CN114084184A - 构架以及转向架、轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种构架以及转向架、轨道车辆，构架包括两根侧梁和连接于两根所述侧梁之间的两根横梁，转向架的空簧安装于所述侧梁，两根所述横梁之间连接有至少一个辅助梁，所述辅助梁的内腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一腔和一根所述横梁的内腔连通，共同作为一个空簧的附加气室，所述第二腔和另一根所述横梁的内腔连通，共同作为另一个空簧的附加气室。本方案中转向架构架的辅助梁不仅仅作为连接前、后两根横梁的连接件，其同时分隔形成第一腔和第二腔，可以和横梁的内腔建立连通，从而充当转向架构架上安装的空簧的附加气室，增加附加气室的容积，精简构架的结构。

Description

构架以及转向架、轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种构架以及转向架、轨道车辆。

背景技术

目前轨道车辆中，诸如地铁、动车组、高铁等，转向架构架的侧梁、横梁基本均采用金属材质制成，转向架的辅助梁作为转向架横梁的一部分，辅助梁焊接至两根横梁之间。转向架的侧梁中部设有空簧，侧梁的内腔形成空簧的附加气室，容积不足时，也外挂风箱作为附加气室，结构较为复杂。

鉴于此，如何改善转向架的构架设计，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供的构架，包括两根侧梁和连接于两根所述侧梁之间的两根横梁，转向架的空簧安装于所述侧梁，两根所述横梁之间连接有至少一个辅助梁，所述辅助梁的内腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一腔和一根所述横梁的内腔连通，共同作为一个空簧的附加气室，所述第二腔和另一根所述横梁的内腔连通，共同作为另一个空簧的附加气室。

可选地，所述辅助梁还设有贯通内外，分别连通所述第一腔、所述第二腔的第一差压阀接口和第二差压阀接口。

可选地，所述侧梁为一体式的箱型结构，所述侧梁由纤维复合材料或轻质金属材料制成。

可选地，所述侧梁包括箱型的主梁体，以及位于所述主梁体两端的端部梁体，所述端部梁体与所述主梁体一体或分体设置，所述端部梁体为板状结构。

可选地，所述主梁体和所述端部梁体一体制成，所述主梁体和所述端部梁体全部为纤维复合材料；

或，所述主梁体和所述端部梁体一体制成，所述端部梁体由纤维复合材料制成，所述主梁体包括与其匹配的芯模和缠绕于所述芯模外周的纤维复合材料层；

或，所述主梁体和所述端部梁体分体设置，且所述主梁体由纤维复合材料制成，所述端部梁体由金属制成。

可选地，所述主梁体和所述端部梁体一体制成，所述端部梁体为条形板，且所述端部梁体的宽度大于所述主梁体的宽度；或，所述主梁体和所述端部梁体分体设置，所述端部梁体通过连接套筒与所述主梁体的端部相互嵌套并固定连接，所述连接套筒与所述端部梁体为一体结构。

可选地，所述侧梁对应于连接横梁的位置的内侧向内突出，形成一级台阶部，所述主梁体内侧的中部相对所述一级台阶部向外突出形成二级台阶部。

可选地，所述侧梁设有横梁连接孔，所述侧梁的内腔壁一体设置突出的第一加强部，所述第一加强部围绕所述横梁连接孔设置；和/或，所述侧梁设有安装制动夹钳安装座的安装接口，所述侧梁的内腔壁一体设置突出的第二加强部，所述第二加强部包裹所述安装接口。

可选地，所述横梁包括由纤维复合材料制成的梁主体和由纤维复合材料制成并一体成型于所述梁主体内并沿所述梁主体长度方向延伸的加强筋。

可选地，所述侧梁下凹设置，形成下沉段，两根所述横梁分别连接于所述下沉段的两端。

可选地，所述侧梁、所述横梁、所述辅助梁至少一者的至少部分由纤维复合材料或轻质金属材料制成。

本发明还提供一种欧诺个转向架，包括构架，所述构架为上述任一项所述的构架。

本方案中转向架构架的辅助梁不仅仅作为连接前、后两根横梁的连接件，其同时分隔形成第一腔和第二腔，可以和横梁的内腔建立连通，从而充当转向架构架上安装的空簧的附加气室，增加附加气室的容积，精简构架的结构。

作为进一步的技术方案，本方案中的侧梁内侧做了两级台阶设置，一级台阶部增加侧梁对应位置的厚度，以增强和横梁连接位置的强度，二级台阶部进一步内凸以提供足够的支撑面积以辅助支撑偏心设置的空簧，而空簧偏心设置有利于转向架的稳定性，此外，一级台阶部在二级台阶部和端部梁体之间形成了过渡台阶部，从而便于工艺成型，降低一体成型工艺中中部截面突变的成型难度。

作为进一步的技术方案，侧梁的主梁体作为主要结构承载件，设计为中部空心的箱型结构，且主梁体所处位置的空间相对较大，可以根据需求设计出箱型尺寸使得由纤维复合材料制成的主梁体具有足够的强度和刚度，而端部梁体则设置为板状结构，以适应构架在此位置的高度空间限制，同时板状结构使得端部梁体具有一定弹性，通过刚度设计，可与一系弹簧、一系垂向减振器一起作为一系悬挂，提供垂向刚度，或直接充当一系悬挂。

