CN1108251C - 铁路车辆车厢的侧向支承 - Google Patents

Abstract

一种铁路车辆车厢转向架的侧向支承包括一个安装在一个转向架承梁的上表面上的壳体。同时，一个啮合件，由该壳体向上偏移，与固定在车身的底部的一块防磨耗板上的一个凹下部分啮合。在顶板的底部固定着一个支座，它在一个啮合件的支承件下面，支承着二叠圆盘弹簧，可使该支承件和该啮合件向上偏移，进入该顶板的孔中。在该支座的相对二侧，在该顶板和该壳体底部之间，和在该壳体内，放置着一对弹性体块，它仍可起该顶板吸振器的作用。

Description

铁路车辆车厢的侧向支承

技术领域

一般来说，本发明涉及铁路车辆车厢的转向架的稳定和左右摇摆控制装置，更具体地说，涉及一种铁路车辆车厢车身的改进的侧向支承。

发明背景

一般，转向架的摆动会使一辆标准的货运铁路车辆车厢转向架的滚动车轮和轴部件沿着二根轨道，做正弦轨迹式的运动，造成该铁路车辆车厢转向架横向振动，和相对于车身，周期性地围绕通过该转向架承梁中心平板的一条垂直轴线的左右摇摆。通过控制转向架的摆动，该周期性的横向运动量可以较小，并且，可使车轮的轮缘不与轨道接触。然而，在速度较高时，如果该周期性运动的频率接近共振频率，则转向架的摆动不稳定，其中，该车轮和车轴部件的波动运动频率与该车身的自然滚动、摇晃和左右摇摆的频率相同。在转向架作不受控制的摆动过程中，可以产生强大的横向力，这种横向力可使轨道破坏，转向架和车身过度磨损，以及车轮轮缘与轨道之间的强烈的侧向冲击。

在现有技术中，曾经使用位于该转向架中心平板横向外侧的铁路车辆车厢转向架侧向支承作为一个车身相对于一个转向架的支承。为了防止出现由于转向架的摆动，以及在轨道弯道上行驶所产生的车身左右摇摆的趋势，这种侧向支承是必需的。

在现有技术中，典型的侧向滚子支承包括放置在一个壳体内的多个滚子，而该壳体则安装在该铁路车辆车厢的转向架承梁上。该滚子在该壳体的开放顶端的上面延伸，用于与该车身底部上的一个防磨耗板滚动啮合。这样，该车身在该转向架承梁上的该转向架中心平板的横向外侧被支承住，同时可允许该转向架围绕该转向架承梁中心的垂直中心线转动，可使该转向架沿着铁路轨道正常运动。

为了改进该通常的侧向支承，以增加转向架摆动的稳定性，以及车身横向滚动的稳定性，在该车身和转向架承梁之间安装各种各样的装置，以代替或增强该通常的侧向滚子支承。这种装置的形式一般为弹性体块，或者为能形成一个固定不变的接触支承，以改善该转向架的回转阻力特性和该车身的横向滚动运动的其他零件的形式。

作为现有技术的转向架稳定性装置的结果，通常，该转向架回转阻力是通过在达到支承表面之间相对滑动移动点之前，逐渐增大的方向相反的力来表征的。当该转向架继续回转时，在达到转向架的最大回转点之前，滑动摩擦阻力基本上保持不变。由于相对滑动移动，滑动摩擦阻力使该转向架回程运动向相反方向进行。另外，由于该弹性体块的反向弹性变形，为了在一个直线行进的位置上重新启动该转向架，该转向架还需要某种附加的回转运动。

