过上支座、金属关节轴承和下支座，从而将相邻的车体连接起来。但是，这种采用中心销结构连接相邻车体的方法会使得整个固定铰的结构变得较为复杂或模块化程度不高，安装空间的需要较大；另外，固定铰接装置通常需要定期维护，清洗、查看润滑与运动情况，采用中心销结构连接相邻车体的方法也会使得固定铰装置的装配、拆卸难度大，导致维护难度也会较大。而转动铰目前普遍采用“V”型结构的销轴连接，但是现有的转动铰结构复杂，安装和调整不方便，且从整体的受力情况分析，也不是十分合理，这样现有的低地板铰接系统仍然存在一些问题，这些问题将极大影响车辆的正常运行，降低车辆的使用寿命，因此很有必要对此加以进一步研究。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201210391148.3，名称为“低地板铰接式列车或客车的铰接系统” 的发明专利，该专利公开了一种低地板铰接式列车或客车的铰接系统，其中前后架分别与转盘轴承固定连接，前架的前端和后架的后端分别形成一个俯仰轴。较佳地，仰俯轴包括球铰、球铰安装孔和球铰固定座，球铰可活动插设在球铰安装孔中并固定在球铰固定座中，前架的前端和后架的后端分别设置有球铰安装孔。前后架均左右对称设置有机械锁止装置。超角传感装置安设在后架上。转盘平台设置在前架上，前胶条与相邻车厢地板固定连接，后胶条固定连接转盘平台并位于前胶条下。本发明抗扭力强，缓冲效果好，前、后架各形成一个仰俯轴，即使车辆行驶中出现仰俯、倾覆或上下运动时，每个仰俯轴可以相应动作，实现车辆顺利行驶而不损坏。

2、专利申请号为CN201110440779.5，名称为“高速铁路货车转向架” 发明专利，该专利公开了一种高速铁路货车转向架，包括一构架，所述构架的横向两端分别通过两个一系悬挂系统各自连接一个轮对，所述构架上设有二系悬挂系统和基础制动装置，构架的前、后侧分别设有一个抗蛇形减振器。所述构架成H 形，其包括两个侧梁、一个大横梁和若干小横梁，所述两个侧梁中部均呈下凹形结构，两个侧梁的下凹形中间位置通过大横梁相连，大横梁的两侧对称设有分别连接两侧梁的小横梁;所述侧梁的两端分别通过两个一系悬挂系统各自连接一个轮对，所述构架上设有二系悬挂系统、基础制动装置、轴温检测系统，构架的前、后侧分别设有抗蛇形减振器。

3、专利号为FR8420063， 名称为“Improvements to bogies of rail vehicles”的发明专利，该专利公开了一种铁道机车车辆的转向架，为二轴转向架的改进，特别为了减少在轮对可以很容易地在小半径的弯道上的轮轴上的磨损，具有二次悬挂系统的转向架，在车辆的主体轴两边悬挂部分上安装有大小相等、方向相反的纵向平衡推力的弹性纵向平衡推力元件，特征在于悬架系统以及螺旋弹簧周围设置有摩擦减震垫，在主轴上安装有悬挂部分连接在一起的摩擦减震垫，一系悬挂通过铰接件实现轴与轴之间的连接，这样相对于转向架的纵向轴一轴倾斜带来平等的相对同一轴二轴倾斜，相反作用于连接二轴的摩擦装置和弹性垫和悬挂弹簧。

4、专利号为CN200920015085.5，名称为“城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置” 的实用新型专利，该专利公开了一种城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置，其特征在于：其为“Z”字型连杆结构，两端固定于车体上，与中间侧滚拉杆两端为球铰连接。它是低地板车辆之间的辅助连接机构，约束车辆车体间的侧滚运动，同时适应车辆通过小半径水平曲线和竖曲线的需要。它的优点是：为“Z”字型连杆结构，释放车体间摇头和点头自由度，能够满足车辆通过小半径水平曲线和竖曲线的要求，同时约束车辆车体间的侧滚运动，与油压减振器配合使用，保证车辆直线运动平稳性。

