CN103600749B - 一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，包括构架、轴箱、一系弹簧机构以及转臂定位橡胶关节，构架上设置有用于与一系弹簧机构连接的弹簧板，一系弹簧机构中的弹簧用于与弹簧板连接的一端固定设置有顶部定位板，且顶部定位板上设置有凸起的定位环以及用于与弹簧板固定连接的螺栓孔，弹簧板上设置有可供定位环穿过的定位通孔，且构架与定位通孔对应的位置设置有与定位环适配的定位槽。本发明中所提供的弹簧定位方式更加可靠，并且通过弹簧顶部的定位环与构架上设置的定位槽的相互配合，可以有效防止弹簧在横向和纵向上产生移动，因而弹簧板也不会被弹簧带动而产生横向和纵向上的移动，从而有效避免弹簧板产生翘边。

Description

一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成

技术领域

本发明涉及轨道车辆转向架技术领域，尤其涉及一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成。

背景技术

轮对采用转臂定位的方式中，传统的方式是将螺旋弹簧设置在轴箱中心的正上方，这种设置方式称为弹簧中置式转臂定位，弹簧中置式转臂定位的特点是转向架的转臂定位橡胶关节可以不直接承受垂向力，但是该种定位方式中，一系螺旋弹簧在垂直方向上会占用较多的尺寸空间，不利于构架侧梁高度的降低；为了解决这个问题，可将螺旋弹簧从轴向中心偏移一定的距离设置，这种方式称为弹簧偏置式转臂定位。

图9中展示了目前典型的弹簧偏置式转臂定位一系悬挂总成的结构，其主要由构架01、轴箱02、一系弹簧机构以及转臂定位橡胶关节07组成，转臂定位关节通过转臂定位座固定连接于构架01上，并且用于安装转臂定位座的安装螺栓与定位座之间还设置有垫片，转臂定位橡胶关节07与一系弹簧机构分别设置在轴箱02的两侧，从而共同承担垂直方向的作用力。其中一系弹簧机构具体包括顶端的弹簧板03、用于调整垂向高度的弹簧垫片04、单组双圈螺旋钢圆弹簧05、设置在弹簧底端的橡胶垫06，如图9中所示。

该种弹簧偏置式转臂定位一系悬挂总成中的弹簧与弹簧板固定连接，弹簧板通过螺栓与构架固定连接，由于螺栓连接不可避免的存在着配合间隙，因而在机车运动的过程中，弹簧板容易被弹簧带动沿横向和纵向进行移动，这会导致弹簧板出现翘边，翘边后的弹簧板将使得机车晃动加剧，因此需要及时进行弹簧板的更换。经常更换弹簧板不仅导致一系悬挂结构的维护成本较高，而且更换弹簧板时施工复杂，费时费力。

因此，如何能够避免弹簧偏置式转臂定位一系悬挂总成中的弹簧板容易翘边的问题，以便降低维护成本，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，以便解决目前弹簧偏置式转臂定位一系悬挂总成中的弹簧板容易翘边的问题，从而降低一系悬挂总成的维护成本。

为解决上述现有技术问题，本发明提供的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成包括构架、轴箱一系弹簧机构以及转臂定位橡胶关节，所述构架上设置有用于与所述一系弹簧机构连接的弹簧板，并且所述一系弹簧机构中的弹簧用于与所述弹簧板连接的一端固定设置有顶部定位板，且所述顶部定位板上设置有凸起的定位环以及用于与所述弹簧板固定连接的螺栓孔，所述弹簧板上设置有可供所述定位环穿过的定位孔，且所述构架与所述定位孔对应的位置设置有与所述定位环适配的定位槽；

