CN114590283B - 位置调整装置、准零刚度减振系统、轨道车辆的转向架 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种位置调整装置、准零刚度减振系统、轨道车辆的转向架，位置调整装置的每个位置调整单元包括：水平相对位置固定、竖直相对位置可调的第一部件和第二部件，以及，锁止件；第一部件的第一锁止面和第二部件的第二锁止面之间形成楔形锁止腔；锁止件安装于第一部件且能相对第一部件水平滑动和竖直滑动；锁止件相对第一部件滑动到锁止位置时，锁止件的两个锁止表面分别与第一锁止面和第二锁止面贴合，使第一部件和第二部件的竖直相对位置固定。可利用该位置调整装置调整并锁定准零刚度减振系统的平衡位置从而适应轨道车辆的不同载重工况，使轨道车辆在各种载重工况下均能达到高静刚度、低动刚度的理想悬挂特性。

Description

位置调整装置、准零刚度减振系统、轨道车辆的转向架

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种位置调整装置、准零刚度减振系统、轨道车辆的转向架。

背景技术

目前，轨道车辆的二系悬挂机构，为了达到较大的承载能力，多具有较大的竖直方向刚度，但更大的竖直方向刚度意味着在受到竖直方向振动时减振能力不足。基于准零刚度原理设计的准零刚度减振系统能很好地缓解承载能力和减振能力之间的矛盾，使整个悬挂机构达到高静刚度、低动刚度的理想悬挂特性。

但是，准零刚度减振系统只能在平衡位置附近才能起到良好的减振作用，因载重变化导致准零刚度减振系统偏离平衡位置时，准零刚度减振系统的减振效果将急剧减弱甚至消失。因此，如果准零刚度减振系统的作用范围不能覆盖轨道车辆的不同载重工况，将导致在一些载重工况下准零刚度减振系统无法起到良好的减振作用。

发明内容

一方面，本申请提供一种位置调整装置，所述位置调整装置包括位置调整单元，所述位置调整单元包括：

第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件的水平相对位置固定、竖直相对位置可调，所述第一部件设有第一锁止面，所述第二部件设有第二锁止面，所述第一锁止面和所述第二锁止面在竖直方向上相互错开，之间形成楔形锁止腔；

锁止件，所述锁止件安装于所述第一部件且能相对所述第一部件水平滑动和竖直滑动；所述锁止件相对所述第一部件滑动到锁止位置时，所述锁止件的两个锁止表面分别与所述第一锁止面和所述第二锁止面贴合，使所述第一部件和所述第二部件的竖直相对位置固定。

位置调整装置的一种实施方式，相互贴合的锁止面和所述锁止表面的摩擦系数大于两者相对水平面的斜度的正切值。

位置调整装置的一种实施方式，所述位置调整单元包括两个所述锁止件；所述第一部件设有两个所述第一锁止面，两个所述第一锁止面在竖直方向上相互错开；所述第二部件设有两个所述第二锁止面，两个所述第二锁止面位于两个所述第一锁止面之间；各所述第一锁止面与不同的所述第二锁止面之间各形成一个所述楔形锁止腔。

位置调整装置的一种实施方式，所述第一部件的两个所述第一锁止面相对水平面斜向相反、斜度相同，所述第二部件的两个所述第二锁止面相对水平面斜向相反、斜度相同，同一所述楔形锁止腔两侧的所述第一锁止面和所述第二锁止面相对水平面斜向相反、斜度相同。

位置调整装置的一种实施方式，所述第一部件设有第一竖直端面和第二竖直端面，所述第一部件的两所述第一锁止面的一端之间形成插口，所述第二部件设有座部和自所述座部的第三竖直端面凸伸出来的凸臂部，所述凸臂部远离所述座部的一端设有第四竖直端面，所述凸臂部经所述插口插于两所述第一锁止面之间，所述第三竖直端面与所述第二竖直端面抵触，所述第四竖直端面与所述第一竖直端面抵触，所述第二部件的两所述第二锁止面设于所述凸臂部，所述锁止件沿水平方向滑动到极限位置时与所述第一竖直端面或所述第三竖直端面抵触。

位置调整装置的一种实施方式，所述位置调整单元包括两组导向组件，所述导向组件包括设于所述第一部件的滑道和沿所述滑道水平滑动的水平滑动件，两个所述锁止件分别安装于两组所述导向组件的水平滑动件且能相对所述水平滑动件竖直滑动。

