CN1150406A - 有角度控制器的联接机构 - Google Patents

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Abstract

设计了带有角度调节器的连接件用于其间用自承重中间组件车辆(C)相连的前组件车辆(A)和后组件车辆(B)组成的双组件车辆组。组件(A)与(B)相对于组件(C)的角度分别为α角和β角，中间组件(C)通过两个转动铰节(D)和(E)铰接在(A)和(B)上。该装置包括由带凸轮的调节器(I)控制的偏向器H加以延伸的斜杆(F)，为的是按照角β随角α变动，同时具有在由过渡区给每个端部加以限定的小斜率中间区的角度调节规律，来调节摆动偏离。本发明对于城市公共交通的铰接车辆组的建造者具有意义。

Description

有角度控制器的联接机构
本发明涉及在两个组件车辆之间通过一个用轴连接的中间承重组件将两个相邻的车辆组件联在一起的具有角度调节器的联接机构，通过它构成了一个车辆组。
由多个组件车辆或串联的车辆组成的铰接车队，在转弯时的理想状态是它们具有中间组件的铰接，而且在各组件之间的角度偏差规律是，其轴线应永远指向转弯的中心。
通过具有辐射状轴的车辆就可应用于此特征。
此特性对于城市交通是有意义的，因为它能在最小的曲线状地面上保证动力学的操纵。
但是，对于用一个处于中间位置的中间组件将许多组件串联而组成的铰接车队来说，这个特性显示出了缺点，就是在多少具有明显横向偏差的曲线出口处，表现出或多或少的弯弯曲曲的状态。
其每个组件车辆与相邻的组件是通过由一根轴支撑而通过一根铰接轴与相邻两个组件相连的中间组件铰接而成的车队就是如此，这种中间组件上，作为一种补充的动力学制约，它具有一个硬的斜连杆，它在两个相继的组件车辆之间，通过一个球形铰连接机构，直接连在每个组件车辆的一端。
尽管有硬的斜连杆，这种铰接车队还具有许多相当大的缺点，因此导致出现本发明。
首先，对这种铰接车辆组合可直接观察到，或在一定速度下观察到有损于行车安全的弯曲摆动。
其次，这种中间组件的铰合连接方式的纯动力学表现，在曲线的末端，特别是在转弯的外扫过部分会引起呈之字状的偏离，在一定条件下，这会超过许可限度。
通过制止轴铰接的轴的运动，比如前组件的铰节，使之处于牵引车+拖动车的布局，可以克服第一个缺点。由实践我们认识到，这种联接方式提高了稳定的活力，直至达到所许可的最大运行速度。
从机械上看，这种制约导致在大转弯时在更不合算的土地上进行操纵。
因而，正如在前面所指出的，为了运送旅客，当前城市的交通需要的弯曲的路线上占用最少的土地进行操纵。
这些合并的需要使行城市中运送旅客的铰接车组在弯道上无法打算只采用前述的排斥铰接的技术，因为那种技术无法保证在整个行程内进行最少的操纵。
本发明的目的是同时克服上述的在直线轨道上达到某一速度的不稳定和在弯道末端的横向偏向这两个缺点，使之车辆的表现能满足需要及在城市环境下公共运输的管理规范。
本发明对于在相继的两个组件车辆中间，用一个自承重原动或拖动的中间组件车辆将它们两个联在一起的复合铰接连接件做了一般的完善。
此种一般的完善应用于这样一种铰接连接件，即在相互分开的一个前组件车辆和一个后组件车辆之间有一个中间组件车辆，它们都通过轴铰接与此中组件相连，其特征在于，通过中间组件车辆和轴铰接的铰接连接件是由位于直线方向两侧中心处的不大敏感区的角度校正连杆来完成的，这样就可以由后车辆的方向来控制前面车辆的方向。
本发明的其它技术特征和优点在下面的叙述和附图中将十分清楚，此叙述完全是举例的性质，在图中：
图1是在两辆相继的组件车辆之间的铰接连接件动作整体的平面视图；
图2是表示一个凸轮方案及其外形的一般状态的平面视图；
图3是角α和β的定义图；
图4、5和6是相当于凸轮真实形状或缝隙及指状随动件的铰接连接件的平面视图；