上述这些专利虽然都涉及到了低地板车铰接系统，也提出了对现有铰接系统的一些改进，但是都只是提出一些局部的改进，没有提出从整体的结构性能方面进行综合考虑；具体如何整体改变系统的结构参数，尤其是针对低地板车的特点从整体结构上的改进来改善低地板车铰接系统整体性能的方案，缺乏系统考虑，所以至今低地板车铰接系统仍然存在连接方式结构复杂，容易出现磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题，有待进一步加以研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有低地板车铰接系统容易出现存在连接方式结构复杂，容易出现磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题，提出一种新的低地板车铰接连接方式及系统装置，该低地板车铰接连接方式及系统装置通过改变低地板车铰接系统铰接方式的连接结构改善低地板车铰接性能，提高铰接系统的整体磨损性，防止铰接系统的来回窜动，且结构简单容易进行维修和更换。

为了达到这一目的，本发明提供了一种低地板车车体之间铰接连接系统装置，采用双铰多车体型式，低地板车车体之间分别通过国定铰、转动铰和自有铰组合形成铰接系统，其特征在于，所述固定铰的铰接芯轴采取无销轴整体式的固定铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件；所述转动铰的铰接芯轴采用整体式的转动铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件，且转动铰的转臂与安装座之间通过橡胶金属关节连接；所述的自由铰的自由铰拉杆与两端车体支座之间采用橡胶金属关节连接。

进一步地，所述的固定铰金属关节轴承通过连接件与车体底部的两端连接，所述的转动铰金属关节轴承通过转动铰连接件与车体顶端的两端连接，所述自由铰与转动铰配合与车体顶端的两端连接。

进一步地，所述的固定铰金属关节轴承包裹在上固定支座和下固定支座之间，并通过二个连接件将整体式的金属关节轴承与上固定支座连接与下固定支座连接，从而将相邻的两个车体连接起来。

进一步地，所述的整体式的金属关节轴承包括金属关节外座套、设置在金属关节外座套内部的外滚动球套、设置在外滚动球套内部的内滚动球和设置在金属关节外座套与外滚动球套之间的耐磨衬套一；内滚动球和外滚动球套之间以及外滚动球套和耐磨衬套一之间均通过球面接触，通过连接件三将金属关节外座套、外滚动球套、内滚动球和耐磨衬套一组成一个整体式的金属关节轴承。

进一步地，所述的转动铰金属关节轴承包括整体式转动金属关节，整体式转动金属关节安装在芯轴座和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆之间，整体式转动金属关节与芯轴座和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆组合形成转动铰金属关节轴承。

进一步地，所述的整体式转动金属关节的关节内圈套通过过盈配合套在芯轴座的芯轴上，并通过芯轴上的卡圈固定定位；整体式转动金属关节的关节外圈与关节内圈球面配合连接在一起，整体式转动金属关节的关节外圈分别与上下球头套组合形成的可调V字形连接杆的上球头套和下球头套内圈接触，使得整体式转动金属关节的关节外圈的力分散到上球头套和下球头套上。

进一步地，所述的上球头套和下球头套通过子口套在一起，在上球头套内设有卡圈，下球头套设有凸台，防止整体式转动金属关节的关节外圈脱出。

本发明的优点在于：

本发明是在经过对现有低地板车铰接系统经常出现的问题进行反复研究后，发现之所以出现这样或那样的问题，主要还是铰接系统的主要系统部件缺乏优化，没有从整体结构方面进行合理修改，本发明通过调整铰接系统的固定铰、转动铰和自有铰的结构形式，采用金属关节轴承作为铰接芯轴部件，并通过增设耐磨套和改变转动铰受力结构，使得固定铰、转动铰和自由铰性能更加优越，可以有效解决连接方式结构复杂，容易出现磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题。