所述一系弹簧机构中的弹簧用于与所述轴箱连接的一端还设置有底部定位板，且所述底部定位板上设置有定位孔，所述轴箱上设置有与所述定位孔适配的定位柱。

优选的，在上述一系悬挂总成中，还包括设置于所述弹簧板与所述顶部定位板之间的高度调整垫，且所述高度调整垫上具有可供所述定位环穿过的U型开口。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述高度调整垫上还开设有减重孔。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述一系弹簧机构中的弹簧为橡胶金属螺旋复合弹簧。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述弹簧的顶部定位板和底部定位板之间为弹性部，所述弹性部包括橡胶弹性体和与所述橡胶弹性体硫化为一体的金属螺旋钢弹簧，所述橡胶弹性体中还包括与其硫化为一体且沿所述弹簧轴线方向均匀分布的多个金属片。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述一系弹簧机构中的弹簧为橡胶弹簧，且所述橡胶弹簧中还包括与其硫化为一体且沿所述橡胶弹簧轴线方向均匀分布的多个金属片。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述转臂定位橡胶关节通过第一安装螺栓与转臂定位座固定相连，所述转臂定位座通过第二安装螺栓与所述构架固定相连。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述第一安装螺栓和第二安装螺栓共用同一垫片，且所述垫片的两端具有可弯折的止动边。

优选的，在上述一系悬挂总成中，所述第一安装螺栓外还套设有同时嵌入所述转臂定位座和所述转臂定位橡胶关节对应的螺栓孔内的弹性定位销。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成中的一系弹簧机构中的弹簧用于与弹簧板连接的一端固定设置有顶部定位板，并且顶部定位板上设置有凸起的定位环和用于与弹簧板固定连接的螺栓孔，弹簧板上设置有可供定位环穿过的定位孔，并且构架于定位孔对应的位置设置有与定位环适配的定位槽。

安装完成后，弹簧板通过螺栓固定连接于构架上，而弹簧的顶部定位板上的定位环将穿过弹簧板上的定位孔，并与构架上的定位槽相配合，因此弹簧的定位是通过顶部定位板上的定位环与构架上定位槽配合实现的，而弹簧板仅仅是辅助弹簧的定位，相比于现有技术中仅通过弹簧板上的连接螺栓来定位弹簧的方式，本发明中所提供的弹簧定位方式更加可靠，并且通过弹簧顶部的定位环与构架上设置的定位槽的相互配合，可以有效防止弹簧在横向和纵向上产生移动，因而弹簧板也不会被弹簧带动而产生横向和纵向上的移动，从而有效避免弹簧板产生翘边，降低一系悬挂总成的维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成结构示意图；

图2为本发明一实施例所提供的一系弹簧机构中的弹簧结构示意图；

图3为图2中所示的弹簧的整体示意图；

图4为本发明另一实施例所提供的一系弹簧机构中的弹簧结构示意图；

图5为本发明再一实施例所提供的一系弹簧机构中的弹簧结构示意图；

图6为本发明实施例所提供的弹簧板的结构示意图；

图7为本发明实施例所提供的高度调整垫的结构示意图；

图8为本发明实施例所提供的垫片的结构示意图；

图9为现有技术中弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成结构示意图。

其中，1为轴箱，2为弹簧板，3为弹簧，4为高度调整垫，5为一系垂向减震器，6为一系垂向止挡，7为转臂定位座，8为第二安装螺栓，9为密封圈，10为垫片，11为第一安装螺栓，12为弹性定位销，13为转臂定位橡胶关节；

21为定位通孔，41为U型开口，42为减重孔，101为第一止动边，102为第二止动边。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，以便解决目前弹簧偏置式转臂定位一系悬挂总成中的弹簧板容易翘边的问题，从而降低一系悬挂总成的维护成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的方案，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为本发明实施例所提供的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成结构示意图。

