CN111511626B - 用于铝铸轨道车辆的转向架框架 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种用于具有至少两组车轮之轨道车辆的转向架框架(1)，其包含两个透过轴承互相平行延伸的纵向梁(3)，一或多个与该纵向梁(3)连接的横向梁(2)以及功能元件用的接纳区域(5)，其中该转向架框架(1)是在砂模铸造中由具有空腔轮廓的铝合金所构成且整体做为一个铸件，在该铸件内部具有空腔(10)并且透过肋条(8,9)加以稳定。本发明更关于一种制造这种转向架框架的方法以及配置有这种制造转向架框架的轨道车辆。

Description

用于铝铸轨道车辆的转向架框架

技术领域

本发明是关于一种根据权利要求1所述的转向架框架，其用于具有至少两组车轮的轨道车辆。

背景技术

本发明是关于一种根据权利要求1轨道车辆的驱动器是由转向架所组成，其中车轮组是被安装在可相对车厢转动的框架中。转向架有各种建构方式与设计。古老的转向架有鹅颈转向架或是由格尔利兹和明登-道伊兹(Minden-Deutz)所设计的转向架。转向架的底盘必须要能够承受高负载，并且由至少一个横向梁所组成，车厢车体的枢轴支撑于该横向梁上。在横向梁的端部固定有两个互相平行配置的纵向梁。纵向梁透过悬挂装置连接至转向架的四个轮组。悬挂装置是由同轴安装的不同弹簧组所构成。现今这种弹簧系统通常由二级悬挂和一级悬挂所组成。这样的转向架例如描述在EP 1 150 872 B1,EP 1637 425 A2,US 4,258,629 A,DE 198 19 412 C1或EP 2 165 913 B1中。

在典型的实施例中，较大的铁道车厢配置有两个转向架，每个转向架都有两组车轮。然而，在这些实施例中已知的是，根据铁道车厢的结构，每个转向架可使用的车轴与车轮组的数量是可变化的。所以可以根据希望且允许的车辆负载调整车轮组的数量。

所有其他零件，例如轮组、弹簧与减震器均固定在转向架框架上。转向架框架一般由焊接的钢结构组成，在部分情况下，框架亦由钢材所铸造。

转向架还包括支轴销(也称作枢转盘)，其将转向架与车厢连接，而且通常还在车厢与转向架之间传递纵向力。转向架绕由支轴销所形成的垂直轴移动。

以往的转向架框架非常沉重，并具有高残留应力，而且若是由钢所制成，则易受到腐蚀。由钢板和钢管构成的焊接结构在其制造上非常复杂，也因此成本很高。焊接的转向架框架还包含焊接缝，这会中断应力并可能在沉重负荷下裂开。在例如转向架框架之类的高负荷组件的情况下，焊接结构上的这些焊接缝会特别容易受到机械负载的影响，而这最终会降低组件的机械负载能力。

此外，先前已知的转向架框架还会造成只有透过复杂减震装置才能降低的强烈行驶噪音。

发明内容

为了避免这些缺点，本发明的目的在于提供一种用于具有至少两组车轮之轨道车辆的转向架框架，其相对于钢结构有较轻的重量以及明显降低的行车噪音。优选的是相对于钢结构减少约40％的重量。重量的减轻是取决于各自的实施例。

此目的是通过一种具权利要求1的特征的转向架框架与制造这种转向架框架的方法而达成。优选的实施例则在从属权利要求中。

本发明的转向架框架是用于具有至少两组车轮之轨道车辆，其由两个透过轴承互相平行延伸的纵向梁所组成，该纵向梁与一或多个横向梁互相连接。在变型中，根据功能，纵向梁和横向梁可透过螺栓或焊接连接在一起。在该转向架框架内部有用于连接支轴销与其他功能元件的接纳区域。本发明现提供一种转向架框架，优选是其在砂模铸造过程中被制造成由铝合金所构成且整体做为一个铸件。在这个过程中所产生的空腔或中空轮廓，将透过肋条加以稳定。

优选的是本发明的转向架框架是在在铝-砂模铸造中被制造。模具优选是在手工模制过程或在芯块模制过程中藉助于模型装置所制造而成。这是一种“会失去的模型”，因为在铸造后必须破坏由化学或黏土结合的砂制成的模型或型芯。

在轨道车辆转向架的典型功能元件是指用于使轨道车辆在轨道主体上安全行驶的元件。像转向架框架一样，一级与二级悬挂、减震器、制动系统、轮组以及根据实施例的马达与驱动器。