作为进一步的技术方案，横梁的内部可设有和梁主体一体成型的加强筋，可以保证由纤维复合材料制成的横梁的强度和力学性能。而且，加强筋的端部还设有至少一个缺口，加强筋是内部中空两端开口的长筒形空心梁结构，缺口形成于加强筋的开口端部边缘，这样，当连接件抵接在加强筋的端部时，连接件不会封堵住加强筋的端部，加强筋和梁主体之间的空腔会通过缺口连通，则横梁的空腔可以得到充分利用，作为空簧的附加气室。如此，连接件在和侧梁进行安装紧固之前，连接件抵接在加强筋的端部可以起到预定位的作用，保证连接件处于合适的位置，在和侧梁通过紧固件实施紧固后，连接件的两端分别抵接于加强筋和侧梁，连接件的位置也相当稳定，相应地可保障与侧梁连接的可靠性。

附图说明

图1为本发明所提供实施例1中转向架构架的结构示意图；

图2为图1中辅助梁3的结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图3的右视图；

图5为图4的左视图；

图6为图3的俯视图；

图7为图3的A-A向剖视图；

图8为图5的B-B向视图；

图9为图5的C-C向视图；

图10为图1中横梁和辅助梁的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为图10的端部视图；

图13为图10中横梁的结构示意图；

图14为图10中加强筋和连接件连接的示意图；

图15为横梁在加强筋端部位置的示意图；

图16为图1中侧梁的结构示意图；

图17为图16的俯视图；

图18为16另一视角的视图，示出侧梁的底部；

图19为图16的竖向剖视图；

图20为本发明所提供实施例2中转向架构架的结构示意图；

图21为本发明所提供实施例3中转向架构架的侧梁结构示意图；

图22为本发明所提供实施例4中转向架构架的结构示意图；

图23为图22中侧梁的示意图。

图1-23中的附图标记说明如下：

1-侧梁；11-主梁体；111-一级台阶部；112-二级台阶部；113-横梁连接孔；114-手动操作工艺孔；115-安装接口；116-大圆角；117-小圆角；118- 第一加强部；119-第二加强部；1110-通气接口；12-端部梁体；12a-工艺口；121’-圆筒结构；121’a-安装接口；方筒结构122’；121-圆形安装板； 121a-弧形延伸边；122-条形安装板；122a-条形延伸边。13-空簧安装座； 14-制动夹钳安装座；15-定位转臂座；

2-横梁；21-梁主体；211-安装孔；22-加强筋；221-缺口；23-油箱安装座；24-连接件；25-横向减振器座；

3-辅助梁；31-壳体；311-U形翼缘；311a-紧固孔；312-延伸翼缘；313- 隔板；31a-安装孔；31b-第一差压阀接口；31c-第二差压阀接口；31d-第一窗口；31e-第二窗口；3a-第一腔；3b-第二腔；

32-差压阀安装座；321-凸块；32a-第一差压阀连通孔；32b-第二差压阀连通孔；32c-螺栓；

33-横向止挡座；33a-插孔；

341-第一密封盒；341a-开孔；342-第二密封盒；343-第三密封盒；

35-密封接头；351-垫片；352-螺母；353-密封筒；

361-第一内衬；362-第二内衬；

37-密封圈；

381a-第一连接板；381b-第一内凸起；381c-第一外凸起；381d-第一连接孔；382a-第二连接板；382b-第二内凸起；382c-第二外凸起；382d-第二连接孔；383a-第三连接板；383b-第三内凸起；383c-第三外凸起；383d- 第三连接孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供实施例1中转向架构架的结构示意图。

转向架的构架包括纵向延伸的两根侧梁1和设于两根侧梁1之间的两根横梁2，本方案提供的辅助梁3则设于转向架构架的两根横梁3之间，辅助梁3 的两侧分别和两根横梁3固定，以连接两根横梁3，加强两根横梁3的连接可靠性，增加构架的整体强度。辅助梁3的具体结构可参照下述实施例1、2理解。

图2为图1中辅助梁3的结构示意图；图3为图2的主视图；图4为图3的右视图；图5为图4的左视图；图6为图3的俯视图；图7为图3 的A-A向剖视图；图8为图5的B-B向视图；图9为图4的C-C向视图。

如图2、7所示，该实施例中的辅助梁3包括形成封闭内腔的壳体31，壳体31的内腔中设有隔板313，隔板313将内腔分隔为第一腔3a和第二腔3b。如图2所示，实施例1中的壳体31大致呈方形结构，图3示出壳体31的顶部，图3中壳体31的上、下两侧分别为壳体31的前、后侧，前、后侧即沿构架的纵向的前后，图3中垂直纸面向外、向内分别为壳体31 的顶部、底部，左右两侧即为壳体31水平方向的左右侧，对应于构架的横向。如图1所示，壳体31的前、后侧分别和前后两根横梁3的周壁连接，例如图1中壳体31前侧板的端部边缘设有紧固孔311a，通过插入紧固件和横梁3进行紧固。如图7、9所示，隔板313将壳体31的内腔分隔形成的第一腔3a和第二腔3b沿前后分布，第一腔3a靠近一根横梁3，第二腔 3b靠近另一根横梁3。

