CN110001702A - 一种悬挂列车用车体铰接装置及铰接减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂列车用车体铰接装置及铰接减振方法。悬挂列车用车体铰接装置包括转臂安装座组件、横向连杆、连杆安装座；横向连杆铰接连杆安装座；转臂安装座组件包括转臂安装座、橡胶组件、转臂连杆、横向止挡；转臂连杆通过橡胶组件铰接转臂安装座，横向连杆铰接转臂连杆。将二个安装座分别固定连接二个相邻的车体；将二根连杆分别铰接二个安装座，并将二根连杆的另一端铰接在一起，从而提高车体铰接装置过曲线道路的能力、满足车体三向转动的要求。本发明结构更紧凑，杆体运动轨迹更适用于过曲线道路情况；同时有利于车体铰接整体轻量化。在满足产品整体功能需求同时，橡胶件的减振降噪效果更佳。

Description

一种悬挂列车用车体铰接装置及铰接减振方法

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆技术领域，具体涉及悬挂列车用车体连接装置及铰接减振方法。

背景技术

目前悬挂车车体间距较轻轨车辆大，两安装座加单连杆现有结构不能满足运动和承载要求，而在加大尺寸和强度情况下，又会存在超重、安装空间较大等问题。悬挂车车体铰接大多采用单连杆和安装座横向或纵向布置，只能起到简单的连接和限制作用，对车体间侧滚限制、车体的激振和过曲线平稳性作用太小，对车辆安全性和舒适性有很大影响。现有技术中的悬挂列车用车体连接，采用中间单油压减振器方案，过载保护功能不全，存在侧倾、减振器失效等风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种悬挂列车用车体铰接装置及铰接减振方法，采用弹性轴衬配合橡胶关节提供的横向刚度，实现减振和横向位移控制，同时增加横向止挡，提供额外横向刚度，保证过载保护功能。

本发明的技术方案是：一种悬挂列车用车体铰接装置，包括转臂安装座组件、横向连杆、连杆安装座；横向连杆的一端连接连杆安装座；所述转臂安装座组件包括转臂安装座、转臂连杆；转臂连杆的一端连接转臂安装座，横向连杆的另一端连接转臂连杆的另一端。

所述转臂安装座组件还包括橡胶组件，橡胶组件包括橡胶关节和套装在橡胶关节上的弹性轴衬；橡胶组件安装在转臂安装座上，转臂连杆通过橡胶组件铰接转臂安装座。

弹性轴衬与橡胶关节采用过盈配合方式连接在一起；转臂安装座中部为倒等腰梯形式向上开口的倒梯形开口结构，倒梯形开口结构内下部设有用于安装橡胶组件的关节球头，橡胶组件安装在关节球头内，转臂连杆的一端通过连接芯轴、调整垫片、螺栓与橡胶关节连接在一起。

所述转臂安装座组件还包括横向止挡；转臂安装座的倒梯形开口结构的两侧内壁上部均安装有横向止挡。

横向连杆包括金属关节、关节芯轴、中间杆体和通过螺纹连接方式连接在中间杆体两端的螺纹球头；金属关节安装在螺纹球头内，关节芯轴连接金属关节。

横向连杆的两端通过螺栓、关节芯轴分别铰接连杆安装座和转臂连杆。

一种铰接减振方法，将二个安装座分别固定连接二个相邻的车体；将二根连杆的一端分别铰接二个安装座，并将二根连杆的另一端采用金属关节铰接在一起，从而提高车体铰接装置过曲线道路的能力、满足车体三向转动的要求。

采用上述的悬挂列车用车体铰接装置进行铰接减振；

横向连杆带动转臂连杆绕转臂安装座旋转运动,通过橡胶组件提供横向刚度，保证在预定载荷范围内转臂连杆在预定角度范围内运动，从而起到抗侧滚作用；同时通过橡胶组件提供反弹力来衰减激振，增强过曲线道路时车辆的舒适性和安全性。