位置调整装置的一种实施方式，所述位置调整单元包括连杆，所述连杆连接两组所述导向组件的水平滑动件，使两个所述水平滑动件实现联动，所述连杆能相对所述水平滑动件竖直滑动和绕水平轴旋转；

或者，所述位置调整单元包括两组驱动组件，两组所述驱动组件各自与两组所述导向组件的水平滑动件连接，以驱动两个所述水平滑动件独立水平滑动。

位置调整装置的一种实施方式，所述位置调整装置包括多个所述位置调整单元，各所述位置调整单元的第一部件一体设置，形成第一框架，各所述位置调整单元的第二部件一体设置，形成第二框架，所述第一框架嵌装在所述第二框架内部。

另一方面，本申请提供一种准零刚度减振系统，所述准零刚度减振系统包括负刚度组件和上述任一项所述的位置调整装置，所述负刚度组件包括水平布置的负刚度弹性件，所述负刚度组件安装于所述位置调整装置的第一部件。

再一方面，本申请提供一种轨道车辆的转向架，包括构架和二系悬挂机构，所述二系悬挂机构包括正刚度组件和上述准零刚度减振系统，所述正刚度组件包括竖直布置的正刚度弹性件，所述准零刚度减振系统的位置调整装置的第二部件的竖直位置相对所述构架固定。

本申请提供的轨道车辆的转向架的准零刚度减振系统通过设置位置调整装置，如果当前车辆载重工况超出了准零刚度减振系统的作用范围，则用位置调整装置调整负刚度组件的竖直位置，以改变准零刚度减振系统的平衡位置，直至准零刚度减振系统的作用范围覆盖当前载重工况。这样，能保障准零刚度减振系统在轨道车辆的各种载重工况下均能起到较好的减振效果，使轨道车辆在各种载重工况下均能达到高静刚度、低动刚度的理想悬挂特性。

而且，本申请提供的位置调整装置锁止可靠、解锁方便，而且，结构简单、零部件少、布局紧凑、体积小，从而容易应用在转向架的狭小布置空间内。

附图说明

图1为本申请提供的轨道车辆的转向架一种实施例的立体图；

图2为图1中的正刚度组件和准零刚度减振系统的立体图；

图3为图2的分解图；

图4为图2中一个位置调整单元的主视图；

图5为图4的分解图；

图6为图5中滑块的放大图；

图7、图8、图9分别为位置调整单元处于解锁状态、一个竖直位置的锁止状态、另一个竖直位置的锁止状态的示意图。

附图标记说明如下：

100位置调整装置；

101第一部件，101a第一锁止面，101b滑道，101c第一竖直端面， 101d第二竖直端面，A第一框架

102第二部件，102a第二锁止面，102b第三竖直端面，102c第四竖直端面，B第二框架；

103锁止件，103a锁止表面；

104水平滑动件，104a长形孔；

105连杆；

200负刚度组件，201负刚度弹性件，202滑移架，203偏心轴套， 204转接架；

300正刚度组件，301正刚度弹性件；

400底板组成，401底板，402导轨；

500构架。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请的技术方案作进一步的详细说明。

如图1，该轨道车辆的转向架包括二系悬挂机构和构架500。

如图2和图3，二系悬挂机构包括准零刚度减振系统、正刚度组件300、底板组成400等，准零刚度减振系统包括位置调整装置和负刚度组件200。

正刚度组件300提供车辆需要的竖直方向刚度和水平方向刚度。准零刚度减振系统和正刚度组件300综合作用能使整个悬挂机构达到高静刚度、低动刚度的理想悬挂特性。

负刚度组件200提供悬挂所需的负刚度。位置调整装置用于调整负刚度组件200的竖直位置，以改变准零刚度减振系统的平衡位置。调到目标位置后，位置调整装置将负刚度组件200锁定在该目标位置，当需要再次调整时，位置调整装置解锁。

准零刚度减振系统只能在平衡位置附近才能起到良好的减振作用，因载重变化导致准零刚度减振系统偏离平衡位置时，准零刚度减振系统的减振效果将急剧减弱甚至消失。因此，如果准零刚度减振系统的作用范围不能覆盖轨道车辆的不同载重工况，将导致在一些载重工况下准零刚度减振系统无法起到良好的减振作用。