发明概要

因此，本发明的一个基本目的是提供一种新型的和改进的铁路车辆车厢转向架的侧向支承。

本发明的另一个目的是提供一种侧向支承，它可以产生与转向架回转运动方向相反的较大的初始阻力，而随着回转位移的增加，该初始阻力迅速减小。

本发明的再一个目的是提供一种转向架的侧向支承，该支承具有理想的回转阻力扭矩特性，但其制造成本低，机械设计简单。

技术上具有普通熟练程度的人们对本发明的这些和另外一些目的都会清楚了解的。

本发明的铁路车辆车厢转向架的侧向支承包括一个安装在一个转向架承梁的上表面上的壳体，该壳体带有一个啮合件，所述啮合件可以向上偏离该壳体，而与固定在车身底部的一块防磨耗板上做出的凹下部分接合。在顶板的底部固定着一个支座，该支座在上述啮合件的支承件下面，支承着二叠圆盘弹簧，将该支承件和该啮合件向上顶入该顶板的孔中。在该壳体内，在该顶板和壳体底部之间，在上述支座的相对两侧，放置着一对弹性体块，它仍可起该顶板的吸振器作用。

附图的简要说明

图1为表示安装在一个铁路车辆车厢转向架和一个车身之间的，本发明的侧向支承的侧视图；

图2为沿着图1的2-2线所取的剖视图；

图3为图2的剖视图的分解视图；

图4为沿着图3的4-4线所取的平面视图；和

图5为沿着图3的5-5线所取的平面图。

优选实施例的说明

参见附图，图中相同或相似的零件用相同的标号表示。具体地在图1中，本发明的该侧向支承部件具体地用10表示，它支承在一个铁路车辆车厢的转向架承梁12的顶上，并利用螺纹紧固件14固定在该承梁上。该侧向支承部件10包括一个顶板16，其上表面与安装在铁路车辆车厢车身20的底部上的一块防磨耗板18的底部表面摩擦接触。该铁路车辆车厢车身20由转向架承梁12的一个中心平板支承部分22支承。虽然，本发明是参照一种通常的转向架承梁和中心平板支承系统进行说明的，但应当理解，本发明也可以在其他的车身支承系统中使用，例如：联运车厢(intermodal cars)或其他的车厢结构，以及诸如单一车轴转向架之类的其他的转向架结构。因为下面的附图将表示用在一种通常的三件式转向架(three piece truck)上的侧向支承部件10，其他没有表示的，但本领域众所周知的零件包括：安装在一对侧面框架上，用以支承转向架承梁12的一对相对的纵向末端的弹簧组；以及放置在铁路轨道上，用以支承该转向架的每一个侧面框架的轴颈车轮。

参见图2，侧向支承部件10包括一个基座壳体24，它具有一个开放的上端部，可以容纳一对可压缩的弹性体块26和一个滚珠部件支座28。该支座28垂挂在顶板16的底部表面16b上。该顶板16的上表面16a是齐平的，它可与该防磨耗板18的下表面18b摩擦接合。

在该防磨耗板18的下表面18b上做出一个一般为球形的坑30，用以安放滚珠32，以限制该防磨耗板18相对于顶板16的滑动运动。一个滚珠支承件34可滑动地安装在该支座28内，可做垂直运动，并由二叠36和38圆盘弹簧40向上顶起。当支承件34向上顶起该滚珠32时，穿过顶板16作出的一个孔42允许滚珠32的上表面，通过顶板16向外突出出来。

参见图3，可以看出，基座壳体24包括一块用紧固件14安装在转向架承梁12上的基座平板44。在该基座平板44的上表面上，作有一个横向延伸的通道46，当压缩上述弹性体块26(还可参见图2)时，可允许该支座28向下运动一个预先确定的量。由车身的滚动和摇晃产生的垂直指向的动态力会引起这种压缩该弹性体块产生动态力。