通过在转臂安装座上设置横向止挡来提供过载保护，根据不同车型和车辆运行载荷参数设置不同刚度曲线特性的横向止挡。

通过橡胶关节提供所需的扭转角度和偏转角度，通过弹性轴衬提供所需的径向刚度；

采用关节芯轴与连杆安装座的圆弧面相配合的方式，来增大横向连杆和连杆安装座之间在传递力时的接触面积。

本发明在运动结构和尺寸外形上相对于传统铰接做出优化，虽增加了转臂杆（转臂连杆），但是使悬挂列车用车体铰接装置结构更紧凑，杆体运动轨迹更适用于过曲线道路情况；同时有利于车体铰接整体轻量化。本发明在结构上进行了创新性设计，针对减振功能的要求，在满足产品整体功能需求同时，橡胶件的减振降噪效果更佳，同时橡胶件相对于油压减振器在适应恶劣工况下表现更加，尤其像大雪、风暴、暴雨等天气情况。而且橡胶回弹性参数相对于减振器阻尼特性大批应用中更稳定可靠。本发明中，橡胶关节结构的应用，在一定范围值内给车体铰接提供横向自由度，根据不同车体载荷工况，转臂连杆产生不同的旋转角度，放开不同程度横向位移，所以橡胶件适用性更好，在车辆过不同曲线半径时更符合车辆运动规律。产品整体可实现免维护，检修期进行关节更换即可，可大大降低铰接装置整个寿命周期的维护成本；同时结构相对简单，更换拆卸容易。

附图说明

图1是悬挂列车用车体铰接装置的结构示意图；

图2是转臂安装座组件的主视结构示意图；

图3是转臂安装座组件的剖视（左视）结构示意图；

图4是转臂安装座结构示意图；

图5是转臂连杆结构示意图；

图6是弹性轴衬和橡胶关节的立体结构示意图；

图7是弹性轴衬和橡胶关节的剖视结构示意图；

图8是横向止挡结构示意图；

图9是横向连杆结构示意图；

图10是连杆安装座结构示意图；

图中：1、转臂安装座；2、转臂连杆；3、横向连杆；4、连杆安装座；5、弹性轴衬；6、橡胶关节；7、横向止挡；8a、关节芯轴一；8b、关节芯轴二；9、连接芯轴；10、调整垫片；11、螺栓。

具体实施方式

请参考图1至图10，一种悬挂列车用车体铰接装置，主要包括三部分：转臂安装座组件、横向连杆3、连杆安装座4。横向连杆的两端分别铰接转臂安装座组件和连杆安装座。

请参考图2至图8，转臂安装座组件结构，主体部分包括转臂安装座1、转臂连杆2、弹性轴衬5、橡胶关节6及横向止挡7等。减振结构设计采用特殊两层橡胶件（弹性轴衬与橡胶关节）配合，弹性轴衬与橡胶关节过盈配合在一起，再与转臂安装座、转臂连杆组装在一起。转臂安装座固定在车体上，转臂连杆通过连接芯轴9、调整垫片10、螺栓11与橡胶关节连接在一起，并在载荷作用下可以绕橡胶关节旋转。横向止挡通过M10螺栓与转臂安装座连接固定，可限制转臂连杆的旋转角度。

如图9所示，横向连杆主要由金属关节、关节芯轴（包括关节芯轴一8a和关节芯轴二8b）、中间杆体和设置在中间杆体两端的螺纹球头组装成，通过螺纹球头可实现长度可调，可适用于不同的装车空间。因为整个悬挂列车用车体铰接装置在运动过程中运动角度较大，所以横向连杆两端采用金属关节。同时横向连杆通过螺栓、关节芯轴把连杆安装座和转臂连杆连接在一起。在过曲线道路时横向连杆可三向平动、三向转动，传递力和运动。

连杆安装座部件如图10所示，连杆安装座通过螺栓与另一车体连接，同时通过螺栓、关节芯轴与横向连杆连接。

一种铰接减振方法，将二个安装座（如：连杆安装座和转臂安装座组件）分别固定连接二个相邻的车体；将二根连杆的一端分别铰接二个安装座，并将二根连杆的另一端铰接在一起，连接球头采用金属关节，提供较大旋转自由度，通过相互配合的二根连杆结构，从而提高车体铰接装置过曲线道路的能力、满足车体三向转动的要求。