通过设置位置调整装置，如果当前载重工况超出了准零刚度减振系统的作用范围，则用位置调整装置调整负刚度组件200的竖直位置，以改变准零刚度减振系统的平衡位置，直至准零刚度减振系统的作用范围覆盖当前载重工况。这样，能保障准零刚度减振系统在轨道车辆的各种载重工况下均能起到较好的减振效果。

如图1-图3，该实施例中，正刚度组件300包括竖直布置的正刚度弹性件301，正刚度弹性件301可以是橡胶堆弹簧、钢弹簧等。正刚度弹性件301的底端与构架500连接。

如图1-图3，该实施例中，负刚度组件200包括水平布置的负刚度弹性件201、连在负刚度弹性件201两端的滑移架202、与滑移架202相连的偏心轴套203、与偏心轴套203相连的转接架204。转接架 204与车体连接并抵压正刚度弹性件301的顶端。当车辆负载增大时，转接架204向下移动，通过偏心轴套203带动滑移架202水平移动，使负刚度弹性件201的拉伸量增大。

如图1-图3，该实施例中，底板组成400包括底板401和集成在底板401顶面上的导轨副402。底板401固定于构架500。

如图1-图3，该实施例中，位置调整装置包括四个位置调整单元参考图4，图4为一个位置调整单元，位置调整单元的数量可以根据需要灵活设置。

如图4，位置调整单元包括第一部件101和第二部件102。如图3，该实施例中，四个位置调整单元的第一部件101设置为一体，形成第一框架A，四个位置调整单元的第二部件102设置为一体，形成第二框架B，第一框架A嵌装于第二框架B内部。第一框架A和第二框架B的水平相对位置固定。第一框架A的竖直位置可调。上述负刚度组件200安装于第一框架A，当调整第一框架A的竖直位置时，负刚度组件200的竖直位置随之改变。第二框架B安装于底板组成400并能沿底板组成400的导轨副402滑动，第二框架B相对底板组成400竖直位置固定，因此第二框架B相对构架500竖直位置固定。

如图4，位置调整单元除包括上述第一部件101、第二部件102 外，还包括两个锁止件103。

该实施例中，第一部件101设有两个第一锁止面101a，两个第一锁止面101a在竖直方向上相互错开。第二部件102设有两个第二锁止面102a，两个第二锁止面102a位于两个第一锁止面101a之间。一个第一锁止面101a与一个第二锁止面102a之间形成一个楔形锁止腔。另一个第一锁止面101a与另一个第二锁止面102a之间形成另一个楔形锁止腔。两个锁止件103分别位于两个楔形锁止腔中。

两个锁止件103分别安装于第一部件101且能相对第一部件101 水平滑动和竖直滑动。每个锁止件103均设有两个锁止表面103a。当第一部件101调整到目标竖直位置后，两个锁止件103相对第一部件 101滑动到锁止位置，这时，锁止件103的两个锁止表面103a分别与相应的第一锁止面101a和第二锁止面102a贴合，从而使第一部件101 的竖直位置固定，结合图8或图9理解，图8中，位置调整装置将第一部件锁止在一个竖直位置，图9中，位置调整装置将第一部件锁止在另一个竖直位置。解锁状态下，如图7，两个锁止件103均至少有一个锁止表面103a与相应的锁止面分离(即不再贴合)。

设置两个锁止件103并对应设置两个楔形锁止腔能形成双重锁止，提升锁止可靠性，当然，也可仅设置一个锁止件103和一个楔形锁止腔，或者，也可设置两个以上锁止件103和两个以上楔形锁止腔。

具体的，如图5和图6，锁止件103的一个锁止表面103a与相应的第一锁止面101a相对水平面斜向和斜度相同(即图中角度α和角度γ相同)，以便滑动到锁止位置时，能与该第一锁止面101a贴合。锁止件103的另一个锁止表面103a与相应的第二锁止面102a相对水平面的斜向和斜度相同(即图中角度β和角度γ相同)，以便滑动到锁止位置时，能与该第二锁止面102a贴合。

具体的，可以让相互贴合的第一锁止面101a和锁止件103的锁止表面103a的摩擦系数大于两者相对水平面的斜度的正切值(即tgα)，让相互贴合的第二锁止面102a和锁止件103的锁止表面103a的摩擦系数大于两者相对水平面的斜度的正切值(即tgβ)。这样，锁止可靠性高。

