CN204801814U - 一种铁路车辆及其关节连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铁路车辆及其关节连接器，具有较高的使用可靠性。所述关节连接器包括具有安装腔的凹关节和以后端铰接在所述安装腔内的凸关节，还包括上挡块和下挡块，两者均固定在所述安装腔内，并分别处于所述安装腔的前端的上下两侧；所述上挡块和所述下挡块的后端面均为能够与所述凸关节配合的球面。在拉伸载荷传递过程中，凸关节将拉伸载荷作用于上挡块和下挡块，进而通过上挡块和下挡块向前拉动凹关节，进而将拉伸载荷传递至凹关节；可见，上挡块和下挡块能够对拉伸载荷进行合理分配，然后由上下两侧传递至凹关节，使得上挡块、下挡块以及凹关节的受力较为均匀，能够有效避免应力集中，从而提高关节连接器的可靠性。

Description

一种铁路车辆及其关节连接器

技术领域

本实用新型涉及铁路车辆技术领域，特别是涉及一种用于铁路车辆及其关节连接器。

背景技术

关节连接器为一种车辆间的连接装置，用于连接相邻车辆，对于铁路车辆，关节连接器的使用使得相邻车辆可以共同支承在一个转向架上，从而节省转向架数量，降低列车质量。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的关节连接器结构。

该关节连接器(美国ASF公司提供的一种关节连接器)，包括凸关节10、凹关节20、主销30、中心销40、销轴块50、从板60、楔块70、球环80和球座90等。

凸关节10朝向凹关节20的一端形成连接端，凹关节20具有用于容置所述连接端的安装腔201；当凸关节10的连接端置入凹关节20的安装腔201后，能够通过主销30贯穿所述凸关节10和凹关节20，以实现两者的连接；主销30在垂向上延伸，以使得凸关节10和凹关节20能够绕主销30在转动。同时，在凸关节10的连接端还设有安装孔，安装孔为半球形的孔状结构，主销30能够贯穿所述安装孔，并通过挤压安装的销轴块50实现主销30与安装孔的紧密配合；主销30的下端还连接有中心销40，中心销40与主销30同轴设置，且直径小于主销30，通过中心销40可以贯穿凹关节20的下端面。

详细地，销轴块50上带有销轴块弹簧，使得销轴块50能够挤压安装在凸关节10的安装孔内，与主销30配合实现拉伸载荷的传递；此时，凸关节10的安装孔与销轴块50的配合面构成第一转动副。凹关节20在其安装腔201的底部还设有球环80和球座90，在垂向上，球环80与球座90夹装在凸关节10与凹关节20之间，用于传递车辆的垂向载荷；球环80与球座90的配合面形成第二转动副。凸关节10与凹关节20之间还设有从板60和楔块70，从板60与凸关节10的连接端配合，楔块70插装在从板60与凹关节20之间，楔块70的作用是在纵向磨耗发生后自动下落，以消除凸关节10与凹关节20之间的纵向间隙，从板60和楔块70用于传递压缩载荷；凸关节10与从板60之间的配合面构成第三转动副。

组装时，可以首先将销轴块50挤压安装在凸关节10的安装孔内；然后，将球环80和球座90放置在凹关节20的安装腔201的底部；接着，放入楔块70，并用专用的撬棍将楔块70向上顶起；再放入从板60，将凸关节10推入凹关节20的安装腔201内，并顶紧从板60和楔块70；最后，可以安装中心销40、主销30和固定销，抽出撬棍。

上述关节连接器的工作原理如下：

1、转动功能：如上所述，凸关节10与从板60之间、凸关节10与销轴块50之间、球环80与球座90之间的三对配合面构成了三个转动副，实现了关节连接器的水平、侧向和垂向转动。

2、力的传递：关节连接器主要传递车辆之间的拉伸载荷、压缩载荷和垂向载荷，传递路径如下：

拉伸载荷：凸关节10→销轴块50→主销30→凹关节20；

压缩载荷：凸关节10→从板60→楔块70→凹关节20；

垂向载荷：凸关节10→球环80→球座90→凹关节20。

在上述关节连接器中，主销30仅在拉伸载荷传递过程中受力，但是，在整个力的传递过程中，主销30仍然是强度储备最低的部件，尤其在主销30与凸关节10的连接处、以及主销30与凹关节20的连接处容易产生应力集中，影响关节连接器的可靠性。