图7、8和9表示出由三辆组件车形成的呈直线状的列车平面视图和每个中间组件铰接连接件的详图；
图10～14以平面的连续视图的方式表示凸轮的工作机理以及不同的α与β角方案。
图15是一个曲线的例子，它表明角度α与β大小之间的一种依存关系。
本发明应用于在多个组件车辆之间由复合中间组件铰合件将它们连接而形成的铰合车辆组。这种复合中间组件铰合件主要包括在前组件车辆A与后组件车辆B之间的一个自承重中间组件车辆C，它分别通过垂直轴线的前轴D和后轴E的铰接而彼此与组件车辆A和B铰合在一起。
本发明具体应用于这样一种复合中间组件铰合件，它还具有一个刚性斜连杆，在其两端分别铰合在组件车辆A与B上，构成了一个铰接车辆组合的一个单元。
按照本发明通过中间组件C在组件车辆A和B之间进行铰合的角度校正连接件在一般意义上是有创造性的，这包括在前组件车辆A和后组件车辆B之间设计一个角度校正连接件，它在前组件车辆A与中间组件之间形成一个角度β(见图3)，根据一定的角度偏转规律，它与在中间组件C与后组件车辆B之间形成的角α有关(见图3)。这个规律具有一个有稍许倾斜或者为0的中间区，为的是让α角的值小于预见确定的值，中间区服从α角与β角的依存关系，其结果是使组件车辆的摆动减轻。
如同复合铰接连接件在呈直线状的牵引+拖车模式那样，即在前铰节D被卡死或塞住那样，一切都可不考虑，这时前组件和中间组件之间的刚性连接被限制在角度限制值以内，超过这个值，角度β就成为转弯角度的递增函数。
这个对角度变化不大敏感的区域相当于车辆组在所述的牵引+拖车模式和所述处于受控偏离的其它模式之间的行为变化。
从结构上讲，铰合线D-E是一段定长为d的直线。
正如在前面已经指出过的，这类连接件在弯道末端时需要一种角度校正，适合于抵消在本发明所适用的各种复合铰接车辆上存在的由中间组件铰合连接的特性所导致的摆动行为。
一般说来，按照本发明的调节链在组件车辆A和代表调节装置G的方框之间包括一个比如斜的刚性连杆F，该G装置可以根据组件车辆相对于组件车辆C的方向来改变组件车辆A相对于组件车辆C的角度方向。
装置G是一个纯机械型的装置，这就是说受机械指令，但也完全可以由传感器或各种其它特定的指令系统由计算机来操纵。
如果复合中组件铰节只包含在本发明中预告知道的装置，其功能是调整在转弯时组件车辆所具有的方向位置，特别是在弯道的末端。
图1的一般示意图，其目的是强调本发明的一般特征。
一般说来，装置G是一个角度调整器，它能改变车的状态，更具体说是改变组件车辆A相对于组件车辆C的显示状况，这可以是根据组件B相对于组件C的方向位置来调整β角，也可以是在弯道上及在弯道末端调整α角。导向指令通过存在于前组件A和装置G之间的斜连杆，或角度传感器或各种其它用来提供有关α角度信息的机构来传递。
此信息来源于连接前组件A和装置G的刚性斜连杆F，按照一个特定的实施方案，它能影响经过其端点与之相连的提升杆的形状。
该调整器G包括两个组件，一个是偏向装置H，一个是与之相连的调节器I。
偏向器H通过连杆F铰接在前组件A上，它能保证角度方向指令向此组件进行机械传送，它是活动的，并与调节器I协同动作。
调节器I连在后组件B上。它规定了角度调整的规律。它在铰合的角度调整连接件中，作为角度均衡的操纵装置而起作用，为的是改变β角，使得在弯道的末端，通过在对右转如同左转一样的小角度转弯不大敏感的中间区内角度一致的适当的规律来更好地抵消摆动偏离趋势。
根据转弯运动角度值的不同，中间组件铰合复合连接件有两种操作模式：
对于后组件B相对于组件C的角度α是小角度的牵引车+拖车模式，在此模式中，当后组件B相对于中间组件C的运动不受约束时，则相当于β角的中间组件C的轴相对于前组件A的运动几乎被抵消。
对于后组件B相对于组件C的角度偏离更大时的操纵模式，在此模式中，中间组件C的轴相对于前组件A的运动随着角度α及由它进行的控制而变化。