该实施例中，第一部件101的两个第一锁止面101a相对水平面斜向相反、斜度相同(即图中两个角度α相同)，第二部件102的两个第二锁止面102a相对水平面斜向相反、斜度相同(即图中两个角度β相同)，同一楔形锁止腔两侧的第一锁止面101a和第二锁止面102a相对水平面斜向相反、斜度相同(即图中角度α和角度β相同)。这样，双重锁止过程中不容易卡滞。

该实施例中，如图5，第一部件101设有第一竖直端面101c和第二竖直端面101d。第一部件101的两个第一锁止面101a的一端之间形成插口，两个第二竖直端面101d分别连在两个第一锁止面101a的这一端且均位于所述插口之外。

并且，第二部件102设有座部和自座部的第三竖直端面102b凸伸出来的凸臂部，第二部件102的两个第二锁止面102a设于凸臂部。凸臂部远离座部的一端设有第四竖直端面102c。凸臂部经上述插口插于两第一锁止面101a之间，这样，能使位置调整装置结构更紧凑，更便于在狭窄空间使用。插装到位后，第三竖直端面102b与第二竖直端面101d抵触，第四竖直端面102c与第一竖直端面101c抵触。

第一竖直端面101c和第三竖直端面102b位于楔形锁止腔两端，锁止件103沿相反方向水平滑动到两个极限位置时分别与第一竖直端面101c、第三竖直端面102b抵触。

各竖直端面的相互抵触，能辅助第一部件101和第二部件102实现水平相对位置的固定。而且，第一竖直端面101c和第三竖直端面 102b还起到限定锁止件103极限位置的作用，能避免锁止件103完全从锁止腔中滑脱出导致锁止行程或解锁行程过大影响锁止和解锁效率的问题。

具体的，如图4，该位置调整单元还可包括两组导向组件，导向组件包括设于第一部件101的水平滑道101b和沿水平滑道101b滑动的水平滑动件104，两个锁止件103分别安装于两组导向组件的水平滑动件104，从而能在两组导向组件的导向作用下水平滑动。并且，锁止件103能相对水平滑动件104竖直滑动，图示实施例中，如图5，水平滑动件104和锁止件103通过长形孔104a和穿插在长形孔104a 中的圆轴实现竖直滑动连接。

具体的，如图4，该位置调整单元还可包括连杆105，连杆105 连接两组导向组件的水平滑动件104，使两个水平滑动件104实现联动。这样，调整时，推拉连杆105即可同时带动两个锁止件103水平滑动。

并且，连杆105能相对水平滑动件104竖直滑动和绕水平轴旋转，图示实施例中，如图5，连杆105和水平滑动件104通过长形孔104a 和穿于长形孔104a的圆轴实现竖直滑动连接和可绕水平轴旋转连接。这样，在双重锁止过程中，连杆105的竖直位置和角度可适应性变化，避免出现干涉，而且，锁止后，连杆105能对两个水平滑动件104的位置加以牵制，使锁止更牢靠。

图示实施例中，如图4，水平滑动件104水平横跨过上述第一竖直端面101c，也就是说，水平滑动件104的两端分别位于上述第一竖直端面101c的两侧。水平滑动件104的一端靠近楔形锁止腔，锁止件 103连在该端。水平滑动件104的另一端远离楔形锁止腔，连杆105连在该端。这样设置，操作连杆105时操作空间比较宽敞，不会受到楔形腔的腔壁干涉。

当然，也可不设置连杆，两个水平滑动件104独立滑动，不联动。两个水平滑动件104可以各由一组驱动组件驱动，驱动组件可以是齿轮齿条组件、丝杠螺母组件等。以齿轮齿条组件为例，齿条与水平滑动件104固定连接，齿轮旋转时通过齿条带动水平滑动件104水平滑动。

以上应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.位置调整装置，其特征在于，所述位置调整装置(100)包括位置调整单元，所述位置调整单元包括：

第一部件(101)和第二部件(102)，所述第一部件(101)和所述第二部件(102)的水平相对位置固定、竖直相对位置可调，所述第一部件(101)设有第一锁止面(101a)，所述第二部件(102)设有第二锁止面(102a)，所述第一锁止面(101a)和所述第二锁止面(102a)在竖直方向上相互错开，之间形成楔形锁止腔；