一对垂直的端部平板48和相对的垂直侧板50构成了该基座壳体24，形成一个具有开放的上端部的，一般为矩形的盒子。

弹性体块26的高度比该端部平板48和侧板50的高度大，因此该弹性体块26的顶部表面26a向上突出在该基座壳体24的上部边缘24a之外(如图2所示)。

参见图2～4，一般在俯视图中，支座28通常是椭圆形的。侧壁52从一个椭圆形底板54出发，连续地围绕该底板的整个周边，向上延伸，形成带有一个开放的上端部的支座28。当在紧密地装在基座侧板50之间的侧壁52的纵向部分52a之间测量时，支座28有一定宽度，可作垂直滑动运动。当在侧壁52的周边的末端部分52b之间测量时，支座28的长度设计成可以紧贴地装在弹性体块26之间。支座28作成带有半圆形末端部分52b的椭圆形形状可允许将二叠36和38圆盘弹簧40安装在其内，进行工作。图4中用虚线表示普通三角形的一对导向腿部56，该腿部从滚珠支承件34的支承板58(参见图2和图3)向下延伸，在二叠36和38圆盘弹簧之间，进入支座28中。导向腿部56的二个垂直表面56a和56b作成曲线形，其半径与圆盘弹簧40的半径相匹配，以便进一步将该圆盘弹簧40保持为相应的垂直的二叠36和38。

再参见图2和图3，滚珠支承件34包括一块普通椭圆形的支承板58，其尺寸可使该板安放在支座28内，以便在支座28中作垂直滑动运动。支承板58的上表面58a上作有一个球形的凹下部分60，其半径与滚珠32的半径匹配，用以安放和支承该滚珠32。如图2中虚线所示，当圆盘弹簧处在没有压缩的状态时，导向腿部56的长度比二叠圆盘弹簧36和38的高度小。正如下面要更详细地说明的那样，导向腿部56的下端和支座底板54的上表面之间的距离必需至少与防磨耗板18上的坑30的深度一样大。

虽然，图示的顶板16是与支座28是分开的，但在工作中，支座28固定在该顶板的下表面16b上，而滚珠32，滚珠支承件34和圆盘弹簧40则在该支座28中。孔42具有一个带有一定雉度的侧壁62，使得在顶板上表面16a上的孔42的直径比在该顶板下表面16b上的孔42的直径小些。另外，孔42的上部直径42a比滚珠32的直径小，而孔42的下部直径42b比滚珠32的直径大些，因此，滚珠32可以通过孔42，向上突出在上部直径42a之外。

一对弧形的导向件64和66，在孔42的直径方向的两侧，从顶板16的下表面16b上垂挂下来。另外，导向件64和66分别具有一个向内的侧壁64a和66a，它们的半径比滚珠32的半径稍大一些，并且它们彼此隔开一个比滚珠32的直径稍大一些的距离，而且与孔42的直径42a和42b同心。这样，当滚珠32向下偏移，进入支座28中时，导向件64和66使滚珠32保持与孔42在一直线上，又当上述防磨耗板18上的坑30再次与孔42在一直线上时，使该滚珠回复至图2所示的位置。

在工作过程中，该向上偏移的滚珠32与防磨耗板18中的坑30接合，这样，与顶板16和防磨耗板18之间的摩擦所形成的阻力相结合，可以起一个卡紧机构的作用。顶板16和防磨耗板18之间产生的摩擦提供了阻止转向架回转运动的主要阻力，而该卡紧机构则增强了这种摩擦力。这样，该卡紧机构又可起一个定中心装置的作用，并可增加对转向架摇摆的初始阻力，而当该转向架在弯曲的铁路轨道等上回转时，又可消除该初始阻力。铁路车辆车厢在弯曲的铁路轨道上行进时所产生的转向架回转运动所引起的安装在车身上的防磨耗板18和安装在转向架上的顶板16之间的水平的相对运动，可使该滚珠32克服圆盘弹簧40的偏置力，而缩回至支座28中。如上所述，支承件34必须能向下缩回至支座28中以使滚珠32完全下降至顶板16的上表面之下的一段距离。

虽然，本发明的侧向支承部件10是针对与一个球形坑接合的球形滚珠来起卡紧机构作用的情况进行说明的，但是，应当理解，在本发明的范围内，可以使用其他的结构和几何形状的卡紧机构。例如，可以用一个滚子来代替该滚珠，并且用与该滚子形状相适应的圆柱形的凹下部分来代替该防磨耗板上的坑和支承板上的凹下部分。同样，在该侧向支承部件中，可以使用多于一个滚珠或滚子，并且也可使用在该领域内众所周知的其他的等价的偏移装置。

虽然，本发明是结合其优选实施例进行说明的，但可以作许多改进，替代和增加，所有这些变化都在所规定的大范围内的。

Claims (22)