本实施例中壳体31的底部还设有两个气室接口，请继续参考图7，壳体31设有贯通内外的第一气室接口和第二气室接口，第一气室接口和第二气室接口分别连通第一腔3a、第二腔3b至外部。具体地，可以通过管路将第一气室接口和第二气室接口分别和两根横梁3的内腔连通，比如，将对应于第一腔3a的第一气室接口和其靠近的一根横梁3的内腔连通，对应于第二腔3b的第二气室接口和其靠近的另一根横梁3的内腔连通，图7 中两个气室接口均通过安装密封接头35，以通过外部管路和外部连通。可以理解，第一气室接口和第二气室接口也可以直接和横梁2形成对接，不设置外接管路，但设置外接管路是的连接更易于实施，且连接的气密性更容易保证。另外，两个气室接口也不限于设置在壳体31的底部，设置在顶部或者其他位置也可以，这里设于底部，便于和前后两侧的横梁2建立连接，而且，不和其他部件干涉，图1中辅助梁33的顶部设有横向止挡座 33。

可见，本实施例中，辅助梁3不仅仅作为连接前、后横梁3的连接件，其同时可以和横梁3的内腔建立连通，从而充当转向架构架上安装的空簧的附加气室，增加附加气室的容积，图1中侧梁1的中部设有空簧安装座 13，用于安装空簧。本实施例中，两根横梁3之间设有一个或以上的辅助梁3，图1以设置两个辅助梁3为例，则两个辅助梁3的第一腔3a和一根横梁3的内腔共同作为一个空簧的附加气室，两个辅助梁3的第二腔3b 和另一根横梁3的内腔共同作为另一个空簧的附加气室。辅助梁3的内腔也可以和侧梁1的内腔组成附加气室，或者和横梁2、侧梁1的内腔共同组成附加气室，以满足附加气室的容积要求，减少外挂件的设置，精简构架的结构。

设置密封接头35，是为了便于满足壳体31内腔作为附加气室的气密性要求，如图7所示，密封接头35包括密封筒353、螺母352和垫片351，密封筒353的筒部贯穿第一气室接口或第二气室接口，密封筒353具体呈 T型，筒部位于壳体31内腔的一端径向延伸形成环形凸缘，环形凸缘与第一腔3a或第二腔3b的内壁贴合，筒部伸出至壳体31外部的一端与螺母352螺纹固定，垫片351处于螺母352和壳体31的外壁之间，密封接头35 和壳体31可以通过密封胶和/或密封圈密封，具体地，密封筒353和气室接口的内壁通过密封胶粘接，环形凸缘与第一腔3a的内壁可以通过密封胶粘接或者设置密封圈，垫片351和壳体31外壁之间也可以设置密封圈或者设置密封胶，垫片351也可以直接是密封垫结构。此时，密封筒353的筒腔形成通道，实现对应的第一腔3a或第二腔3b，与外部的连通，外部管路可以插接于密封筒353。

与此同时，由于辅助梁3的第一腔3a、第二腔3b分别充当了两个空簧的附加气室的一部分，则壳体31还同时设有分别连通第一腔3a、第二腔3b的第一差压阀接口31b和第二差压阀接口31c。如图2、3所示，辅助梁3的左侧设有差压阀安装座32，差压阀安装座32用于安装差压阀，如图9所示，差压阀安装座32开设有第一差压阀连通孔32a、第二差压阀连通孔32b，以分别通过开设于壳体31的第一差压阀接口31b、第二差压阀接口31c连通至第一腔3a、第二腔3b，如此，差压阀安装后，第一腔 3a、第二腔3b可以接通差压阀，使差压阀能够感测第一腔3a、第二腔3b 的压力，从而获知两个空簧的压差，以进行压力的调节，保持系统的平衡稳定。

图2、9所示，差压阀安装座32包括底板和位于底板中部的凸块321，底板和壳体31固定，第一差压阀连通孔32a、第二差压阀连通孔32b开设于凸块321，以形成相对较长的通道。

本实施例中壳体31是由纤维复合材料制成，比如采用碳纤维制成，也可以包括碳纤维和玻璃纤维，本实施例以碳纤维为例进行说明，不再一一赘述。壳体31为一体式结构，隔板313属于壳体31的一部分，和壳体31 为一体成型，碳纤维结构的辅助梁3有利于实现构架的轻量化，而且在防腐蚀方面具有更多的优势。复合材料制成的辅助梁3可以通过紧固件紧固到横梁2，易于拆卸。

此时，为了提高第一腔3a、第二腔3b作为气室的气密性，请继续查看图9，第一腔3a和第二腔3b的内壁具有内衬，分别为第一内衬361和第二362，内衬可以作为芯模，在铺设或编织缠绕碳纤维时，直接将内衬和碳纤维的壳体31形成一体，更加能够保证壳体31内腔的气密性。第一内衬361和第二内衬362具体可以为不锈钢、钛合金、PE或高分子量聚乙烯等防腐性较好的材质，避免内衬腐蚀。

此时，针对碳纤维制成的辅助梁3的外部部件的安装，由于不适合通常的金属梁的焊接连接方式，本实施例还专门设置相应的连接座以实现碳纤维制成的辅助梁3的外部部件安装，同时还兼顾气密性要求。