锁止件(103)，所述锁止件(103)安装于所述第一部件(101)且能相对所述第一部件(101)水平滑动和竖直滑动；所述锁止件(103)相对所述第一部件(101)滑动到锁止位置时，所述锁止件(103)的两个锁止表面(103a)分别与所述第一锁止面(101a)和所述第二锁止面(102a)贴合，使所述第一部件(101)和所述第二部件(102)的竖直相对位置固定。

2.根据权利要求1所述的位置调整装置，其特征在于，相互贴合的锁止面和所述锁止表面(103a)的摩擦系数大于两者相对水平面的斜度的正切值。

3.根据权利要求2所述的位置调整装置，其特征在于，所述位置调整单元包括两个所述锁止件(103)；所述第一部件(101)设有两个所述第一锁止面(101a)，两个所述第一锁止面(101a)在竖直方向上相互错开；所述第二部件(102)设有两个所述第二锁止面(102a)，两个所述第二锁止面(102a)位于两个所述第一锁止面(101a)之间；各所述第一锁止面(101a)与不同的所述第二锁止面(102a)之间各形成一个所述楔形锁止腔。

4.根据权利要求3所述的位置调整装置，其特征在于，所述第一部件(101)的两个所述第一锁止面(101a)相对水平面斜向相反、斜度相同，所述第二部件(102)的两个所述第二锁止面(102a)相对水平面斜向相反、斜度相同，同一所述楔形锁止腔两侧的所述第一锁止面(101a)和所述第二锁止面(102a)相对水平面斜向相反、斜度相同。

5.根据权利要求3所述的位置调整装置，其特征在于，所述第一部件(101)设有第一竖直端面(101c)和第二竖直端面(101d)，所述第一部件(101)的两所述第一锁止面(101a)的一端之间形成插口，所述第二部件(102)设有座部和自所述座部的第三竖直端面(102b)凸伸出来的凸臂部，所述凸臂部远离所述座部的一端设有第四竖直端面(102c)，所述凸臂部经所述插口插于两所述第一锁止面(101a)之间，所述第三竖直端面(102b)与所述第二竖直端面(101d)抵触，所述第四竖直端面(102c)与所述第一竖直端面(101c)抵触，所述第二部件(102)的两所述第二锁止面(102a)设于所述凸臂部，所述锁止件(103)沿水平方向滑动到极限位置时与所述第一竖直端面(101c)或所述第三竖直端面(102b)抵触。

6.根据权利要求3所述的位置调整装置，其特征在于，所述位置调整单元包括两组导向组件，所述导向组件包括设于所述第一部件(101)的滑道(101b)和沿所述滑道(101b)水平滑动的水平滑动件(104)，两个所述锁止件(103)分别安装于两组所述导向组件的水平滑动件(104)且能相对所述水平滑动件(104)竖直滑动。

7.根据权利要求6所述的位置调整装置，其特征在于，所述位置调整单元包括连杆(105)，所述连杆(105)连接两组所述导向组件的水平滑动件(104)，使两个所述水平滑动件(104)实现联动，所述连杆(105)能相对所述水平滑动件(104)竖直滑动和绕水平轴旋转；或者，

所述位置调整单元包括两组驱动组件，两组所述驱动组件各自与两组所述导向组件的水平滑动件(104)连接，以驱动两个所述水平滑动件(104)独立水平滑动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的位置调整装置，其特征在于，所述位置调整装置包括多个所述位置调整单元，各所述位置调整单元的第一部件(101)一体设置，形成第一框架(A)，各所述位置调整单元的第二部件(102)一体设置，形成第二框架(B)，所述第一框架(A)嵌装在所述第二框架(B)内部。

9.准零刚度减振系统，其特征在于，所述准零刚度减振系统包括负刚度组件(200)和权利要求1-8任一项所述的位置调整装置(100)，所述负刚度组件(200)包括水平布置的负刚度弹性件(201)，所述负刚度组件(200)安装于所述位置调整装置的第一部件(101)。

10.轨道车辆的转向架，包括构架(500)和二系悬挂机构，其特征在于，所述二系悬挂机构包括正刚度组件(300)和权利要求9所述的准零刚度减振系统，所述正刚度组件(300)包括竖直布置的正刚度弹性件(301)，所述准零刚度减振系统的位置调整装置的第二部件(102)的竖直位置相对所述构架(500)固定。

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