本发明实施例中所提供的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成(以下简称一系悬挂总成)，包括构架、轴箱1、一系弹簧机构以及转臂定位橡胶关节13，与现有技术一致，该一系悬挂总成中包括一系垂向减震器5和一系垂向止挡6，如图1中所示，其中构架上用于与一系弹簧机构安装的位置上通过螺栓连接有弹簧板2，并且一系弹簧机构的弹簧3用于与构架上的弹簧板2连接的一端固定设置有顶部定位板，其中顶部定位板上设置有凸起的定位环以及用于与弹簧板2固定连接的螺栓孔，本领域技术人员可以理解的是，弹簧板2上也设置有与顶部定位板上的螺栓孔对应的通孔，并且弹簧板2上设置有可供定位环穿过的定位通孔21，构架与定位通孔21对应的位置处还设置有与定位环适配的定位槽。

请参考图2、图4和图5，图中所示的弹簧上部均设置有顶部定位板，顶部定位板上具有凸起的定位环，该定位环将穿过图6中所示的弹簧板2中部的定位通孔21，并与构架上的定位槽配合实现一系弹簧机构中的弹簧3的定位，弹簧板2上的螺栓孔与顶部定位板上的螺栓孔对齐，并通螺栓固连。

由此可见，弹簧3的定位主要是通过其顶部的定位环与构架上所设置的定位槽来实现的，而弹簧板2仅仅是辅助弹簧3的定位，相比于现有技术中仅通过弹簧板2上的连接螺栓来定位弹簧3的方式，本发明中所提供的弹簧定位方式更加可靠，并且通过弹簧3顶部的定位环与构架上设置的定位槽的相互配合，可以有效防止弹簧3在横向和纵向上产生移动，因而弹簧板2也不会被弹簧3带动而产生横向和纵向上的移动，从而有效避免弹簧板2产生翘边，降低一系悬挂总成的维护成本。

需要进行说明的是，本发明实施例中的垂向是指在竖直方向上，纵向是指在水平方向上并且与机车轴线平行的方向，横向是指在水平方向上并且与机车轴线垂直的方向。

现有技术中，为了实现构架在垂向方向上实现高度调节，需要落轮之后增加或者减少弹簧板与弹簧之间的垫片，这会很大程度上增加施工难度和施工时间，为此，本实施例中还在弹簧板2与弹簧3的顶部定位板之间也设置了高度调整垫4，并且高度调整垫4上具有可供定位环穿过的U型开口41，请参考图7，在调整过程中无需进行落轮，仅需将弹簧板2与顶部定位板之间的连接螺栓拧松之后，通过高度调整垫4的***或者拔出实现高度调整垫4数量上的增加或者减少，调整完毕之后，将弹簧板2与顶部定位板之间的连接螺栓重新拧紧即可，更近一步的，为了节省材料并降低重量，本实施例中的高度调整垫4上还开设有减重孔42，如图7中所示，该减重孔42的形状也设置为U型，并且沿上述U型开口41的***设置。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例所提供的一系悬挂总成中，一系弹簧机构中的弹簧3用于与轴箱1连接的一端(即底端)还设置有底部定位板，并且底部定位板上设置有定位孔，相应的，轴箱1上与该定位孔对应的位置设置有与定位孔适配的定位柱。

该种设置方式可以使弹簧3的底部定位更加稳固和牢靠，弹簧3底部定位板上的定位孔的设置位置不受限制，优选的方式是将定位孔设置在底部定位板的中部，方便制作和安装，如图3中所示。

目前一系弹簧机构中通用的弹簧为单组双圈螺旋钢圆弹簧，但是该种弹簧在实际运行过程中经常会出现弹簧的内、外圈相互接触磨损，导致弹簧发生断裂，为此本实施例中对一系弹簧机构中的弹簧进行了优化，由于一系弹簧机构中的弹簧主要承受垂向载荷和提供静挠度，同时还提供极小的纵向、横向支撑和扭转支撑，因此本实施例中将该弹簧设计成为复合弹簧，具体为橡胶金属螺旋复合弹簧。