请继续参考图9，连接座包括密封盒，密封盒的一部分周壁密封固定于内衬的内壁，图9中包括第一密封盒341、第二密封盒342和第三密封盒343，密封盒均为矩形盒体，盒体的一侧表面贴合在第一腔3a或第二腔 3b的内衬的内壁，密封盒和内衬一体形成，例如注塑、焊接等方式，保证贴合内衬位置的密封性。

壳体31上根据外部部件的安装需求开设多个内外贯通的安装孔31a，密封盒在相应位置贴合内衬的内壁时，还对应覆盖至少一个安装孔31a，密封盒在覆盖安装孔31a的位置开设和安装孔31a连通的开孔。如图9所示，第一密封盒341和第一内衬361贴合的一侧开设有开孔341a，当外部部件需要安装时，可以将外部部件的安装座或者外部部件直接通过紧固件紧固到安装孔31a的位置，例如紧固件可以是螺栓，螺栓插入安装孔31a 并穿过开孔341a而插入到对应的密封盒内，密封盒此时既为紧固件提供了紧固拧紧的空间，又确保安装孔31a和第一腔3a或第二腔3b之间的气密性。密封盒可以覆盖一个安装孔31a，也可以覆盖多个安装孔31a，多个紧固件紧固相应外部部件时同时插入到一个密封盒内，密封性能更易于得到保证，当然，每个紧固件、安装孔31a对应一个密封盒也可以。

图9中示出的位于左端的第一密封盒和对应的安装孔31a以及位于顶部的第二密封盒342及相应的安装孔31a，可以用于连接图1中所示的横向止挡座33，以安装横向止挡，如图7所示，横向止挡安装座33开设有插孔33a，紧固件插入插孔33a再进入到第二密封盒342内。继续参考图7、 9，差压阀安装座32的安装也通过设置密封盒的方式进行安装，壳体31 的第一腔3a、第二腔3b内可均设置两个第三密封盒343，分别连接差压阀安装座32的底板的上、下两端，以图7为视角，第一腔3a、第二腔3b沿左右方向均布置两个第三密封盒343。如图7、9所示，壳体31第一腔3a、第二腔3b在对应于差压阀安装座32的一端腔壁分别开设有第一窗口31d、第二窗口31e，差压阀安装座32的底板几乎覆盖整个辅助梁3的端部，也覆盖住第一窗口31d、第二窗口31e，为了保证密封性，底板与差压阀安装座32的端部之间可设置密封圈37。可以理解，壳体31不设置窗口也可以，差压阀安装座32的底板可以设计相对较小，能够预留出设置差压阀连通孔即可。

请结合图2、9理解，本实施例中的壳体31大体呈方形，且壳体31 的顶部和底部分别向两端延伸形成U形翼缘311，相对的前、后侧则也向两端延伸形成条形的延伸翼缘312，与横梁3连接的紧固孔311a可设于该延伸翼缘312，从而便于和横梁2进行连接操作。延伸翼缘312与U形翼缘311的外端相平齐，从而组合形成翼缘式的辅助梁3壳体结构，U形翼缘311结构分布于壳体31的左右两侧，对壳体31结构整体包覆，通过U 形翼缘311结构连接至横梁3，对复合材料翼缘壳体结构提供整体结构支撑，同时可以实现复合材料辅助梁3的拆装。该复合材料的辅助梁3可以与同样由碳纤维复合材料制成的横梁2装配组成H形整体横梁结构，最后整体与转向架的侧梁1装配。

请继续参考图10-12，图10为图1中横梁和辅助梁的结构示意图；图11为图10的俯视图；图12为图10的端部视图；图13为图10中横梁的结构示意图。

如图12、13所示，横梁2为矩形梁，当然，也可以是O形梁，即圆形梁，或者其他截面形状的梁体，横梁2可以是等截面，也可以是非等截面，本方案不做限制。

在本实施例中，横梁2包括由纤维复合材料制成的梁主体21，和同样由纤维复合材料制成并一体成型于梁主体21内腔中的加强筋22。加强筋 22沿梁主体21的长度方向延伸，加强筋22为中空、两端开口的长筒型结构。具体在实施例中，如图10所示，加强筋22的长度小于梁主体21的长度，加强筋22不延伸至横梁2的端部，加强筋22的两端与横梁2对应的端部之间具有间距，这样可以在横梁2的两端预留出一段空腔，空腔内用于设置连接件24，连接件24用于和侧梁建立可靠的连接。

如图14、15所示，图14为图10中加强筋22和连接件24连接的示意图；图15为横梁2在加强筋22端部位置的示意图。

具体地，连接件24嵌装在横梁2的端部内腔中，连接件24可以设置出插孔241，侧梁1内可设置连接座，连接座也设置插孔，紧固件可同时插入连接座和连接件24的插孔241，从而将连接件24和连接座锁紧，也就达到紧固横梁2和侧梁1的目的，连接件可以是金属连接座，便于和紧固件进行配合紧固。连接件24嵌装在横梁2的端部，可以通过铆钉固定于横梁2。连接件24固定于横梁2后，连接件24的一端抵接在加强筋22的端部，另一端可以抵接在侧梁1的外周，同时，连接件24和侧梁通过上述的紧固件紧固连接。图5中，连接件24为筒形的金属连接座，沿轴向嵌装于横梁2的端部内，多个插孔241分布在连接件24的环形端部。