附图说明

图1是本发明一个实施例的总体结构布局示意图；

图2是一个实施例的固定铰立体结构示意图；

图3是一个实施例的固定铰剖面结构示意图；

图4是一个实施例的固定铰金属关节轴承剖面结构示意图；

图5是一个实施例的转动铰结构示意图；

图6是一个实施例的转动铰剖面结构示意图；

图7是图6的金属关节轴承局部结构放大示意图；

图8是一个实施例的自由铰结构示意图；

图9为另一个实施例的固定铰结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

附图1给出了本发明一个实施例的原理示意，从附图1中可以看出，本发明涉及一种低地板车车体之间铰接连接系统，采用双铰多车体型式，低地板车车体1之间分别通过国定铰2、转动铰3和自有铰4组合形成铰接系统，其特征在于，所述铰接系统的固定铰2和转动铰3都是以整体式的金属关节轴承5作为连接的芯轴部件；所述的金属关节轴承5分别与国定铰和转动铰的两边连接，形成可以转动的铰接件；所述的金属关节轴承5分为固定铰金属关节轴承6和转动铰金属关节轴承7；所述固定铰2的铰接芯轴采取无销轴整体式的固定铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件；所述转动铰3的铰接芯轴采用整体式的转动铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件，且转动铰的转臂与安装座之间通过橡胶金属关节连接；所述的自由铰4的自由铰拉杆与两端车体支座之间采用橡胶金属关节连接。

进一步地，所述的固定铰金属关节轴承6通过连接件与车体底部的两端连接，所述的转动铰金属关节轴承7通过转动铰连接件与车体顶端的两端连接，所述自由铰4与转动铰配合与车体顶端的两端连接。

如附图2和3所示，所述的固定铰金属关节轴承6的整体式金属关节轴承601包裹在上固定支座602和下固定支座603之间，并分别通过上固定支座602和下固定支座603二个紧固连接件606将整体式的金属关节轴承与上固定支座连接与下固定支座连接，从而将相邻的两个车体连接起来。

进一步地，所述的整体式金属关节轴承601包括金属关节外座套604、设置在金属关节外座套604内部的外滚动球套605、设置在外滚动球套605内部的内滚动球607和设置在金属关节外座套604与外滚动球套605之间的耐磨衬套609；内滚动球607和外滚动球套605之间以及外滚动球套605和耐磨衬套609之间均通过球面接触，通过球铰连接件608将金属关节外座套604、外滚动球套605、内滚动球607和耐磨衬套609组成一个整体式的金属关节轴承。

通过上述设计，使得本实施例拥有较大的球面接触结构。金属关节轴承部分，是固定铰接装置过水平和竖曲线时关键的功能部件，通过球面接触轴承的转动实现对运动的控制，球面接触面积也越大，其自动定心和低速运转能力越好，而销轴结构在这方面有一定的局限性，而本实施例中较大的球面接触结构使得金属关节轴承具有良好的自动定心、低速运转能力和良好的低速润滑效果。另外，耐磨衬套在上述结构中的设置，能使得整个金属关节轴承运动起来更加平稳，安全性能更高且能降低噪音，没有不利蠕动，不仅安全性能高还能提高产品的使用寿命。