如同在图15上所见到的，根据在中心区末端的转换区来实施两种模式的转变。
现在将藉助于几个机械实施方案的详细说明，  以其特定的方法来说明本发明。
首先参见图2、4和5。
调整链一般首先包括传递方向控制的铰接斜杆F，它铰接装在连接于前组件A本体上的前铰接点J和固着于偏向器H上的铰接点K之间，H绕着由中间组件C支撑的竖直轴L转动，由于对称的原因，轴线与铰节D和E之间的连线相交。
偏向器H是通过至少一个活动元件与调节器相接触的，与斜杆F铰接在一起的一个摆动组件，而该活动元件沿着导轨轨迹活动。
首先可涉及到的是围绕着轴线L转动的旋转件，其外形为一个三角形，在三角形底边上装有转动装置，比如说滚轮2和3，它们沿着调节器I的传动边4移动，并通过M点和N点与其接触并支撑在固着于组件B底盘上的控制装置6的轮廓5上，而组件B对转动装置产生影响(见图5)。
偏向器H也可由一个铰合组件7构成，它首先由一个简单的围绕摆轴L转动的杆8组成，其端点之一铰接在传动斜杆F的端点K上，而其另外一端则支撑着一个滚动装置，例如滚轮9。装在绕轴线L的轴上转动的辅助杆10保证完成摆轴L和也是通过滚轮11的形式实现的另一个滚动装置之间的连接。滚轮9和11也通过M和N接触地支撑在控制构件6的轮廓边缘5上。
为了避免在这个连接件上的超静定特性，要通过如图2所示的弹簧12将这两个杆连在一起，以保证滚轮的稳定接触。
在所介绍的实施方案中实施的调节器I呈凸轮13或导槽14的形状，其主体都固着在后组件B上(见图2、4、5和6)。
当此车组具有许多中间组件时，根据凸轮相对于铰接车组的位置不同，其轮廓的技术形状的一般状况会有不同。
对于双滚轮型方向控制器，这种凸轮的基本对称的轮廓5由15和16两部分组成。这块型材的中间部分17具有一块中间凹进部分18，它多少明显地呈多少叉开的V字形。两个半块15和16在对着凸轮13的每个端部依次具有上行的斜坡19和20，然后经过圆弧部分21和22，接着适当轮廓的开放区23和24，比如25和26是和中间凹陷部分18在同一方向转过的凹面，或如图8或图9所示的斜坡27和28。
呈圆弧状左右边的每一部分都沿着圆29和30的弧延伸。这两段圆弧是一样的，对中于一个铰合的中心E。在图2中这部分用粗线表示，并用箭头予以体现。
根据要得到的特写控制规律不同，此凸轮的轮廓外形可以不同。
凸轮的外形将改变着以同样的般方式铰接车辆组中中间组件与其它组件的连接方式。实际上，由于各组件之间的各自相互作用。为了防止摆动，因而角度间的变化规律应使凸轮或者在机械上与之相当的器件的外轮廓彼此将是不同的，这点可在图7、8和9中看到，在这些图上显示了凸轮的不同轮廓形状。
在图6上表示的实施方案由与凸轮功能相当的机件构成。
按照这个实施方案，偏向器H是一个可绕垂直轴L转动的平板31，在调节器I的作用下，它与D-E连线交于32。
此平板在其自由端有一个与其平面垂直的纵元件，例如一个指状追踪销33，
这是一种轴状突起或者其它作用相当可以追踪导轨的装置在此案例中，调节器I是一个引导装置，比如说是一种滑槽，它有一个缝34，而指状追踪销沿着它移动。此缝34开在固着于后组件车辆B的底盘上的一块水平板上。这个缝的轮廓形状与凸轮轮廓5的基本对称的两半15或16中的一半，比如左一半相当。
这里也有中间凹入部分18的缝35，及圆弧37的弧线部分36，它们都与凸轮相同样的中心。
现在参考图3，定义角β为转轴D-E的铰接刚性连杆和前组件A的轴线之间的夹角。而定义角α为转轴D-E的铰接刚性连杆与后组件B的轴线之间的夹角。
角度β和α也分别相当于前组件A与中间组件C及后组件B与中间组件C的斜度。这个状况也表现于图3。
按照本发明，角度β与角度α有如下函数关系：
如果α1≤α≤α2，则β＝0  或逐渐减小的值，
如果α≥α2或α≤α1 则β＝f(α)
而且优选在绝对值上α1＝α2。