请参考图2和图3，图2和图3中为一种实施例中复合弹簧的结构示意图，具体的，该复合弹簧包括顶部定位板31和底部定位板36，顶部定位板上设置有定位环30，底部定位板上设置有定位孔35，并且顶部定位板31和底部定位板36之间为弹簧的弹性部，复合弹簧的弹性部中包括橡胶弹性体32和与橡胶弹性体32硫化为一体的金属螺旋钢弹簧33，如图2中所示，并且橡胶弹性体32中还包括与其硫化为一体且沿弹簧的轴线方向上均匀分布的多片金属片34。金属螺旋钢弹簧33用于承载主要的垂向载荷，橡胶弹性体32承受部分垂向载荷，并且橡胶弹性体32还具有吸震降噪的功能，两者硫化在一起可增强一系弹簧机构中弹簧的线性稳定性，同时还具有橡胶弹簧的阻尼特性。

金属片34可以设计为两块环状金属片，以便用于控制橡胶弹性体32的变形方向，如图2中所示，金属片34将复合弹簧硫化成均匀分布的5-10层，相邻两个金属片34间的橡胶弹性体32的边缘优选的设计为凹弧形，并且采用圆角过渡，从而减少橡胶弹性体32鼓出和发生褶皱的可能性，从而提高复合弹簧的使用寿命。

进一步的，本发明另一实施例中还考虑了另外一种橡胶金属螺旋复合弹簧的实施方式，如图5中所示，该实施例中所提供的弹簧对上述实施例中所提供的弹簧的弹性部进行变形，具体的，该弹簧也包括顶部定位板301和底部定位板306，并且顶部定位板301上也设置有定位环300，底部定位板306上设置有定位孔305，该弹簧的弹性部具体包括橡胶弹性体302和与橡胶弹性体302硫化为一体的金属螺旋钢弹簧303，并且橡胶弹性体302沿弹簧的轴线方向上具有多个均匀的节段，且每个节段均为鼓型节段，如图5中所示。

当然，在满足强度要求的情况下，一系弹簧机构中的弹簧还可以采用橡胶弹簧，本发明该实施例中所提供的橡胶弹簧具体包括与上述实施例中结构相同的顶部定位板3b和底部定位板3e，并且顶部定位板3b上设置有定位环3a，底部定位板3e上设置有定位孔，该弹簧的弹性部为橡胶弹性体3c和与橡胶弹性体3c硫化为一体的多个金属片3d，如图4中所示，金属片3d被设计成为一块环状金属片，多个金属片3d沿弹簧的轴线方向均匀分布，并且相邻两个金属片3d之间的橡胶弹性体3c的边缘为凹弧形圆角过渡。

上述实施例中所提供的一系弹簧机构中的弹簧3，其横截面均为圆形，当然，在安装条件许可的情况下，弹簧3的横截面还可以设计为椭圆形、方形等。

本发明实施例中的转臂定位橡胶关节13固定压装在轴箱1中，并通过第一安装螺栓11与转臂定位座7固定连接，同时转臂定位座7上还设置有第二安装螺栓8将转臂定位座7与构架固定相连，如图1中所示。

需要进行说明的是，本发明中所提供的转臂定位橡胶关节13具有很低的扭转刚度和偏转刚度，扭转刚度和偏转刚度约为100Nm～220Nm/°，较低的扭转刚度可以降低一系悬挂总成的垂向刚度，从而减小轮轨作用力；较低的偏转刚度可实现轮对灵活的通过曲线，并具有较低的轮缘磨耗。

请参考图1，本实施例中所提供的一系悬挂总成中，第一安装螺栓11和第二安装螺栓8共用同一垫片10，垫片10的结构如图8所示，该垫片10包括垫片主体和设置在垫片主体上用于第一安装螺栓11和第二安装螺栓8穿过的通孔，并且垫片10的两端还设置有可弯折的止动边，并且垫片10的每一端包括两个相互垂直设置的制动边，其中一个止动边与垫片主体平行，该止动边为第一止动边101，另一个止动边与垫片主体垂直设置，该止动边为第二止动边102，在安装完成之后，第一止动边101向下折并与转臂定位座7外侧边贴紧，第二止动边102沿第二安装螺栓8弯折并且与第二安装螺栓8的螺帽侧面贴紧，该垫片10可以有效防止第二安装螺栓8的松动。