1.一种铁路车辆车厢和一种侧向支承的组合，所述铁路车辆车厢具有一个带有一个底面和至少一个车轮转向架的车身，所述转向架承梁可转动地与所述车身连接，以便可围绕一条垂直的中心轴线转动；所述侧向支承工作时安装在所述转向架承梁和车身底面之间，用以将所述转向架的回转运动限制在一个预先确定的扭矩水平以下，并可允许所述转向架在超出所述预先确定的扭矩水平范围之外作回转运动；所述侧向支承包括一个卡紧机构，它具有带有一个在其上作出的凹下部分的第一部分，和带有一个啮合件的第二部分，及用于将所述啮合件偏移，使之与所述第一部分中的所述凹下部分接合的偏移装置；所述侧向支承的第一和第二部分中的一个部分安装在所述转向架承梁上，可以与承梁一起作回转运动，而所述第一和第二部分中的另一个部分安装在所述车身上，所述第一部分的凹下部分和第二部分的啮合件设计成具有预先确定的互相协调配合的形状，以便形成预先确定的转向架回转阻力，而所述的偏移装置则提供一个预先确定的偏移力，使所述转向架的回转阻力发挥作用，

其特征在于，所述侧向支承还包括一个独立于所述啮合件偏移装置的吸振装置，用于吸收和消耗通常在所述车身和转向架承梁之间，沿垂直方向传递的动态冲击振动，

所述侧向支承的第二部分包括：具有一个底部，一对向上延伸的相对的侧壁，和一对向上延伸的相对的末端壁面的一个基座壳体；一个与所述壳体配合工作的顶板；所述顶板可以在向着所述壳体，和离开所述壳体的方向上作垂直运动，所述顶板还具有一个通孔，其尺寸和形状可以防止所述啮合件运动穿过所述孔，但却允许所述啮合件的上端部分向上突出在所述顶板的上表面之外，所述啮合件工作时安装在所述壳体和顶板之间，而所述的偏移装置则位于所述啮合件的下面，可使所述啮合件向上偏移，通过所述顶板的孔突出出来。

2.如权利要求1所述的组合，其中，所述侧向支承的第一部分包括一个安装在所述车身上的防磨耗板，所述防磨耗板具有一个接触表面，而所述凹下部分则作在所述防磨耗板的接触表面上。

3.如权利要求2所述的组合，其中，所述防磨耗板安装在所述车身的底部表面上，并且所述侧向支承的第二部分安装在所述转向架承梁的上表面上；其中，所述啮合件可转动地安装在所述侧向支承的第二部分上，可以围绕一根从所述转向架承梁的回转轴线，通常沿径向延伸的轴线转动。

4.如权利要求3所述的组合，其中，所述偏移装置是安装在所述侧向支承的第二部分上工作的，一般它在与所述啮合件的回转轴线垂直的方向上，使所述啮合件向上偏移。

5.如权利要求1所述的组合，其中，所述防磨耗板安装在所述车身的底部表面上，而所述侧向支承的第二部分安装在所述转向架承梁的上表面上；并且，其中，所述啮合件可转动地安装在所述侧向支承的第二部分上，可以围绕一根从所述转向架承梁的回转轴线，通常沿径向方向延伸的轴线转动。

6.如权利要求1所述的组合，其中，所述偏移装置安装在所述侧向支承的第二部分上进行工作，一般它可以在与所述啮合件的回转轴线垂直的方向上，使所述啮合件向上偏移。

7.如权利要求1所述的组合，其中，所述吸振装置安装在所述顶板和壳体之间进行工作，当在没有偏移的状态时，所述吸振装置支承着在所述壳体之上，与壳体隔开一定距离和不与所述壳体接触的顶板；而当在偏移的状态时，所述吸振装置偏移，阻止所述顶板的向下运动。