因此，亟需针对上述技术问题，提供一种具有更高可靠性的铁路车辆的关节连接器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种铁路车辆及其关节连接器，具有较高的使用可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种铁路车辆的关节连接器，包括具有安装腔的凹关节和以后端铰接在所述安装腔内的凸关节，还包括上挡块和下挡块，两者均固定在所述安装腔内，并分别处于所述安装腔的前端的上下两侧；所述上挡块和所述下挡块的后端面均为能够与所述凸关节配合的球面。

采用本实用新型的关节连接器，在拉伸载荷传递过程中，凸关节将拉伸载荷作用于上挡块和下挡块，进而通过上挡块和下挡块向前拉动凹关节，进而将拉伸载荷传递至凹关节；与现有技术中采用牵引销实现拉伸载荷传递的形式相比，本实用新型的上挡块和下挡块能够对拉伸载荷进行合理分配，然后由上下两侧传递至凹关节，使得上挡块、下挡块以及凹关节的受力较为均匀，能够有效避免应力集中，从而提高关节连接器的可靠性。

可选地，所述安装腔在其底壁的前端形成安装槽，所述下挡块的下部固定安装在所述安装槽内，所述下挡块的上部能够伸出所述安装槽，以便上部的后端面形成与所述凸关节配合的球面。

可选地，所述安装槽的前端壁高于其后端壁，并隔挡在所述下挡块的前端。

可选地，所述上挡块的左右两侧具有向后突出设置的连接部，所述安装腔以其顶壁的左右两侧向内突出形成固定部，所述连接部与所述固定部可拆卸连接。

可选地，所述安装腔在其顶壁的前端设有隔挡部，所述上挡块的前端抵接于所述隔挡部。

可选地，还包括防尘盖，所述安装腔的顶壁具有用于安装所述上挡块的安装豁口，所述防尘盖封盖在所述安装豁口上。

可选地，还包括从板和楔块，所述从板的前端面为与所述凸关节的后端面配合的球面；所述楔块楔入所述从板与所述安装腔的后端壁之间的间隙中。

可选地，还包括推力关节轴承，所述推力关节轴承安装在所述安装腔的底部，并以其顶面支撑所述凸关节的底面。

可选地，所述凹关节在与所述楔块的底部对应的位置还设有磨耗指示孔。

本实用新型还提供一种铁路车辆，包括多节车体，相邻的所述车体之间通过关节连接器连接，所述关节连接器为上述任一项所述的关节连接器。

由于本实用新型的铁路车辆包括上述任一项所述的关节连接器，故上述任一项关节连接器所产生的技术效果均适用于本实用新型的铁路车辆，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的关节连接器结构；

图2为本实用新型所提供关节连接器在一种具体实施方式中的剖面结构示意图；

图3为本实用新型所提供关节连接器在一种具体实施方式中俯视状态下的结构示意图；

图4为本实用新型所提供关节连接器的下挡块4在一种具体实施方式中的正面结构示意图；

图5为图4所示下挡块4的侧视图；

图6为本实用新型所提供关节连接器的上挡块3在一种具体实施方式中的正面结构示意图；

图7为图6所示上挡块3的侧视图；

图8为本实用新型所提供关节连接器的凹关节1在一种具体实施方式中的剖面结构示意图；

图9为图8所示凹关节1的俯视图。

图1中：

凸关节10、凹关节20、安装腔201、主销30、中心销40、销轴块50、从板60、楔块70、球环80、球座90；

图2-9中：

凹关节1、安装腔11、安装槽12、固定部13、隔挡部14、安装豁口15、磨耗指示孔16、凸关节2、上挡块3、连接部31、下挡块4、防尘盖5、从板6、楔块7、推力关节轴承8。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种铁路车辆及其关节连接器，具有较高的使用可靠性。

本实用新型的关节连接器属于一种车辆连接装置，用于连接前后相邻的车体并传递作用力，所述作用力包括拉伸载荷、压缩载荷以及垂向载荷，所述拉伸载荷和压缩载荷均作用于前后方向。

