CN115257847A - 一种自导向径向装置、转向架及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自导向径向装置、转向架及轨道车辆，该自导向径向装置包括安装本体、第一杆、第二杆和减振器；当车辆直线高速运行和低速曲线通过时，构架与轮对间相对运动速度不同，减振器的阻尼力和动态刚度有高有低，使得构架与轮对之间表现出不同的定位刚度，实现了运行稳定性及曲线通过性的平衡。

Description

一种自导向径向装置、转向架及轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种自导向径向装置、转向架及轨道车辆。

背景技术

随着轨道交通的快速发展，车辆的行驶速度越来越高，对车辆的运行性能也不断提出新的要求，要求车辆不仅在直线上具有良好的运行性能，而且在曲线上也要有良好的运行性能。

发明内容

本发明的目的为提供一种适用范围广的自导向径向装置，及具有该自导向径向装置的转向架及轨道车辆。

本发明提供一种自导向径向装置，包括安装本体、第一杆、第二杆和减振器；

所述安装本体具有转动中心，用于与环境主体配合转动联接，所述第一杆和所述第二杆分别铰接联接于所述转动中心的两侧，所述第一杆和所述第二杆朝向相反方向延伸；

所述减振器具有预定阻尼，所述减振器沿阻尼力方向的两端部其中一者铰接联接于所述安装本体除所述转动中心的其他位置，另一者具有与所述环境主体铰接的联接端部。

当转向架直线运行时，前后两轮对如发生同向摇头运动，其通过第一杆和第二杆施加在安装本体的力矩相反从而抵消，第一杆和第二杆的刚度补充一系定位刚度，同向摇头运动可被抑制；

当前后轮对如发生反向摇头运动，其通过第一杆和第二杆施加在安装本体的力矩相同，直线高速运行时构架与轮对间相对运动速度较高，减振器将产生较大的阻尼力提供与各杆相反的力矩进行抵消，且减振器动刚度较大，和第一杆和第二杆刚度串联补充一系定位刚度，反向摇头运动可被抑制。

转向架通过曲线时，前轮对相对径向线产生负的摇头角，从而产生负的横向蠕滑力，产生负的轮对横移；后轮对产生正的摇头角，从而产生正的横向蠕滑力，正的轮对横移。前轮对负的横向位移产生正的纵向蠕滑摇头力矩，使轮对趋于径向线位置；后轮对正的横向位移产生负的纵向蠕滑摇头力矩，使轮对趋于径向线位置。

低速通过小半径曲线时，构架与轮对间相对运动速度较低，减振器阻尼力和动刚度均较小，使得自导向径向装置附加的反向力矩和定位刚度较低，前后轮对可在低一系定位节点刚度条件下顺利的同步趋于径向位置。

从以上描述可知，当车辆直线高速运行和低速曲线通过时，构架与轮对间相对运动速度不同，减振器的阻尼力和动态刚度有高有低，使得构架与轮对之间表现出不同的定位刚度，实现了运行稳定性及曲线通过性的平衡。

可选的，所述第一杆和所述第二杆的另一端均为橡胶铰接联接端，所述转动中心具有与衬套配合的安装通孔；

或者/和，所述减振器的两联接端部为橡胶铰接联接端，且铰接轴均均垂直于所述转动中心的中心轴方向。

可选的，所述减振器为液压减振器；

或者/和，相邻部件之间的联接部位均通过橡胶金属硫化部件联结。

可选的，所述安装本体包括第一主体和第二主体，所述第二主体通过拐弯段与所述第一主体固定连接，所述转动中心、所述第一杆设置于所述第一主体，所述第二杆铰接于所述拐弯段，所述减振器铰接联接于所述第二主体远离所述拐弯段的自由端。

再者，本发明还提供了一种转向架，包括构架和前后两轮对，所述两轮对均安装有转臂轴箱，还包括上述任一项所述的自导向径向装置，所述自导向径向装置位于所述构架的侧梁下方，所述转动中心与所述侧梁底壁铰接联接，所述第一杆和所述第二杆的另一端分别与所述两轮对同侧的所述转臂轴箱铰接联接，所述减振器的另一端与所述构架铰接联接。

可选的，所述侧梁的底壁具有与所述转动中心同轴的安装孔，还包括衬套和销轴，所述安装本体通过所述衬套和所述销轴转动连接于所述底壁。

可选的，所述底壁还设置有加强结构，用于加强所述安装孔位置的强度。

可选的，所述转臂轴箱的转臂压盖向下延伸形成有两个支臂，两所述支臂形成铰接座，用于与所述第一杆或所述第二杆铰接联接。

可选的，所述两个支臂位于所述转臂轴箱的定位节点的下方，所述定位节点包括橡胶金属硫化部件。

此外，本发明还提供了一种轨道车辆，包括上述任一项所述的转向架。

因本发明的轨道车辆及转向架具有自导向径向装置，故轨道车辆及转向架也具有自导向径向装置的上述技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施例中转向架的三维示意图；