如此，连接件24在和侧梁1进行安装紧固之前，连接件24抵接在加强筋22的端部可以起到预定位的作用，保证连接件24处于合适的位置，在和侧梁1通过紧固件实施紧固后，连接件24的两端分别抵接于加强筋 22和侧梁1，连接件24的位置也相当稳定，相应地可保障与侧梁1连接的可靠性，而且连接件24抵接在加强筋22上，也有利于侧梁、横梁2的受力传递、分散，提高整体承力性能。

在此前提下，加强筋22的端部还设有至少一个缺口221，如图14所示，加强筋22是内部中空两端开口的长筒形空心梁结构，缺口221形成于加强筋22的开口端部边缘，这样，当连接件24抵接在加强筋22的端部时，连接件24不会封堵住加强筋22的端部，加强筋22和梁主体21之间的空腔会通过缺口221连通。

如图15所示，加强筋22为空心梁结构，处于梁主体21内，加强筋 22会将横梁2的内腔进行分隔，分隔为加强筋22的内腔，以及加强筋22 外壁和梁主体21内壁之间的空腔，如果连接件24封堵住加强筋22的端部，则加强筋22的内腔和横梁2内腔的其余部分会被阻隔，此时由于缺口221 的设置，即便连接件24抵接在加强筋22的端部，横梁2内腔被分隔的各部分依然会保持相互连通的状态。缺口221的大小、数量以及分布位置，可以按照加强筋22的尺寸、具体通气情况进行设定，本实施例不做限制。

此时，由于横梁2的内腔相互连通，具有较大的容积，作为转向架的空簧的附加气室时，可以增加容积，如前所述，横梁2和辅助梁3的空腔都可以作为附加气室。横梁2的梁主体21可以加工出用于和辅助梁3的腔室连通的气室接口。本文提到将辅助梁3和横梁2的内腔作为附加气室，也包括将侧梁1的内腔同时作为附加气室的情形，或者仅仅是辅助梁3和横梁2的内腔作为附加气室。

本实施例中的横梁2由纤维复合材料制成，为了便于实现和外部部件的连接，本实施例中横梁2还设置的专门用于连接的连接座，连接座的结构可参照上述辅助梁3内的连接座结构理解。

图11中，横梁2顶部设有横向减振器座25，外侧设有油箱安装座23，横向减振器座25和油箱安装座23都是可以设有插孔，紧固件可插入插孔并插入到对应的连接座的连接孔内，连接孔可以是螺纹孔，紧固件可以是螺栓。此种连接座结构，使得由纤维复合材料制成的横梁2能够和外部部件建立可靠的连接，且不影响横梁2内部与外部的密封性。

请参考图16-19，图16为图1中侧梁1的结构示意图；图17为图16 的俯视图；图18为16另一视角的视图，示出侧梁1的底部。

如图16所示，侧梁1为整体式箱型结构，这里为便于描述，将其划分为主梁体11和端部梁体12，主梁体11具体在本实施例中下凹设置，包括下沉段和位于下沉段两端的倾斜段，端部梁体12和倾斜段相接。如图1 所示，侧梁1的内侧设有制动夹钳安装座14，底部设有定位转臂座15。

如图2所示，侧梁1的主梁体11开设有横梁连接孔113，具体是侧梁 1的内、外两侧均设有横梁连接孔113，前后位置对应的两个横梁连接孔 113组成一组横梁连接孔113，侧梁1设有两组横梁连接孔113用于连接两根横梁2，横梁连接孔113的四周还可以设置手动操作工艺孔114，便于连接横梁2和侧梁1的连接件的安装与拆卸。

请继续参考16、17，主梁体11对应于连接横梁2的位置的内侧向内突出，形成一级台阶部111，主梁体11内侧的中部相对一级台阶部111继续向外突出形成二级台阶部112。本文中，将侧梁1的两侧分别定义为内侧和外侧，文中除特别指名外，内、外方向是以转向架构架为基准，靠近转向架构架中部为内，远离转向架中部为外，即两根侧梁1相对的一侧为内侧，两根侧梁1相背的一侧相应地为外侧。

可结合图17理解，主梁体11的厚度沿长度方向大体一致，长度方向即图17中的左右方向，厚度即图17中上下方向的尺寸，厚度也即主梁体 11的宽度。在主梁体11的位置，由于相对凸出的一级台阶部111和二级台阶部112的存在，主梁体11的厚度有所增加。为了避免应力集中，如图 16、17所示，一级台阶部111和相邻倾斜段的内侧之间，以及一级台阶部111和二级台阶部112之间，均平滑过渡。其中，一级台阶部111对应于和横梁2连接的位置，如图16所示，横梁连接孔113设于一级台阶部111 的台阶面，另外，二级台阶部112的顶部用于支撑偏心设置的空簧。如图 1所示，空簧安装座13靠近转向架的中部作偏心设置，偏心设置空簧可改善转向架的受力状况，而此时设置突出的二级台阶部112，可以联合横梁2 结构为偏心设置的空簧提供整体支撑。