本发明的铰接减振方法是一种新型的铰接减振方法，悬挂车在过曲线道路或有较大的横向风力时，两车体会产生较大的激振和晃动，极大影响车辆的舒适性和安全性，本发明通过采用一种新转臂安装座组件结构，两车体发生侧滚运动或激振时，横向连杆会带动转臂连杆进行绕转臂安装座旋转运动,而本发明通过特殊配合设计橡胶组件（弹性轴衬与橡胶关节）为其提供横向刚度，保证在一定载荷范围内转臂连杆在一定角度范围内运动，而起到抗侧滚作用，同时由于橡胶件的回弹性特点，橡胶件会随着摆动提供反弹力，有效的衰减激振。保证过曲线道路时车辆的舒适性和安全性。

上述没有横向止挡的结构只能在一定载荷范围内提供相应的刚度，当出现极限载荷工况或超出橡胶件刚度范围，车辆仍会存在侧滚风险。本发明中的横向止挡（即橡胶止挡），是一种提供过载保护的特殊结构，该过载保护结构在转臂连杆运动到一定角度范围时会提供反向作用力，可根据具体车型和车辆运行载荷参数研制不同刚度曲线特性的横向止挡，保证满足极限载荷或更高要求。

本发明中的弹性轴衬和橡胶关节组成配合设计，根据产品运动特点，关节连接部分需要较大的径向刚度和较大的扭转角度，所以设计一种双橡胶件结构，内侧橡胶关节能提供较大的扭转角度和偏转角度，而外侧弹性轴衬能提供较大的径向刚度。

本发明中的新型横向连杆配合转臂连杆结构，能适用更大的车体间距范围和两车体相对运动角度。横向连杆的中间杆体两端采用轴承金属关节设计，使得横向连杆与转臂连杆运动角度范围更大。同时相对于采用更改较大安装座来满足空间要求的方法来说，该结构更紧密，不仅可提升空间利用率，满足悬挂列车用车体铰接装置的轻量化要求，也能更好的满足车辆过曲线运动要求。

本发明中的更佳的连杆安装座结构设计，采用芯轴、螺栓与安装座连接紧固，采用芯轴与安装座圆弧面配合方式，当悬挂列车用车体铰接装置在较大角度范围运动时，横向连杆和连杆安装座之间在传递力时的接触面积更大，同时圆弧面也能承受一定载荷，比平面设计更佳，同时可大大提升螺栓的疲劳寿命。

本发明采用弹性轴衬配合橡胶关节提供横向刚度，从而实现减振和横向位移控制，同时增加横向止挡，提供额外横向刚度，保证实现过载保护功能。创新的单杆（横向连杆）加转臂杆（转臂连杆）结构可实现产品整体过曲线运动及两车体三向转动要求。同时根据新结构采用的铰接安装座（转臂安装座、连杆安装座），在满足强度条件下，运用轻量化、结构分析、运动轨迹和受力等方面进行设计。

本发明与现有技术的相似点：① 均采用前后车体各一个安装座结构，中间通过单连杆或减振器将车体连接在一起，起到传递力和运动的作用。

本发明与现有技术的区别点也是创新点在于：① 结构创新，采用单连杆加转臂杆结构方案，适用更多车型，满足运动轨迹前提下，结构相对更简化，空间占用更小，更符合轻量化目标；② 功能原理创新，利用橡胶回弹特性，实现车体的抗侧滚和减振功能，组装拆卸方便，安装维护成本更低；③减振方法结构创新，限制而又放开适当横向位移，保证车辆具有抗侧滚功能，同时起到衰减激振及减振功能。采用轴衬内套（弹性轴衬）橡胶关节结构，同时满足大扭转角度和大径向刚度要求；多刚度设计，在车体侧滚达到一定范围或极限工况下，采用止挡增加横向刚度，起到很好保护作用；增加橡胶件，产品整体降噪效果更佳。

本发明中的应用在悬挂类轨道列车上的铰接装置，继承了传统车钩和轻轨列车铰接的部分特点，可起到连接车体，传递车体间运动和力，一定范围内限制车体之间的横向运动，下面针对现有技术中存在的问题，将本发明与现有技术进一步作对比分析说明。

1. 现有技术中悬挂车车体间距较轻轨车辆大，两安装座加单连杆现有结构不能满足运动和承载要求，而在加大尺寸和强度情况下，又会存在超重、安装空间较大等问题。本发明采用旋转转臂（主要包括转臂连杆）加中间连杆（主要包括横向臂连杆）代替单杆结构，在满足车体运动和承载条件下，可使产品结构最小化，提升空间利用率，提升过曲线能力。