本文所述的前后、上下、左右等方位均以铁路车辆为参照，以与铁路车辆行驶方向平行的方向为纵向，在纵向上，行驶方向所指向的方向为前，与行驶方向相背的方向为后；在平行于铁路车辆运行轨道面的平面内，垂直于纵向的方向为横向，在横向上，沿行驶方向看，处于左手边的方向为左，处于右手边的方向为右；以垂直于铁路车辆运行轨道面的方向为垂向，在垂向上，靠近轨道面的方向为下，远离轨道面的方向为上。

以下结合附图，对本实用新型的关节连接器进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本实用新型的技术方案。

如图2和图3所示，本实用新型提供了一种铁路车辆的关节连接器，包括凸关节2和凹关节1，凹关节1具有安装腔11，以凸关节2处于凹关节1的前方为例，凸关节2的后端形成连接端，并能够伸入凹关节1的安装腔11内，此时，凸关节2以其后端与凹关节1铰接，以实现作用力的传递，并保持铁路车辆行驶过程中的转动能力。同时，凸关节2与凹关节1之间的铰接可以为球铰接，或者，两者至少存在半个球面的接触面，从而给予车辆在各方向上一定的转动自由度，以满足车辆的正常行驶需求。

本实用新型的关节连接器还包括上挡块3和下挡块4，两者均固定在安装腔11内，其中，上挡块3处于安装腔11前端的上侧，下挡块4处于安装腔11前端的下侧；上挡块3和下挡块4的后端面均为球面，且两者的后端面处于同一球面内，并能够与凸关节2的前端面形成球面配合；当凸关节2以其后端伸入安装腔11内时，上挡块3和下挡块4的后端面正对凸关节2的前端面，从而与凸关节2形成球面配合。可见，由于上挡块3和下挡块4的后端面与凸关节2形成球面配合，即上挡块3与凸关节2之间、下挡块4与凸关节2之间均形成转动副，以实现关节连接器在水平、侧向以及垂向的转动。

更为重要的是，在拉伸载荷的传递过程中，凸关节2能够向前抵顶上挡块3和下挡块4，进而经由上挡块3和下挡块4将拉伸载荷传递至凹关节1；与现有技术中通过销轴传递拉伸载荷相比，本实用新型可以通过上挡块3和下挡块4均匀地分担拉伸载荷，从而可以有效避免应力集中，提高了凹关节1和凸关节2的连接可靠性。再者，上挡块3和下挡块4均可以采用铸造、锻造以及机械加工的方式生产，成本较低且易于制造。

上挡块3和下挡块4均可以采用可拆卸的连接方式固定在所述安装腔11内，以便于实现关节连接器的组装和拆卸。

为实现下挡块4的安装，本实用新型中，安装腔11可以在其底壁的前端设置安装槽12，则下挡块4的下部可以固定安装在所述安装槽12内，下挡块4的上部可以伸出安装槽12，以便下挡块4以其上部的后端面与凸关节2的前端面配合，形成能够与凸关节2配合的球面。

安装槽12具体可以为矩形槽，下挡块4的下部可以设置为类似矩形的结构，以便下挡块4以其下部嵌入所述安装槽12内，实现与凹关节1的固定安装。当然，安装槽12的结构形式多样，不限于矩形槽，本领域技术人员可以根据需要设置下挡块4的结构，也可以相应的调整安装槽12的结构。

安装槽12的前端壁可以高于其后端壁，如图2所示，当下挡块4插入安装槽12内时，安装槽12的前端壁可以隔挡在下挡块4的前端，从而对下挡块4提供一个隔挡力。在拉伸载荷传递过程中，凸关节2向前推动下挡块4，使得下挡块4的前端面抵顶安装槽12的前端壁，进而将拉伸载荷传递至凹关节1。可见，安装槽12采用前高后低的结构设置，一方面能够满足下挡块4与凸关节2的连接需求；另一方面，在拉伸载荷的传递过程中，安装槽12的前端壁能够对下挡块4进行隔挡，提高了拉伸载荷传递的可靠性，且能够避免应力集中。