本发明涉及一种由铝合金制成的整体做为一个完整铸件的转向架框架，其接收功能元件的力传递和负载，并确保安全操作。因此，转向架框架可做为单一铸件使用，其能替代在轨道车辆用转向架中目前已知的钢结构。这样避免了麻烦的焊接工作以及应力敏感的焊缝。此外，透过将转向架框架制作成由铝合金所制的一体制造过程，可使成本降低约30至50％。这与已知的钢制转向架框架相比，是一个很大的优势。可以根据计算结果、连续震盪测试与运行中的检测结果来调整用于测试在应力裂纹上组件的连续操作之检查间隔。

利用砂模铸造过程所制造的转向架框架的技术参数被要求与机械负载和连续操作的需求有最佳匹配。转向架框架的空腔最好是由化学连结的砂制成，砂芯安装在模具中。透过在制造过程中在T6所进行的热处理，铸件几乎没有应力。在制造过程中的热处理可以忽略残留应力。铝合金的结构和机械特性可使重量减轻约40％。

通过铸件内部所形成的空腔与其中所提供的肋件来确保所需的稳定性。

纵向梁和/或横向梁的空腔优选是可以做为轨道车辆之功能元件用的气体储备器。这与在已知转向架框架中的气体储备器相比具有相当大的优势，例如用于横向件或由钢板所制且额外为此目的焊接的气体储备器。透过转向架框架的空腔可以达成气体储备器，这些气体储备器可完全取代此功能。藉此消除了使用横向件或其他形式气体储备器的复杂构造。当然，必须确保为转向架框架所提供的空腔是气密的，并且根据技术规范进行检查。

在优选的变型中，在危险区域的下侧面设有防止碎石破坏的肋件。这个区域必须防止碎石破坏，因为这是在转向架框架的下侧面并且必须防止在行驶方向上吸入碎石。该等肋件至少相距20mm，且厚度至少5mm。

于优选的实施例中，在该等肋件之间设置有橡胶层，优选是透过喷涂至少5mm厚的层。透过施加橡胶层可以省却在火车下方以螺栓固定的钢板，这展现了本发明转向架框架的进一步经济与使用优势。

优选的是铝合金是由铝、硅和镁的合金所组成。在表面没有受到腐蚀并以弹性湿性漆保护下，还可以选择添加锰、铜或锌。然而，优选是铜和锌的含量应保持较低以避免锈蚀。本发明的铝合金能使铸件具有高机械特性并且耐鏽蚀。优选是使用本发明的铸件AC-AlSi7Mg0,3ST6。铸件本身是建构成均匀而且能够承受应力。在优选的实施例中，铸件设有保护其不受腐蚀影响的弹性表面保护。

在车轮组上一级级悬挂的负载与受力优选是透过由无腐蚀钢所制的帽型插件大面积且宽阔地被引入转向架框架中。因此更好地利用了组件中支撑效果的优点，并且避免了在支撑臂的局部过载。该帽型插件的突出部分将负载传递到整个直径和整个表面。利用本发明的铝制铸件将大大降低噪音与行驶噪音。透过在空腔内部肋条的选择，可以将功能与稳定性有效结合。根据计算出的应力模式，将肋条设计成各种形状与厚度。

本发明还涉及一种制造转向架框架的方法，其用于具有至少两组车轮的轨道车辆，其包含两个透过轴承互相平行延伸的纵向梁，以及与该纵向梁连接并被执行为气体储备器的横向梁。纵向梁和横向梁可以设计成容纳功能元件。根据本发明，转向架框架是建构成由铝合金在砂模铸造中作为完整铸件，其具有多个以肋件加以稳定的空腔。优选的是空腔由化学连接的砂所制成且具有在其中存在有砂芯的形式。在一种优选的变型中，纵向梁和/或横向梁两者的空腔是以气体储备器的形式所建成。在另一个优选的实施例变型中，铸件被建构成均匀且没有应力，而且优选是配置有弹性的表面保护。在组件上没有热负载的表面保护与极低比例的残馀应力确保了组件在驱动负载状况下的最佳性能。此外，优选的是在转向架框架的制造过程中，由无腐蚀钢所制成的钢制插件被嵌入纵向梁的铸件轮廓中。