因此，此函数有一个为0值或小值的中间区38，处于在α1和α2两个值中间的小斜度区(见图15)，在其两端还各有一个过渡区39和40。
由斜杆F、偏向器H和调节器I组成的机械联接使得能实现这样一种规律，根据凸轮的轮廓来决定α1和α2超出值的限度值和角度函数。
为此，此凸轮具有如上所述的由两个基本对称的半部分组成的基本对称的一般轮廓。使用只有半部分的轮廓能得到同样的效果(图6)
在此图上我们很容易地理解，连杆F的推拉初级运动，即相当于α角的最初的角度将不会或很少改变β角。在此情况下，角度的偏差运动类似于牵引+拖车类型的连接，这时组件车辆A和C构成了牵引车，而组件B成为拖车。
实际上，在其圆弧中心相当于部分用虚线表示的铰节E的转动中心，而其外形为沿着上述圆弧呈弧线状的凸轮轮廓的整个边缘上，由于滚轮M和N在其中心相当于组件B的转动中心即铰节E的部分圆上滚动就表现出绕轴转动。对于更大的倾斜度，则一对滚轮偏离更多，达到下面的状况，一边可达到凸轮轮廓的端部，另一边可达中间凹陷部，这样就根据所希望的规律改变了α角的角度(见图10～14)。
在图6所显示的实施方案中可以看到，缝隙轮廓的这部分弧线相当于小角值的牵引+拖车模式。
偏向器的滚轮在轨迹这段圆弧上的微小运动对改变前组件A相对于中间组件C的方向没有任何能动作用。这样，与凸轮轮廓的圆弧部分的长短直接有联系的小角度变化幅度的基础上就把控制信号给抵消了。如同将转轴D的铰节卡死了一样，就都不用深究了。
如果α角增大，凸轮机制就导致横式的变化。滚轮超过每个圆弧区，滚到了适用于改变β角的工作轨迹部分，这时根据适当的规律，给出与β有关系的α角，这就限制了的弯道未端的横向摆动。
按照一种制订的实施方案，斜杆可以当作在本发明范围外的补充操作模式下工作。这时，可涉及处于双操作模式下的连杆，一方面，它仍有固定的长度，本发明的调整装置处于工作状态，而在另一方面，长度是可变的，列车由其它的装置导向，这时类似的调整器没有工作。通过让所述杆成为自由的或刚性的指令可以从一种模式直接过渡到另一模式。

Claims (26)

1、被一个以轴支持的中间组件车辆C分隔开的一个前组件车辆A和另一个后组件车辆B这两个组件车辆之间的铰接复合连接件；在该连接件中每个组件车辆的每一端通过分别位于组件A和B上的轴铰节D和E铰合在一起；在该连接件中，前组件车辆A与中间组件车辆C在它们之间形成角度β，而中间组件C与后组件车辆B在它们之间形成角度α，该连接件的特征在于，该铰接复合连接件通过一个角度调节链而成为完备，其调节规律有一个在中心两个方向的直线都不太敏感的区域(38)，藉此可由后组件车辆B的方向来控制前组件车辆A的方向。
2、按照权利要求1的有角度调节器的连接件，其特征在于，该角度调节规律使β角随α角而变化。
3、按照权利要求1或2的有角度调节器的连接件，其特征在于，该角度调节器支持在中间组件车辆C上。
4、按照权利要求1、2或3的有角度调节器的连接件，其特征在于，对中心不太敏感的区域是一个0斜率区。
5、按照前述各项权利要求中任意一项的有角度调节器的连接件，其特征在于，该中间区(38)在两端被过渡区(39)和(40)所限定。
6、按照前述各项权利要求中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该角度调节器包括一个斜杆F、一个装在两个组件车辆之一上面，并受装在另一个组件车辆上面的调节器I控制的偏向器H。
7、按照权利要求6的带角度调节器的连接件，其特征在于，该调节器I固定在后组件车辆B上面。
8、按照前述权利要求6或7中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该偏向器H是一个围绕转动轴线L转动并与调节器I的控制装置协同动作的铰接摆动组件。