请结合图4和图5，还可以将下挡块4上部的后端加工形成台阶面，以便下挡块4以其上部的后端压装在安装槽12后端壁的上端面上。尤其是，下挡块4的结构可以与安装槽12配合，一方面可以提高下挡块4与安装槽12的连接可靠性，另一方面可以通过安装槽12的上端面辅助实现下挡块4的定位，在安装槽12采用前高后低的结构时效果更佳。

下挡块4的结构可以根据安装腔11的设置以及凸关节2的安装与连接需求进行具体设置。例如，下挡块4可以其中部的顶面形成球面，以便下挡块4以其中部与凸关节2配合；下挡块4的顶面可以倾斜设置，如图4和图5所示，下挡块4的顶面可以由前至后向上倾斜，以便于实现凸关节2的安装。下挡块4与安装槽12可以采用插装等可拆卸的连接方式，也可以采用其他固定连接方式，例如铆接。

请进一步参考图6-8，上挡块3与凹关节1也可以采用可拆卸的连接方式连接。详细地，可以在上挡块3的左右两侧设置连接部31，连接部31由上挡块3的后端向后突出设置，如图6和图7所示；安装腔11可以在其顶壁上设置固定部13，如图8所示，安装腔11可以其顶壁的左右两侧向内突出，以形成所述固定部13；此时，上挡块3可以其两侧的连接部31与所述固定部13对应，并与固定部13可拆卸连接。

所述连接部31与固定部13可以采用销轴连接或螺栓连接等可拆卸的连接方式，此时，可以在连接部31和固定部13对应的位置设置连接孔，然后通过销轴或螺栓等连接件将上挡块3固定安装在安装腔11内。

如图8所示，还可以在凹关节1前端的上侧设置隔挡部14，以便与上挡块3进行隔挡。具体地，可以安装腔11的顶壁前端向下弯折，以形成所述隔挡部14，当上挡块3安装完成后，所述隔挡部14隔挡在上挡块3的前端，使得上挡块3的前端抵接于所述隔挡部14。隔挡部14的设置可以辅助实现上挡块3的定位，尤其能够通过隔挡部14向凹关节1传递拉伸载荷，防止仅通过所述固定部13和连接部31实现载荷传递，进而避免应力集中。

如图6和图7所示，上挡块3也可以类比下挡块4的结构进行具体设置。例如，上挡块3的底面可以由前至后向下倾斜；上挡块3也可以其中部的底面与凸关节2配合，形成与凸关节2配合的球面；上挡块3与下挡块4均可以其中部凹进，以便于实现凸关节2的安装。

请进一步结合图9，如图9所示，本实用新型的凹关节1中，可以在凹关节1的顶壁设置安装豁口15，具体可以在安装腔11的顶壁前端设置所述安装豁口15，以便实现上挡块3的安装。此时，本实用新型还可以设置防尘盖5，防尘盖5可以封盖在所述安装豁口15上，如图3所示，即当完成上挡块3的组装后，可以盖上防尘盖5，以便将所述安装腔11的顶部封闭，避免落入灰尘或者杂物。

在上述基础上，本实用新型的关节连接器还可以包括从板6和楔块7，以实现压缩载荷的传递。如图2所示，从板6的前端面可以与凸关节2的后端面配合，具体可以设置为相互配合的球面；楔块7可以楔入从板6的后端面与安装腔11的后端壁之间的间隙中，以补偿纵向间隙。

如图2和图9所示，本实用新型的关节连接器存在多个摩擦副，则在使用过程中必然存在磨耗，故可以采用上述楔块7补充纵向间隙。相应地，本实用新型的凹关节1还可以设置磨耗指示孔16，磨耗指示孔16可以设置在与楔块7的底部对应的位置，具体可以为贯穿凹关节1侧壁的通孔，以观察磨耗情况。

本实用新型还可以设置推力关节轴承8，以实现垂向载荷的传递。如图2所示，推力关节轴承8可以安装在安装腔11的底部，并可以其顶面支撑凸关节2的底面。具体可以在安装腔11的底壁上设置推力关节轴承8的轴承安装孔，所述轴承安装孔可以处于下挡块4的安装槽12的后方，可以紧邻所述安装槽12设置，也可以共用安装槽12的后端面，即安装槽12的后端面可以作为轴承安装孔的前端面；然后，可以安装槽12的后端面为参照设置与所述推力关节轴承8配合的轴承安装孔，进而实现推力关节轴承8的安装。