图2为图1所示转向架的仰视图局部示意图；

图3转向架安装自导向径向装置位置处的局部视图；

图4为图3中的局部放大图；

图5为本发明自导向径向装置和两端转臂轴箱形成机构的工作原理图；

图6为本发明转向架轮对同向运动时自导向径向装置的受力示意图；其中图中箭头表示受力方向；

图7为本发明转向架轮对反向运动时自导向径向装置的受力示意图；其中图中箭头表示受力方向；

图8为本发明转向架曲线通过示意图。

其中，图1至图8中各部件名称和附图标记之间的一一对应关系如下所示

100转向架；

10构架；101侧梁；1011底壁；11第一轮对；111第一车轴；112车轮；113第一转臂轴箱；113a定位节点、1131转臂；1132第一支臂；12第二轮对；123第二转臂轴箱；123a定位节点、1231转臂；1232第二支臂；

20自导向径向装置；1安装本体；1a转动中心；1-1第一主体；1-2第二主体；1-3拐弯段；2第一杆；21第一铰接联接点；22第三铰接联接点；3第二杆；31第二铰接联接点；32第四铰接联接点；4减振器；41第一联接节点；42第二联接节点；5衬套。

具体实施方式

不失一般性，本发明以自导向径向装置应用于转向架为例，介绍技术方案和技术效果，本领域内技术人员应当理解本发明的自导向径向装置。

需要说明的是，本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本发明一种实施例中转向架的三维示意图；图2为图1所示转向架的仰视图局部示意图；图3转向架安装自导向径向装置位置处的局部视图；图4为图3中的局部放大图；图5为本发明自导向径向装置和两端转臂轴箱形成机构的工作原理图；

图6为本发明转向架轮对同向运动时自导向径向装置的受力示意图；其中图中箭头表示受力方向；图7为本发明转向架轮对反向运动时自导向径向装置的受力示意图；其中图中箭头表示受力方向；图8为本发明转向架曲线通过示意图。其中图8中f1表示纵向蠕滑力，f2表示横向蠕滑力，L1表示第一轮对的中心轴，L2为第二轮对的中心轴，L0为过两侧转动中心所确定的直线；L3为第一侧前后两车轮确定的弧线；L4为第二侧前后两车轮确定的弧线；L5为纯滚线；L6为径向线。

本发明提供了一种转向架100，包括构架10、轮对和自导向径向装置20。

其中，构架10包括两个平行的侧梁101以及固定连接于两侧梁101之间的横梁，两侧梁沿车体长度方向延伸，各侧梁和横梁可以为箱体结构，构架10为转向架100上其他零部件的安装提供了安装基础。本文不限定构架10的具体结构。

轮对的数量为两个，沿车体长度方向前后布置，每一轮对都包括车轴、安装于车轴两端的车轮以及安装柱车轮上的轴箱。本文以轴箱为转臂轴箱为例继续介绍技术方案。转臂轴箱包括箱体，箱体的外部固定有沿车体长度方向的转臂。转臂轴箱通过定位节点与构架10弹性铰接，具体地，定位节点可以包括橡胶金属硫化部件。

为了描述技术方案的简洁，本文将转向架100的两轮对定义为第一轮对和第二轮对图1中标示出了第一轮对的车轴111、车轮112和第一转臂轴箱113，第二轮对的第二转臂轴箱123。

本发明的自导向径向装置20包括包括安装本体1、第一杆2、第二杆3和减振器4。

安装本体1具有转动中心1a，用于与环境主体配合转动联接，对于安装于转向架100环境而言，安装本体1与转向架100的构架10转动联接，转动轴平行于竖直方向，二者可以通过橡胶金属硫化部件实现转动联接，提供一定的刚度和具有一定的减振功能。本领域内技术人员应当理解，环境主体的具体结构与自导向径向装置20的应用产品有关，不局限于本文所述的构架10。

本发明中的第一杆2和第二杆3分别铰接联接于转动中心的两侧，铰接轴可以与转动中心的中心轴平行，以图1为例，第一杆2和第二杆3与安装主体的铰接轴也均沿竖直方向设置。第一杆2和第二杆3朝向相反方向延伸，从图2中可以看出第一杆2的另一端朝向第一转臂轴箱113侧延伸，第二杆3的另一端部朝向第二转臂轴箱123侧延伸，需要说明的是，此处所述的相反方向是广义的反向，并非绝对的同一直线上的反向。第一杆2的第一铰接联接点21和第二杆的第二铰接联接点31关于转动中心1a对称铰接，第一杆2的第三铰接联接点22联接第一转臂轴箱113，第二杆3的第四铰接联接点32联接第二转臂轴箱123。