9、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该转动轴L的轴线放在中间组件车辆上并与D-E的连接线相交。
10、按照权利要求8的带角度调节器的连接件，其特征在于，该偏向器H的传动装置是一个铰接装在组件车辆A和调节器H的转动铰合组件之间的控制斜杆F。
11、按照权利要求8的带角度调节器的连接件，其特征在于，此调节器I是一个凸轮(13)和凸轮(13)轮廓(5)的控制装置。
12、按照权利要求8的带角度调节器的连接件，其特征在于，该铰接摆动组件是三角形的。
13、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该三角形铰接摆动组件是一个三角形的板。
14、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该摆动板通过滚动机构(2，3)沿着凸轮(5)的轮廓上移动。
15、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该滚动机构(2，3)装备在摆动板底部的角上，其顶部是与斜杆F顶端的铰接点K。
 16、按照权利要求11的带角度调节器的连接件，其特征在于，该凸轮(13)轮廓(5)具有基本对称的两个半部(15，16)，它们被一般呈V形的中间凹陷部分(18)分隔开，每个半部(15，16)依次具有向着端点的中间凹陷部分(18)、斜率增大部分(19，20)和圆弧状部分(21，22)。
17、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该形成圆弧的部分(21，22)具有和相邻的轴铰节E相同的中心。
18、按照前述权利要求14～17中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该凸轮(13)的轮廓(5)对于中间组件车辆连接件到由多个组件车辆形成的铰接车辆组都是不同的。
19、按照前述权利要求6～18中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，铰接在组件车辆上的斜杆F的一端被铰按在固定于所述组件车辆上的部分轴形铰节体上。
20、按照前述权利要求中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该偏向器H由铰接于绕转动轴L的轴杆(8)和也装在绕轴L转动的辅助杆(10)组成。
21、按照前述权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，在转动杆(8)的一端装有一个滚动装置(9)，而另一端铰接于传动斜杆F的铰接端K上。
22、按照权利要求20或21中之一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该转动杆(8)和辅助杆(10)由弹簧(12)处于闭合的弹性恢复状态。
23、按照权利要求1～10的带角度调节器的连接件，其特征在于，该偏向器H是一个具有沿着在操作着的形状的导轨而动的追踪元件的转动板(31)。
24、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该导轨是一个缝隙(34)，追踪文件是一个装在偏向器H上的指状轴(33)。
25、按照前述各项权利要求的带角度调节器的连接件，其特征在于，该导轨轮廓是凸轮(13)轮廓(5)的基本对称的两个半部之一。
26、按照前述各项权利要求中任意一项的带角度调节器的连接件，其特征在于，该斜杆是一个伸缩式的杆，当其长度控制为闭塞状态时，就使角度调节连接件发生作用。
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