耐磨衬套609靠近下固定支座的一端为中空的圆锥台状，靠近上固定支座的一端为中空的圆柱状，在外滚动球套605和耐磨衬套609接触的上端部位置，开有一凹槽，凹槽内嵌有防止灰尘进入和耐磨衬套609与外滚动球套605和内滚动球607接触面之间间隙的密封圈610；密封圈610的内圈紧贴在内滚动球607的外球面上。耐磨衬套609采用铜基PTFE镶嵌物、铜基石墨镶嵌物、工程塑料或尼龙。现有的金属关节轴承中很多都是采用油脂润滑或一般固体润滑，这样金属关节轴承的抗磨损润滑性和承载能力都有一定的不足，存在对相互配合的金属部件有腐蚀的风险；同时清洗车辆时可能对润滑性造成一定影响，而本实施例放弃了常用的油脂润滑和一般固定润滑的方式，采用上述方式，使得耐磨衬套一不仅仅是作为耐磨套来使用，同时也是润滑体，因此具有极低的摩擦系数和蒸发损失，维护方便可靠，具有优良的耐水、蒸汽、温和酸碱性液体的冲洗，使用寿命长等特点；同样这些特点使得金属关节轴承实现了自润滑，不需要定期的拆卸维护和清洗更加方便，大大降低维护成本且使得金属关节轴承能适应各种环境运行，尤其是低温下运行要求。

如附图4-6所示，所述的转动铰金属关节轴承7包括整体式转动金属关节701，整体式转动金属关节701安装在芯轴座702和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆703之间，整体式转动金属关节701与芯轴座702和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆703组合形成转动铰金属关节轴承。转动铰金属关节轴承的芯轴座702安装在上安装座713的安装孔内，通过紧固件714紧固固定。上下球头套组合形成的可调V字形连接杆703通过连杆715和橡胶金属关节接头716与下安装座717连接，并通过上安装座713和下安装座717分别与车体顶端的两侧连接。

进一步地，所述的整体式转动金属关节701的关节内圈704套通过过盈配合套在芯轴座702的芯轴705上，并通过芯轴705上的卡圈706固定定位；整体式转动金属关节701的关节外圈707与关节内圈704球面配合连接在一起，整体式转动金属关节701的关节外圈分别与上下球头套组合形成的可调V字形连接杆703的上球头套708和下球头套709的内圈接触，使得整体式转动金属关节701的关节外圈707的力分散到上球头套708和下球头套709上。上球头套708和下球头套709通过子口710套在一起，在上球头套708内设有卡圈711，下球头套709设有凸台712，防止整体式转动金属关节701的关节外圈脱出。

附图7给出了本发明的一个自由铰实施具体结构，自由铰3包括自由铰连接杆301，自由铰连接杆301分别通过一个L型支座302和一个V型支座303与车体顶部两端连接，且自由铰连接杆301分别通过橡胶球铰304与L型支座302和V型支座303连接，构成自由铰。

实施例二

实施例二与实施例一的结构基本一样，只是铰接系统的固定铰结构有所不同，所述固定铰的固定铰金属关节轴承201为整体式金属关节轴承，固定铰金属关节轴承201有两层耐磨衬套，分别为内耐磨衬套202和外耐磨衬套203，内耐磨衬套203镶嵌在内滚动球204与外滚动球套205之间，外耐磨衬套203镶嵌在外滚动球套205与金属关节外座套206之间，形成双耐磨衬套金属关节结构，这样更有利于增加金属关节轴承的灵活性，减少内滚动球与外滚动球套之间的摩擦；在外滚动球套205的内表面开有卡槽，卡槽内设有挡圈207，防止内耐磨衬套从内滚动球204与外滚动球套205之间滑出；在金属关节外座套206的内表面也开有外卡槽，外卡槽内设有外挡圈208，防止外耐磨衬套从内滚动球与外滚动球套之间滑出

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的优点在于：

本发明是在经过对现有低地板车铰接系统经常出现的问题进行反复研究后，发现之所以出现这样或那样的问题，主要还是铰接系统的主要系统部件缺乏优化，没有从整体结构方面进行合理修改，本发明通过调整铰接系统的固定铰、转动铰和自有铰的结构形式，采用金属关节轴承作为铰接芯轴部件，并通过增设耐磨套和改变转动铰受力结构，使得固定铰、转动铰和自由铰性能更加优越，可以有效解决连接方式结构复杂，容易出现磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题。除此之外，本发明还具有以下一些特点：