更进一步的，本实施例中用于连接转臂定位橡胶关节13和转臂定位座7的第一安装螺栓11的外侧还套设有弹性定位销12，弹性定位销12同时嵌入转臂定位座7和转臂定位橡胶关节13对应的螺栓孔内，如图1中所示。

弹性定位销12不仅可以起到对转臂定位橡胶关节13和转臂定位座7的定位，同时可以有效避免第一安装螺栓11承受过大的剪切力，从而对第一安装螺栓11形成保护，并且本实施例中优选的将第一安装螺栓11和弹性定位销12设计成为一对摩擦副，从而避免了转臂定位座7和转臂定位橡胶关节13处的磨损。

优选的，转臂定位座7与构架之间还设置有用于防水、防尘和防松的密封圈9，密封圈9将转臂定位座7与构架之间的间隙控制在3mm-5mm之间，从而实现构架与转臂定位座7的可调弹性定位。

由此可见，本发明实施例中所提供的一系悬挂总成结构简单，设计更为合理，并且维护方便；相比于螺旋钢弹簧，复合弹簧的噪音更低，并且不存在弹簧内外圈干涉的问题，顶部定位环和底部定位孔的增加，避免了一系弹簧机构中弹簧的变形，提高了转向架动力学性能和运行的安全性。

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 (9)

1.一种弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，包括构架、轴箱(1)、一系弹簧机构以及转臂定位橡胶关节(13)，所述构架上设置有用于与所述一系弹簧机构连接的弹簧板(2)，其特征在于，所述一系弹簧机构中的弹簧(3)用于与所述弹簧板(2)连接的一端固定设置有顶部定位板，且所述顶部定位板上设置有凸起的定位环以及用于与所述弹簧板(2)固定连接的螺栓孔，所述弹簧板(2)上设置有可供所述定位环穿过的定位通孔(21)，且所述构架与所述定位通孔(21)对应的位置设置有与所述定位环适配的定位槽；

所述一系弹簧机构中的弹簧(3)用于与所述轴箱(1)连接的一端还设置有底部定位板，且所述底部定位板上设置有定位孔，所述轴箱(1)上设置有与所述定位孔适配的定位柱。

2.根据权利要求1所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，还包括设置于所述弹簧板(2)与所述顶部定位板之间的高度调整垫(4)，且所述高度调整垫(4)上具有可供所述定位环穿过的U型开口(41)。

3.根据权利要求2所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述高度调整垫(4)上还开设有减重孔(42)。

4.根据权利要求1所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述一系弹簧机构中的弹簧(3)为橡胶金属螺旋复合弹簧。

5.根据权利要求4所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述弹簧(3)的顶部定位板和底部定位板之间为弹性部，所述弹性部包括橡胶弹性体和与所述橡胶弹性体硫化为一体的金属螺旋钢弹簧，所述橡胶弹性体中还包括与其硫化为一体且沿所述弹簧轴线方向均匀分布的多个金属片。

6.根据权利要求1所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述一系弹簧机构中的弹簧(3)为橡胶弹簧，且所述橡胶弹簧中还包括与其硫化为一体且沿所述橡胶弹簧轴线方向均匀分布的多个金属片。

7.根据权利要求1所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述转臂定位橡胶关节(13)通过第一安装螺栓(11)与转臂定位座(7)固定相连，所述转臂定位座(7)通过第二安装螺栓(8)与所述构架固定相连。

8.根据权利要求7所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述第一安装螺栓(11)和第二安装螺栓(8)共用同一垫片(10)，且所述垫片(10)的两端具有可弯折的止动边。

9.根据权利要求7所述的弹簧偏置式转臂定位的一系悬挂总成，其特征在于，所述第一安装螺栓(11)外还套设有同时嵌入所述转臂定位座(7)和所述转臂定位橡胶关节(13)对应的螺栓孔内的弹性定位销(12)。