本实施例中侧梁1的内侧做了两级台阶设置，一级台阶部111增加侧梁1对应位置的厚度，以增强和横梁2连接位置的强度，二级台阶部112 进一步内凸以提供足够的支撑面积以辅助支撑偏心设置的空簧，一级台阶部111形成二级台阶部112和主梁体11的其他内侧表面之间的过渡台阶部，从而便于工艺成型，降低一体成型工艺中主梁体11中部截面突变的成型难度。

请继续参考图1、16、17，主梁体11中部的顶部设有通气接口1110，在主梁体11的顶部安装有空簧安装座13，空簧安装于空簧安装座13后，通气接口1110用于连通空簧和主梁体11的内腔，此时，主梁体11的内腔的一部分或全部可以作为空簧气室，继而可以和上述横梁2、辅助梁3共同作为附加气室。此处设置的通气接口1110与偏心设置的空簧对应，通气接口1110相对主梁体11的纵向中线也偏心设置，这里的纵向中线处于同一纵向平面。

进一步地，请参考图19，图19为图16的竖向剖视图。

主梁体11的内腔壁，对应于和横梁2连接的位置，设有突出的由碳纤维制成的第一加强部118，本文所述内腔壁的“内腔”是指侧梁1的空心腔室，区分于侧梁1的外部环境，与上文内侧非同一参考系。如图19所示，主梁体11下沉段的两端设有横梁连接孔113，横梁2受力复杂且载荷较大，第一加强部118围绕横梁连接孔113设置，从而加强与横梁2连接位置的强度。另外，如图19所示，第一加强部118包裹住手动操作工艺孔114。

同样，主梁体11的内腔壁，对应于和制动夹钳安装座14连接的位置，设有突出的由碳纤维制成的第二加强部119。如图4所示，端部梁体12设有安装制动夹钳安装座14的安装接口115，第二加强部119包裹住安装接口115，即安装接口115开设于第二加强部119，从而在安装接口115位置进行补强，以适应制动夹钳较大制动反力。

本实施例中，如前所述，侧梁1的主梁体11呈中部下凹的倒“几”形，端部梁体12用于安装一系弹簧，需要具有一定的高度，主梁体11连接横梁2的位置较低，主梁体11通过倾斜段下倾一定角度以降低高度，可避免和车体干涉，并完成和横梁2的连接，可见，该下凹设置方式可充分利用空间，而纤维复合材料的抗拉强度较高，也适应于此种结构设计。

请参考图16，主梁体11下沉段的内侧的上、下边缘设置为大圆角116，主梁体11倾斜段内侧的上、下边缘则为小圆角117，其中，大圆角116和小圆角117之间平滑过渡，大圆角116和小圆角117是相对的概念，根据侧梁1的结构尺寸、装配需求等设计。主梁体11的大圆角116结构有助于碳纤维工艺成型，倾斜段的内侧安装有制动夹钳安装座14，用于固定安装制动夹钳，此时，主梁体11的大圆角116逐步向两侧过渡为较小的小圆角 117，以满足制动夹钳安装座14的安装接口115应用要求。

此外，本实施例中端部梁体12包括相接的圆筒结构121’和方筒结构 122’，方筒结构122’位于圆筒结构121’的外端，圆筒结构121’和主梁体11 相接，圆筒结构121’底部开口形成一系悬挂中一系弹簧的安装接口121’a，一系悬挂可包括一系螺旋钢圆弹簧和一系垂向减振器，圆筒结构121’的顶部设有用于拆卸螺旋钢圆弹簧的工艺口12a，如图16所示的圆形工艺口 12a，方筒结构122’靠近圆筒结构121’的下方连接一系垂向减振器。

下面描述上述实施例中侧梁1的成型工艺：

首先，预备芯模，芯模例如可以是金属制成，芯模按照所需成型侧梁 1的形状设计，比如，芯模也包括内侧和外侧，其中内侧形成与第一台阶部111、第二台阶部112对应的第一芯模台阶部、第二芯模台阶部；

然后，在芯模上铺设碳纤维预浸料，铺设的碳纤维预浸料形成内芯，此时内芯的厚度小于所需成型的侧梁1厚度；

再沿芯模的长度方向切割内芯，以取出芯模，切割方式有利于异形结构的芯模的脱模；

切割后的内芯包括两半，此时，将切割开的内芯再重新拼合形成完整空心梁体状的内芯，此时的内芯相对较薄，此后再在重新拼合的内芯的外侧继续铺设干丝碳纤维，铺设干丝碳纤维时可以采用定型胶，加强局部承载能力，在铺设干丝碳纤维时，为了增加干丝碳纤维连续性，可结合三维编织技术共同实现干丝碳纤维铺层结构，在达到侧梁1整体厚度要求后，不再继续铺设干丝碳纤维，成型工艺一采用同样编织缠绕方式。

最后，可在压力和/或真空作用下，注入树脂以固化干丝碳纤维，并将两端压扁形成板状结构的端部梁体12，然后可根据结构需求机械加工出上述的各种接口、连接孔等，从而形成侧梁1。

上述成型工艺在注入树脂、固化时，可采用RTM工艺+热压罐进行侧梁1的整体成型，最终成型碳纤维材质的侧梁1。机械加工的接口和连接孔等，主要是使用机械加工形式对侧梁1的横梁连接孔113、工艺口12a、安装接口115、手动操作工艺孔114等位置进行加工。其中安装接口115、手动操作工艺孔114可以在第一加强部118、第二加强部119的位置加工，形成的安装接口115、手动操作工艺孔114分别由第一加强部118、第二加强部119包裹。