1、固定铰接装置用于连接两节低地板车的下铰接装置，采用上、下固定支座通过螺栓直接与金属关节轴承铰接结构，使结构简化，节省安装空间。同时通过球面金属关节轴承传递力和运动，能实现绕三个方向旋转，能承受垂向力，传递大部分的纵向力和横向力；

2、固定铰金属关节轴承采用整体式结构直接通过螺栓与上、下固定支座连接，使结构简化，节省安装空间。整体式金属关节轴承更加安全可靠，传递运动和力更加平稳。同时轴承内部采用铜嵌PTFE耐磨衬垫，不仅在满足运动要求的情况下，提高承载能力，满足自润滑要求，降低维护成本。同时其还是优良的耐磨材料，摩擦性能极佳，噪音低，没有不利蠕动，不仅安全性能高还能提高产品的使用寿命；

3、转动铰接装置采用V型杆的型式，可以同时调节装置的安装长度和角度，能适应不同的低地板车型。同时中间金属关节安装球头，采用分开锻造整体组装加工工艺，保证产品质量的同时使角度可调得以实现。

4、自由铰接装置根据装置的受力的情况，采用螺栓连接受拉结构使装置更加安全可靠，不影响车辆良好的过曲线能力。同时该装置连杆组件具有长度可调节功能，能适应不同车型使用要求。同时特殊结构的固定支座，轻量化设计，结构简单，满足结构强度要求的同时节约了成本。

Claims (7)

1.一种低地板车车体之间铰接连接系统装置，采用多车体双铰型连接，低地板车车体之间分别通过固定铰、转动铰和自有铰组合形成铰接系统进行连接，其特征在于：所述固定铰的铰接芯轴采取无销轴整体式的固定铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件；所述转动铰的铰接芯轴采用整体式的转动铰金属关节轴承作为铰接连接部件的芯轴部件，且转动铰的转臂与安装座之间通过橡胶金属关节连接；所述的自由铰的自由铰拉杆与两端车体支座之间采用橡胶金属关节连接。

2.如权利要求1所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：所述的固定铰金属关节轴承通过连接件与车体底部的两端连接，所述的转动铰金属关节轴承通过转动铰连接件与车体顶端的两端连接，所述自由铰与转动铰配合与车体顶端的两端连接。

3.如权利要求2所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：所述的固定铰金属关节轴承包裹在上固定支座和下固定支座之间，并通过二个连接件将整体式的金属关节轴承与上固定支座连接与下固定支座连接，从而将相邻的两个车体连接起来。

4.如权利要求3所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：所述的整体式的金属关节轴承包括金属关节外座套、设置在金属关节外座套内部的外滚动球套、设置在外滚动球套内部的内滚动球和设置在金属关节外座套与外滚动球套之间的耐磨衬套一；内滚动球和外滚动球套之间以及外滚动球套和耐磨衬套一之间均通过球面接触，通过连接件三将金属关节外座套、外滚动球套、内滚动球和耐磨衬套一组成一个整体式的金属关节轴承。

5.如权利要求2所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：所述的转动铰金属关节轴承包括整体式转动金属关节，整体式转动金属关节安装在芯轴座和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆之间，整体式转动金属关节与芯轴座和上下球头套组合形成的可调V字形连接杆组合形成转动铰金属关节轴承。

6.如权利要求5所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：所述的整体式转动金属关节的关节内圈套通过过盈配合套在芯轴座的芯轴上，并通过芯轴上的卡圈固定定位；整体式转动金属关节的关节外圈与关节内圈球面配合连接在一起，整体式转动金属关节的关节外圈分别与上下球头套组合形成的可调V字形连接杆的上球头套和下球头套内圈接触，使得整体式转动金属关节的关节外圈的力分散到上球头套和下球头套上。

7.如权利要求6所述的低地板车车体之间铰接连接系统，其特征在于：上球头套和下球头套通过子口套在一起，在上球头套内设有卡圈，下球头套设有凸台，防止整体式转动金属关节的关节外圈脱出。