其中第一铰接联接点21和第二铰接联接点31关于转动中心1a对称，第一杆2和第二杆3可以结构完全相同。

本发明中的减振器4具有预定阻尼，减振器4沿阻尼力方向的两端部其中一者铰接联接于安装本体1除转动中心的其他位置，另一者具有与环境主体铰接的联接端部。在转向架100中，减振器4的另一端部与构架10铰接连接。减振器4可以为液压减振器，其运动稳定性比较高。

本发明所提供的自导向径向装置20和两端转臂轴箱形成机构的工作原理如图5所示，从图中可以看出第一杆2、第二杆3、减振器4、安装本体1各部件的联接部位均是具有弹性阻尼刚度的。自导向径向装置20可以简化为两个杆件分别与减振器4串联后，在于转臂轴箱上的定位节点(定位节点113a和定位节点123a)并联。

请结合图6理解，当转向架100直线运行时，前后两轮对如发生同向摇头运动，其通过第一杆2和第二杆3施加在安装本体1的力矩相反从而抵消，第一杆2和第二杆3的刚度补充一系定位刚度，同向摇头运动可被抑制；

请结合图7理解，当前后轮对如发生反向摇头运动，其通过第一杆2和第二杆3施加在安装本体1的力矩相同，直线高速运行时构架10与轮对间相对运动速度较高，减振器4将产生较大的阻尼力提供与各杆相反的力矩进行抵消，且减振器4动刚度较大，其能够与第一杆2、第二杆3刚度串联补充一系定位刚度，反向摇头运动可被抑制。

请参考图8理解，转向架100通过曲线时，前轮对相对径向线产生负的摇头角，从而产生负的横向蠕滑力，产生负的轮对横移；后轮对产生正的摇头角，从而产生正的横向蠕滑力，正的轮对横移。前轮对负的横向位移产生正的纵向蠕滑摇头力矩，使轮对趋于径向线位置；后轮对正的横向位移产生负的纵向蠕滑摇头力矩，使轮对趋于径向线位置。

低速通过小半径曲线时，构架10与轮对间相对运动速度较低，减振器4阻尼力和动刚度均较小，使得自导向径向装置20附加的反向力矩和定位刚度较低，前后轮对可在低一系定位节点刚度条件下顺利的同步趋于径向位置。

从以上描述可知，当车辆直线高速运行和低速曲线通过时，构架10与轮对间相对运动速度不同，减振器4的阻尼力和动态刚度有高有低，使得构架10与轮对之间表现出不同的定位刚度，实现了运行稳定性及曲线通过性的平衡。

本发明中，第一杆2和第二杆3的另一端均铰接联接端，铰接轴可以垂直于转动中心的中心轴方向。从图中可以看出，第一杆2和第二杆3与转臂轴箱的铰接联接端的铰接轴平行于水平面，即大致沿水平方向。

当然，减振器4的两联接端部的铰接轴均垂直于转动中心的中心轴方向，即减振器4两端的铰接轴大致水平。

上述各实施例中，相邻部件之间的联接部位均通过橡胶金属硫化部件联结。即第一转臂轴箱113的定位节点113a、第二转臂轴箱123的定位节点123a、第一杆2的第一铰接联接点21和第三铰接联接点22、第二杆3的第二铰接联接点31和第四铰接联接点32、减振器4的第一联接节点41和第二联接节点42位置可以均安装有橡胶金属硫化部件。

在一种示例中，安装本体1包括第一主体1-1和第二主体1-2，第二主体1-2通过拐弯段与第一主体1-1固定连接，转动中心、第一杆2设置于第一主体1-1，第二杆3铰接于拐弯段1-3，减振器4铰接联接于第二主体1-2远离拐弯段1-3的自由端。该结构有利于自导向径向装置20结构紧凑。

为了尽量减少对当前转向架100上现有结构的更改，自导向径向装置20可以位于构架10的侧梁101下方，转动中心与侧梁101底壁1011铰接联接，第一杆2和第二杆3的另一端分别与两轮对同侧的转臂轴箱铰接联接，减振器4的另一端与构架10铰接联接。这样不影响其他部件在构架10上的安装及转臂轴箱的结构和接口，且便于整体安装和拆卸。