为了形成上述的第一加强部118、第二加强部119，芯模的外表面对应于横梁2连接的位置、制动夹钳安装座14连接的位置，设有凹坑，在上述铺设碳纤维预浸料前，可事先在凹坑内铺设加强层或加强块，形成对应的第一加强部118、第二加强部119。

上述成型工艺先制备内芯，再切割取出芯模后，将内芯拼合后继续铺设和/或编织干丝碳纤维，从而实现异形芯模的取出。本实施例中侧梁1形状复杂，包括板状结构、二级台阶设计、渐变圆角等，综合使用编织+铺放+RTM的成型方式有效解决了侧梁1复杂形状的成型问题。

实施例2

请参考图20，图20为本发明所提供实施例2中转向架构架的结构示意图。

实施例2与实施例1的构架结构基本相同，区别仅在于侧梁1的端部梁体12的结构，相同部分不再赘述。

如图20所示，实施例2中的侧梁1，包括箱型的主梁体11，即主梁体 11为中空的箱型结构，不同于实施例1的是，实施例2中的端部梁体12 为板状结构，具体地，图20中的端部梁体12为条形板结构。

侧梁1端部呈板状的端部梁体12用于和一系弹簧连接，一系弹簧处于端部梁体12的下方。如此设置，侧梁1的主梁体11作为主要结构承载件，设计为中部空心的箱型结构，且主梁体11所处位置的空间相对较大，可以根据需求设计出箱型尺寸使得由纤维复合材料制成的主梁体11具有足够的强度和刚度，而端部梁体12则设置为板状结构，以适应构架在此位置的高度空间限制，同时板状结构使得端部梁体12具有一定弹性，通过刚度设计，可与一系弹簧、一系垂向减振器一起作为一系悬挂，提供垂向刚度，或者直接取消一系弹簧、一系垂向减震器，直接由端部梁体12承担一系悬挂的功能。端部梁体12的顶部可设有用于拆卸一系弹簧的工艺口12a。

如图20所示，侧梁1的端部梁体12为条形板，且端部梁体12的宽度大于主梁体11的宽度，宽度即图20中上下方向的尺寸。主梁体11向端部梁体12平滑过渡，较大宽度的端部梁体12可以提供足够的面积与一系弹簧完成连接，端部梁体12靠近主梁体11的一端的下方一系弹簧连接，远离主梁体12的外端下方连接一系垂向减振器。

根据空间需求，如图20所示，端部梁体12的端部可以向下弯折倾斜一定角度，形成鸭嘴端头状的端部梁体12，以避免与车体干涉。

实施例2中的侧梁1成型工艺和实施例1基本相同，但由于端部梁体 12是板状结构，所以在成型出侧梁1的基本结构后需要对端部进行压扁处理。此外，实施例2中的侧梁1还可以采用下述成型工艺：

首先，预备芯模，芯模例如可以是金属制成，芯模包括主芯模和端部芯模，主芯模按照所需成型侧梁1的主梁体11形状设计，比如，主芯模也包括内侧和外侧，其中内侧形成与第一台阶部111、第二台阶部112对应的第一芯模台阶部、第二芯模台阶部；

然后，主芯模和端部芯模拼合为完整的芯模，在芯模上缠绕碳纤维；

之后，可在压力和/或真空作用下，注入树脂以固化碳纤维；

最后，脱除端部芯模，主芯模保留，然后将两端压扁形成板状结构的端部梁体12，然后可根据结构需求机械加工出上述的各种接口、连接孔等，得到所需的侧梁1。此时侧梁1的主梁体11包括与其匹配的主芯模和缠绕于主芯模的碳纤维复合材料层。

实施例3

请参考图21，图21为本发明所提供实施例3中转向架构架的侧梁1 结构示意图。

与实施例2基本相同，唯一区别在于，端部梁体12为平直的条形板，未作弯折处理，端部梁体12设计为相对较短时，无需做弯折处理，也可以避免与车体干涉。成型工艺可参照实施例2理解。

实施例4

请参考图22、23，图22为本发明所提供实施例4中转向架构架的结构示意图；图23为图22中侧梁1的示意图。

实施例2与实施例2-3的构架结构基本相同，区别在于端部梁体12的结构以及端部梁体12和主梁体11是分体设置，相同部分不再赘述，下面主要描述不同部分。

如图23所示，实施例4中的主梁体11和端部梁体12分体设置，且主梁体11由纤维复合材料制成，端部梁体12则由金属制成。端部梁体12 同样是板状结构，所起作用与实施例2、3中板状的端部梁体12相同。

图23中，端部梁体12一体形成有金属制成的连接套筒13，端部梁体 12通过连接套筒13与主梁体11的端部相互嵌套并固定连接，具体地，连接套筒13外套主梁体11的端部，并通过紧固件连接，紧固件例如是铆钉或者螺栓等。主梁体11是箱型结构，端部梁体12是板状结构，端部梁体 12和主梁体11分体设置可以降低侧梁1的整体成型难度。另外，金属制成的端部梁体12根据需求进行刚度设计也易于实现，且也便于和一系弹簧、一系垂向减振器进行安装。