在此所描述优选实施例变型中的特征亦可相互组合。因此，即使没有在实施例中被详细叙述，本发明亦包含不同实施例变型的组合。

本发明还涉及一种轨道车辆，其具有本发明的转向架框架，该转向架框架是由铝合金在具有空腔轮廓的砂模铸造中所构成的铸件。

附图说明

本发明将在以下的附图中进一步说明。

具体实施方式

图1中显示本发明转向架框架1的实施例，其是以铝铸件的一体式组件显示。可以看到本发明的转向架框架1具有两个彼此互相平行配置的纵向梁3。两个纵向梁3是透过两个彼此连接的横向梁2而相互连接。两个横向梁2又透过两个中央纵向桥型件4互相连接，该中央纵向桥型件4包含功能元件用的容纳区域5。在两个横向梁2上分别形成有做为侧边止挡的两个对向配置的突出部7。

在完整的组件上提供用于功能元件与交接点的固定装置，其可以相对于表面是突出的。由于应力流兼容的设计，可以将负载和力以受控方式引导至铝制组件的内部。

在图2至图4中显示，图1所示实施例的空腔轮廓。铸件内部是中空，并且由一或多个空腔10所组成，该等空腔10透过肋条9彼此分开。这是以不同设计的纵向梁和横向梁在有特别受力的位置所组成。肋条9稳定铸件、分散应力并承担支撑功能。

图2显示侧视图，其中可以看出，两个纵向梁3与两个横向梁连接，于其上分别铸有做为侧边止挡的两个对向配置的突出部7。在铸件内部中的肋件9一起与外壁8承担了组件的支撑功能。

图3显示被中间切开的组件的俯视图。其中可以看到用于功能元件的容纳区域5以及纵向桥型件4。为了引导来自一级悬挂的负载，钢衬套6被嵌入组件(纵向梁3)中。钢衬套6具有帽型，并使用组件中的所有表面积，以将负载平和且均匀地转移到组件中。

图4显示空腔中的各个肋条9。

本发明之铝铸件结构的特征在于显着降低了成本，并同时减轻了重量。在此亦大大降低了行驶噪音。可以省去例如用铁制成的衍架和用钢板制成的储气罐，这些在钢组件上麻烦的焊接工作。相对于已知的转向架框架，其具有相当大的优势。

Claims (15)

1.用于具有至少两组车轮之轨道车辆的转向架框架(1)，其包含两个透过轴承互相平行延伸的纵向梁(3)，一或多个与该纵向梁(3)连接的横向梁(2)以及功能元件用的接纳区域(5)，其特征在于该转向架框架(1)是由具有空腔轮廓的铝合金所构成且整体做为一个铸件，在该铸件内部具有空腔(10)并且透过肋条(9)加以稳定，该铸件具有弹性的表面保护；并且在该转向架框架(1)的下侧设有保护区域，在其上铸造有防止碎石的肋件，在该肋件之间设置有橡胶层。

2.如根据权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该铝制铸件是在砂模铸造中被制造。

3.根据权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该纵向梁(3)和/或该横向梁(2)两者的空腔(10)是建构成气体储备器。

4.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该铝合金是由铝、硅和镁所组成，并且包含锰、铜和/或锌的添加物。

5.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该铸件被均匀构造，而且驱动应力和负载都被吸收在组件中。

6.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于在主悬架上的力吸收会为钢衬套(6)所支撑。

7.根据权利要求6所述的转向架框架(1)，其特征在于将用于引导力的耐腐蚀钢衬套(6)嵌入该纵向梁(3)中。

8.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该肋条(9)包括与负载相关的肋件和横向肋件。

9.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该接纳区域(5)可用于容纳功能元件和交接点，其中侧止挡件、滚动轴承紧固件和其他固定元件是铸造成功能性相关。

10.根据前述权利要求1所述的转向架框架(1)，其特征在于该两个纵向梁(3)是与该横向梁(2)连接。

11.制造转向架框架(1)的方法，其用于具有至少两组车轮的轨道车辆，其包含两个透过轴承互相平行延伸的纵向梁(3)，一或多个与该纵向梁(3)连接的横向梁(2)以及功能元件用的接纳区域(5)，其特征在于该转向架框架(1)是由具有空腔轮廓的铝合金所构成且整体做为一个铸件，在该铸件内部具有空腔(10)并且透过肋条(9)加以稳定，该铸件具有弹性的表面保护；并且在该转向架框架(1)的下侧设有保护区域，在其上铸造有防止碎石的肋件，在该肋件之间设置有橡胶层。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于该空腔(10)是由化学性连结的砂所制成。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其特征在于该纵向梁(3)和/或该横向梁(2)的空腔(10)是按所需以气体储备器的形式建构。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于该铸件在制造过程中被均匀地构造，并随后配置有弹性的表面保护。

15.轨道车辆，其包含一种具有根据前述权利要求1至10中任一项所述的转向架框架。