在一种具体示例中，侧梁101的底壁1011具有与转动中心同轴的安装孔，还包括衬套5、橡胶轴承和销轴，安装本体1通过衬套5和销轴转动连接于底壁1011，也就是说，转动中心具有与衬套5配合安装的安装通孔。衬套5的的扭转刚度比较小，当轮对发生低速摇头运动趋向径向位置时，装置所提供的阻力很小，实现轮对的小刚度定位功能。

其中，图3中仅示出了衬套5的水平板段，竖直段因与安装本体1套装未示出。

同时，橡胶轴承为橡胶弹性元件，相比传统的滑动轴承，无安装间隙，且无磨损磨耗引起的间隙增大，保证运用检修维护期间系统的安全性和可靠性。

为了提高构架10侧梁101的使用强度，底壁1011还设置有加强结构，用于加强安装孔位置的强度。加强结构可以为立板，也可以为其他结构，通过本文的记载，本领域内技术人员能够理解和实施本文的上述技术方案。

进一步地，转臂轴箱的转臂压盖向下延伸形成有两个支臂，两支臂形成铰接座，用于与第一杆2或第二杆3铰接联接。如图所示，第一转臂轴箱113具有两个第一支臂1132，两个第一支臂1132之间形成与第一杆2铰接的铰接座。第二转臂轴箱123具有第二支臂1232，两个第二支臂1232之间形成与第二杆3铰接的铰接座。该设置方式可以尽量降低转臂轴箱的改动。

从图中可以看出，第一转臂轴箱113和第二转臂轴箱123的两个支臂位于转臂轴箱的定位节点的下方，定位节点包括橡胶金属硫化部件。这样可以尽量节省空间。

此外，本发明还提供了一种轨道车辆，包括上述任一项所述的转向架100。

因本发明的轨道车辆及转向架100具有自导向径向装置20，故轨道车辆及转向架100也具有自导向径向装置20的上述技术效果。

以上对本发明所提供的一种自导向径向装置20、转向架100及轨道车辆进行了详细介绍。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 (11)

1.一种自导向径向装置，其特征在于，包括安装本体、第一杆、第二杆和减振器；

所述安装本体具有转动中心，用于与环境主体配合转动联接，所述第一杆和所述第二杆分别对称铰接联接于所述转动中心的两侧，所述第一杆和所述第二杆朝向相反方向延伸；

所述减振器具有预定阻尼，所述减振器沿阻尼力方向的两端部其中一者铰接联接于所述安装本体除所述转动中心的其他位置，另一者具有与所述环境主体铰接的联接端部。

2.如权利要求1所述的自导向径向装置，其特征在于，所述第一杆和所述第二杆的另一端均为橡胶铰接联接端，所述转动中心具有与衬套配合的安装通孔。

3.如权利要求2所述的自导向径向装置，其特征在于，所述减振器的两联接端部为橡胶铰接联接端，且铰接轴均垂直于所述转动中心的中心轴方向。

4.如权利要求1所述的自导向径向装置，其特征在于，所述减振器为液压减振器；

或者/和，相邻部件之间的联接部位均通过橡胶金属硫化部件联结。

5.如权利要求1至4任一项所述的自导向径向装置，其特征在于，所述安装本体包括第一主体和第二主体，所述第二主体通过拐弯段与所述第一主体固定连接，所述转动中心、所述第一杆设置于所述第一主体，所述第二杆铰接于所述拐弯段，所述减振器铰接联接于所述第二主体远离所述拐弯段的自由端。

6.一种转向架，包括构架和前后两轮对，所述两轮对均安装有转臂轴箱，其特征在于，还包括权利要求1至5任一项所述的自导向径向装置，所述自导向径向装置位于所述构架的侧梁下方，所述转动中心与所述侧梁底壁铰接联接，所述第一杆和所述第二杆的另一端分别与所述两轮对同侧的所述转臂轴箱铰接联接，所述减振器的另一端与所述构架铰接联接。

7.如权利要求6所述的转向架，其特征在于，所述侧梁的底壁具有与所述转动中心同轴的安装孔，还包括衬套和销轴，所述安装本体通过所述衬套和所述销轴转动连接于所述底壁。

8.如权利要求7所述的转向架，其特征在于，所述底壁还设置有加强结构，用于加强所述安装孔位置的强度。

9.如权利要求6至8任一项所述的转向架，其特征在于，所述转臂轴箱的转臂压盖向下延伸形成有两个支臂，两所述支臂形成铰接座，用于与所述第一杆或所述第二杆铰接联接。

10.如权利要求9所述的转向架，其特征在于，所述两个支臂位于所述转臂轴箱的定位节点的下方，所述定位节点包括橡胶金属硫化部件。

11.一种轨道车辆，其特征在于，包括权利要求6至10任一项所述的转向架。

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