具体地，如图23所示，端部梁体12包括一体相接的圆形安装板121 和条形延伸板122，圆形安装板121的下方连接一系弹簧，例如是螺旋钢弹簧，圆形安装板121与一系弹簧的端部形状较为匹配，工艺口12a设于圆形安装板121。为了提供足够的安装面积，端部梁体12的宽度也大于主梁体11的宽度，图23中圆形安装板121和条形延伸板122的宽度方向尺寸均大于主梁体11的宽度，条形延伸板122的宽度小于圆形安装板121 的宽度，条形延伸板122的下方连接有一系垂向减振器。

此外，圆形安装板121的两侧向下延伸形成弧形延伸边121a，条形延伸板122的两侧向下延伸形成条形延伸边122a，弧形延伸边121a和条形延伸边122a是一体形成，即端部梁体12的截面近似U形，这样有利于提高抗弯能力。图23中端部梁体12的长度相对较长，延伸板122的端部向下弯折，如此，当转向架相对车体发生转动时，可避免较长的端部梁体122与车体发生干涉。

实施例4中侧梁1的成型工艺与实施例1基本相同，不需要压扁操作，最后成型将制成的主梁体11与金属件的端部梁体12再进行连接，即形成侧梁1。实施例1-3中主梁体11和端部梁体12为一体式结构，结构稳定性更好，实施例4中主梁体11和端部梁体12为分体式结构，加工工艺相对更为简单。

上述所有实施例中，构架的材料除了主要采用纤维复合材料之外，还可以采用钛合金或其他轻质金属材料制成，也可以达到减重效果。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.构架，包括两根侧梁(1)和连接于两根所述侧梁(1)之间的两根横梁(2)，转向架的空簧安装于所述侧梁(1)，其特征在于，两根所述横梁(2)之间连接有至少一个辅助梁(3)，所述辅助梁(3)的内腔分隔为第一腔(3a)和第二腔(3b)，所述第一腔(3a)和一根所述横梁(2)的内腔连通，共同作为一个空簧的附加气室，所述第二腔(3b)和另一根所述横梁(2)的内腔连通，共同作为另一个空簧的附加气室。

2.如权利要求1所述的构架，其特征在于，所述辅助梁(3)还设有贯通内外，分别连通所述第一腔(3a)、所述第二腔(3b)的第一差压阀接口(31b)和第二差压阀接口(31c)。

3.如权利要求1所述的构架，其特征在于，所述侧梁(1)为一体式的箱型结构，所述侧梁由纤维复合材料或轻质金属材料制成。

4.如权利要求1所述的转向架的构架，其特征在于，所述侧梁(1)包括箱型的主梁体(11)，以及位于所述主梁体(11)两端的端部梁体(12)，所述端部梁体(12)与所述主梁体(11)一体或分体设置，所述端部梁体(12)为板状结构。

5.如权利要求4所述的构架，其特征在于，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)一体制成，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)全部为纤维复合材料；

或，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)一体制成，所述端部梁体(12)由纤维复合材料制成，所述主梁体(11)包括与其匹配的芯模和缠绕于所述芯模外周的纤维复合材料层；

或，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)分体设置，且所述主梁体(11)由纤维复合材料制成，所述端部梁体(12)由金属制成。

6.如权利要求5所述的构架，其特征在于，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)一体制成，所述端部梁体(12)为条形板，且所述端部梁体(12)的宽度大于所述主梁体(11)的宽度；或，所述主梁体(11)和所述端部梁体(12)分体设置，所述端部梁体(12)通过连接套筒(13)与所述主梁体(11)的端部相互嵌套并固定连接，所述连接套筒(13)与所述端部梁体(12)为一体结构。

7.如权利要求1所述的构架，其特征在于，所述侧梁(1)对应于连接横梁(2)的位置的内侧向内突出，形成一级台阶部(111)，所述主梁体(11)内侧的中部相对所述一级台阶部(111)向外突出形成二级台阶部(112)。

8.如权利要求7所述的构架，其特征在于，所述侧梁(1)设有横梁连接孔(113)，所述侧梁(1)的内腔壁一体设置突出的第一加强部(118)，所述第一加强部(118)围绕所述横梁连接孔(113)设置；和/或，所述侧梁(1)设有安装制动夹钳安装座(14)的安装接口(115)，所述侧梁(1)的内腔壁一体设置突出的第二加强部(119)，所述第二加强部(119)包裹所述安装接口(115)。

9.如权利要求1所述的构架，其特征在于，所述横梁(2)包括由纤维复合材料制成的梁主体(21)和由纤维复合材料制成并一体成型于所述梁主体(21)内并沿所述梁主体(21)长度方向延伸的加强筋(22)。

10.如权利要求1-9任一项所述的构架，其特征在于，所述侧梁(1)下凹设置，形成下沉段，两根所述横梁(2)分别连接于所述下沉段的两端。

11.如权利要求1-9任一项所述的构架，其特征在于，所述侧梁(1)、所述横梁(2)、所述辅助梁(3)至少一者的至少部分由纤维复合材料或轻质金属材料制成。

12.转向架，包括构架，其特征在于，所述构架为权利要求1-11任一项所述的构架。

13.轨道车辆，包括转向架，其特征在于，所述转向架为权利要求12所述的转向架。

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