采用上述结构时，本申请关节连接器的工作原理如下：

1、转动功能：凸关节2与从板6之间、凸关节2与上挡块3之间、凸关节2与下挡块4之间、推力关节轴承8的内圈与外圈之间形成了四个转动副，进而实现了关节连接器的水平、侧向和垂向转动。

2、力的传递：

拉伸载荷：凸关节2→上挡块3、下挡块4→凹关节1；

压缩载荷：凸关节2→从板6→楔块7→凹关节1；

垂向载荷：凸关节2→推力关节轴承8的内圈→推力关节轴承8的外圈→凹关节1。

由力的传递路径可以看出，本实用新型的关节连接器中，上挡块3和下挡块4能够合理的传递车辆拉伸载荷，同时能够满足转动需求，与现有技术中的牵引销传递拉伸载荷相比，上挡块3和下挡块4具有更高的强度和耐久性，从而有效提高了凹关节1与凸关节2的连接可靠性，进而优化了关节连接器的使用性能。

再者，本实用新型的关节连接器中，基本上所有的部件均可以采用铸造、锻造或者机械加工的方式生产，不仅易于生产制造，还降低了成本。

本实用新型还提供了一种铁路车辆，包括多节车体，其中，相邻的车体之间通过上述关节连接器进行连接。由于铁路车辆的种类较多，各类铁路车辆包含的部件较多，各部件的结构较为复杂，此处仅对其关节连接器进行了说明，其他不详之处烦请参照现有技术。

以上对本实用新型所提供铁路车辆及其关节连接器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁路车辆的关节连接器，包括具有安装腔（11）的凹关节（1）和以后端铰接在所述安装腔（11）内的凸关节（2），其特征在于，还包括上挡块（3）和下挡块（4），两者均固定在所述安装腔（11）内，并分别处于所述安装腔（11）的前端的上下两侧；所述上挡块（3）和所述下挡块（4）的后端面均为能够与所述凸关节（2）配合的球面。

2.如权利要求1所述的关节连接器，其特征在于，所述安装腔（11）在其底壁的前端形成安装槽（12），所述下挡块（4）的下部固定安装在所述安装槽（12）内，所述下挡块（4）的上部能够伸出所述安装槽（12），以便上部的后端面形成与所述凸关节（2）配合的球面。

3.如权利要求2所述的关节连接器，其特征在于，所述安装槽（12）的前端壁高于其后端壁，并隔挡在所述下挡块（4）的前端。

4.如权利要求1所述的关节连接器，其特征在于，所述上挡块（3）的左右两侧具有向后突出设置的连接部（31），所述安装腔（11）以其顶壁的左右两侧向内突出形成固定部（13），所述连接部（31）与所述固定部（13）可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的关节连接器，其特征在于，所述安装腔（11）在其顶壁的前端设有隔挡部（14），所述上挡块（3）的前端抵接于所述隔挡部（14）。

6.如权利要求4所述的关节连接器，其特征在于，还包括防尘盖（5），所述安装腔（11）的顶壁具有用于安装所述上挡块（3）的安装豁口（15），所述防尘盖（5）封盖在所述安装豁口（15）上。

7.如权利要求1-6任一项所述的关节连接器，其特征在于，还包括从板（6）和楔块（7），所述从板（6）的前端面为与所述凸关节（2）的后端面配合的球面；所述楔块（7）楔入所述从板（6）与所述安装腔（11）的后端壁之间的间隙中。

8.如权利要求7所述的关节连接器，其特征在于，还包括推力关节轴承（8），所述推力关节轴承（8）安装在所述安装腔（11）的底部，并以其顶面支撑所述凸关节（2）的底面。

9.如权利要求8所述的关节连接器，其特征在于，所述凹关节（1）在与所述楔块（7）的底部对应的位置还设有磨耗指示孔（16）。

10.一种铁路车辆，包括多节车体，相邻的所述车体之间通过关节连接器连接，其特征在于，所述关节连接器为上述权利要求1-9任一项所述的关节连接器。