2. 现有技术中悬挂车车体铰接大多采用单连杆和安装座横向或纵向布置，只能起到简单的连接和限制作用，对车体间侧滚限制、车体的激振和过曲线平稳性作用太小，对车辆安全性和舒适性有很大影响。本发明采用弹性轴衬配合橡胶关节提供铰接横向刚度，在一定程度上放开横向自由度，起到抗侧滚作用，保证车辆过曲线的平稳性，同时利用橡胶回弹性特点起到减振衰减激振的作用。

3. 现有技术中的中间单油压减振器方案，过载保护功能不全，存在侧倾、减振器失效等风险。本发有在弹性轴衬配合橡胶关节的基础上，设计横向止挡，在极限工况或位移情况下，辅助橡胶关节，提供额外的横向刚度，保证满足车体间运动要求，提升产品安全稳定性。

4.此外，与现有技术相比，本发明在满足多个功能情况下，通过结构优化、减少零部件数量可实现轻量化、提升产品可靠性，同时减少产品生产和维护成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种悬挂列车用车体铰接装置，包括转臂安装座组件、横向连杆、连杆安装座；横向连杆的一端连接连杆安装座；其特征是，所述转臂安装座组件包括转臂安装座、转臂连杆；转臂连杆的一端连接转臂安装座，横向连杆的另一端连接转臂连杆的另一端。

2.根据权利要求1所述的悬挂列车用车体铰接装置，其特征是，所述转臂安装座组件还包括橡胶组件，橡胶组件包括橡胶关节和套装在橡胶关节上的弹性轴衬；橡胶组件安装在转臂安装座上，转臂连杆通过橡胶组件铰接转臂安装座。

3.根据权利要求2所述的悬挂列车用车体铰接装置，其特征是，弹性轴衬与橡胶关节采用过盈配合方式连接在一起；转臂安装座中部为倒等腰梯形式向上开口的倒梯形开口结构，倒梯形开口结构内下部设有用于安装橡胶组件的关节球头，橡胶组件安装在关节球头内，转臂连杆的一端通过连接芯轴、调整垫片、螺栓与橡胶关节连接在一起。

4.根据权利要求3所述的悬挂列车用车体铰接装置，其特征是，所述转臂安装座组件还包括横向止挡；转臂安装座的倒梯形开口结构的两侧内壁上部均安装有横向止挡。

5.根据权利要求1所述的悬挂列车用车体铰接装置，其特征是，横向连杆包括金属关节、关节芯轴、中间杆体和通过螺纹连接方式连接在中间杆体两端的螺纹球头；金属关节安装在螺纹球头内，关节芯轴连接金属关节。

6.根据权利要求1所述的悬挂列车用车体铰接装置，其特征是，横向连杆的两端通过螺栓、关节芯轴分别铰接连杆安装座和转臂连杆。

7.一种铰接减振方法，其特征是，将二个安装座分别固定连接二个相邻的车体；将二根连杆的一端分别铰接二个安装座，并将二根连杆的另一端采用金属关节铰接在一起，满足车体三向转动的要求，从而提高车体铰接装置过曲线道路的能力。

8.根据权利要求7所述的铰接减振方法，其特征是，采用权利要求1至6中任一项所述的悬挂列车用车体铰接装置进行铰接减振；

横向连杆带动转臂连杆绕转臂安装座旋转运动,通过橡胶组件提供横向刚度，保证在预定载荷范围内转臂连杆在预定角度范围内运动，从而起到抗侧滚作用；同时通过橡胶组件提供反弹力来衰减激振，增强过曲线道路时车辆的舒适性和安全性。

9.根据权利要求8所述的铰接减振方法，其特征是，通过在转臂安装座上设置横向止挡来提供过载保护，根据不同车型和车辆运行载荷参数设置不同刚度曲线特性的横向止挡。

10.根据权利要求8所述的铰接减振方法，其特征是，通过橡胶关节提供所需的扭转角度和偏转角度，通过弹性轴衬提供所需的径向刚度；

采用关节芯轴与连杆安装座的圆弧面相配合的方式，来增大横向连杆和连杆安装座之间在传递力时的接触面积。