8.如权利要求7所述的组合，其中，所述吸振装置包括一个由可压缩的弹性材料制成的弹性体块。

9.如权利要求1所述的组合，其中，所述顶板包括一个从顶板上垂挂下来，并支承着所述啮合件和所述啮合件偏移装置的支座。

10.如权利要求7所述的组合，其中，所述顶板包括一个从顶板垂挂下来，并支承着所述啮合件和所述啮合件偏移装置的支座。

11.如权利要求1所述的组合，其中，还包括一个放置在所述啮合件和所述啮合件的偏移装置之间的啮合件的支承件；所述支承件具有一个带有一个凹下部分的上表面，所述凹下部分的形状和尺寸，可以彼此协调地容纳所述啮合件的下端部分。

12.如权利要求9所述的组合，其中，还包括一个放置在所述啮合件和所述啮合件的偏移装置之间的啮合件的支承件；所述支承件具有一个带有一个凹下部分的上表面，所述凹下部分的形状和尺寸，可以彼此协调地容纳所述啮合件的下端部分。

13.一种用于铁路车辆车厢的，带有转向架回转约束的铁路车辆车厢转向架的侧向支承，所述车厢包括一个车身，在所述车身的底部表面上安装着一块防磨耗板，所述防磨耗板具有一个其上作有一个凹下部分的接触表面；所述车厢还包括一个车轮转向架，所述转向架承梁可转动地与所述车身连接，可以围绕着一条垂直的中心轴线转动；所述侧向支承包括：具有一个底部，向上延伸的一对相对的侧壁和向上延伸的一对相对的末端壁面的一个壳体；一块与所述壳体配合工作的顶板，所述顶板可以在向着所述壳体和离开所述壳体的方向上作垂直运动；一个安装在所述顶板和壳体之间工作的啮合件；所述顶板上作有一个通孔，其尺寸和形状可防止所述啮合件运动穿过所述孔，但却允许所述啮合件的上端部分向上突出，超出所述顶板的上表面之外；此外，所述侧向支承还包括一个放置在所述啮合件下面的偏移装置，所述装置可使所述啮合件向上偏移，通过所述顶板的孔突出出来。

14.如权利要求13所述的侧向支承，其中，所述啮合件是可转动地安装的，可以围绕着一条基本上与所述顶板的上表面平行的轴线转动。

15.如权利要求13所述的侧向支承，其中，所述侧向支承还包括一个独立于所述偏移装置的吸振装置，所述吸振装置放置在所述顶板和壳体之间，用于吸收和消耗一般为沿着垂直向下方向作用在所述顶板上的动态冲击振动。

16.如权利要求14所述的侧向支承，其中，所述侧向支承还包括一个独立于所述偏移装置的吸振装置，所述吸振装置放置在所述顶板和壳体之间，用于吸收和消耗一般为沿着垂直向下方向作用在所述顶板上的动态冲击振动。

17.如权利要求16所述的组合，其中，所述吸振装置安装在所述顶板和壳体之间进行工作，当处在没有偏移的状态时，所述吸振装置支承着在所述壳体之上，与壳体隔开一定距离，并与壳体不接触的所述顶板；而当处在偏移状态时，所述吸振装置偏移，阻止所述顶板的向下运动。

18.如权利要求17所述的组合，其中，所述吸振装置包括一个由可压缩的弹性材料制成的弹性体块。

19.如权利要求14所述的组合，其中，所述顶板包括一个从顶板垂挂下来，并支承着所述啮合件和所述啮合件的偏移装置的支座。

20.如权利要求17所述的组合，其中，所述顶板包括一个从顶板垂挂下来，并支承着所述啮合件和所述啮合件的偏移装置的支座。

21.如权利要求14所述的组合，其中，还包括一个放置在所述啮合件和所述啮合件的偏移装置之间的啮合件的支承件；所述支承件具有一个带有一个凹下部分的上表面，所述凹下部分的形状和尺寸，可以彼此协调地容纳所述啮合件的下端部分。

22.如权利要求17所述的组合，其中，还包括一个放置在所述啮合件和所述啮合件的偏移装置之间的啮合件的支承件；所述支承件具有一个带有一个凹下部分的上表面，所述凹下部分的形状和尺寸可以彼此协调地容纳所述啮合件的下端部分。

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