CN104203709B - 可承受横向和纵向作用力的摆动装置和具有这种摆动装置的铁路车辆 - Google Patents

Abstract

车身(2)相对于转向架(4)的摆动装置(6)具有一个摆动横臂(8)和两个纵向延伸的轴(10)，每个轴(10)围绕一条纵向轴线(A)转动地安装，横臂(8)具有两个滚道，每个滚道放置在所述轴(10)之一上，以使横臂(8)能在所述轴(10)上沿横向方向(T)移动。每个轴(10)在其每个纵向末端部分具有一个截锥形的区段(22)，截锥形的区段的大底部(24)向轴(10)的端部延伸，截锥形的区段的小底部(26)向轴(10)内延伸，每个滚道具有两个倾斜区段(30)，两个倾斜区段分别布置在所述滚道置于其上的轴(10)的截锥形的区段(22)之一上。

Description

可承受横向和纵向作用力的摆动装置和具有这种摆动装置的 铁路车辆

技术领域

本发明涉及使铁路车辆的车身相对于所述铁路车辆的转向架摆动的摆动装置，所述摆动装置具有一个用于与铁路车辆的车身连在一起运动的摆动横臂和两个基本上纵向延伸的轴，每个轴围绕一条基本纵向的轴线可转动活动地安装在至少一个轴承中，轴承用于与转向架连在一起运动，摆动横臂具有两个滚道，滚道基本横向延伸，每个滚道被放置在所述轴中的一个上，以使摆动横臂能在所述轴上沿着基本横向的方向移动。

本发明还涉及具有这种摆动装置的铁路车辆。

背景技术

摆动式铁路车辆或摆动式列车是这样的车辆，其中车身可在其上布置车身的转向架上倾摆，以便当铁路车辆在其行进轨迹上经过弯道时，补偿乘客的离心力作用。这种***可提高转弯时铁路车辆的速度，同时保持乘客的舒适性，由于转弯时车身的倾摆，乘客在通过转弯时感觉不到离心力的作用。

这种铁路车辆具有车身的摆动装置，摆动装置放置在其上布置车身的转向架与车身之间。摆动装置通常具有一摆动横臂，摆动横臂在车身下面延伸并布置在导轮上，导轮在转向架上可转动地安装，以使横臂可在导轮上“滚动”，使车身相对于转向架倾摆。横臂移动的驱动部件，例如作动筒，被设置在转向架和横臂之间，并被布置用于当车辆经过弯道时驱动横臂在导轮上沿横向方向移动，以使车身向弯道内倾摆的角度适合于转弯曲率半径和铁路车辆的速度。

导轮可承受沿横向方向的作用力和摆动横臂的横向摆动并因而可承受车身相对于转向架的横向摆动。但是，为了承受沿纵向方向的作用力，例如由车辆的牵引或制动引起的或由于相继的两车的碰撞造成的沿纵向方向的作用力，必须设置一种与摆动装置分开的辅助承受装置。这种承受装置由两个传动连杆形成，传动连杆基本上纵向地延伸在摆动横臂和转向架之间，并被布置用于吸收沿纵向方向的作用力，同时允许横臂相对于转向架沿横向方向的游间间隙。因此，这种承受装置是复杂的和体积大的，并且妨碍牵引发动机安装在转向架中。此外，鉴于横臂相对于转向架移动，其难以安装在转向架上。

发明内容

本发明的目的之一是弥补这种缺陷，提出一种摆动装置，其可承受纵向作用力，无需增加分开的承受装置。

为此，本发明涉及前述的摆动装置，其中，每个轴在其每个纵向末端部分具有一个基本上截锥形的区段，截锥形的区段的大底部向轴的纵向端部延伸，而截锥形的区段的小底部向轴内延伸，摆动横臂的每个滚道具有两个倾斜区段，两个倾斜区段分别放置在所述滚道置于其上的轴的截锥形区段之一上。

轴和滚道的特殊形状不仅通常可承受横向作用力和摇摆，而且还可承受纵向作用力，由于轴和倾斜区段沿纵向方向的倾斜度，因此可吸收沿纵向方向的作用力。实际上，这种特殊形状允许横臂在轴上沿纵向方向滑动，同时确保横臂在这些轴上的平稳性。因此，不需要安装辅助承受装置，这在转向架中腾出地方，从而可安装例如牵引电动机。

根据摆动装置的其它特征：

－每个倾斜区段沿纵向方向具有弯曲形状，所述弯曲形状是这样的：倾斜区段之一在一接触区域中置于相应的截锥形的区段上，所述截锥形的区段在所述接触区域中的直径等于另一个截锥形的区段在该另一个截锥形的区段与另一个倾斜区段之间的接触区域中的直径；

－截锥形的区段相对于具有所述截锥形的区段的轴的转动轴线的倾斜角基本上在0°至20°之间；

－倾斜区段相对于横向的方向的倾斜角基本上在25°至40°之间；

－每个轴可转动活动地安装在两个轴承中，每个轴承接纳轴的一个纵向端部，以使截锥形的区段的大底部每个对着一个轴承延伸；

－轴和倾斜区段的形状适于承受施加在摆动横臂和轴之间的纵向作用力，同时允许摆动横臂在轴上沿纵向方向的移动在2毫米至10毫米之间；

－摆动横臂在不工作位置和两个倾斜极限位置之间是可动的，在不工作位置中，滚道的中心置于轴上，在两个倾斜极限位置中，一个滚道的一个端部置于一个轴上，另一个滚道的另一个端部置于另一个轴上；

－所述摆动装置具有驱动摆动横臂在轴上移动的驱动部件，所述驱动部件被布置用于使摆动横臂在铁路车辆行驶时随着铁路车辆驶过弯道而移动；以及

－驱动部件具有作动筒，作动筒的主体用于与转向架连成一体，作动筒的相对于主体可平移活动的杆件与摆动横臂连成一体，杆件相对于主体的移动使摆动横臂在轴上移动。

本发明也涉及铁路车辆，其具有车辆的车身和至少一个转向架，所述车身通过如前所述的一种摆动装置被安装在所述转向架上，所述摆动装置的摆动横臂与铁路车辆的车身连在一起运动，所述摆动装置的轴承与转向架连在一起运动。

根据铁路车辆的另一特征，转向架具有至少一个限位件，限位件对着摆动横臂沿纵向方向延伸，在沿纵向方向施加在摆动横臂或转向架上的作用力大于预定阈值的情况下，所述摆动横臂挡靠在所述限位件上。

附图说明

通过阅读下面作为例子给出的和参照附图进行的说明，本发明的其它特征和优点将得以显现，附图中：

－图1是具有摆动装置的铁路车辆的示意图，

－图2是根据本发明的摆动装置的示意图，横臂处于不工作位置，

－图3是图2所示的摆动装置的示意图，横臂处于倾斜极限位置，

－图4是根据本发明的摆动装置的轴的示意性透视图，

－图5是置于图4所示的轴上的摆动横臂的一个端部的示意性透视图，

－图6是图4所示的轴和置于所述轴上的摆动横臂的端部的剖切示意图，横臂沿纵向方向在轴上对中，以及

－图7是图6所示的轴的剖切示意图，横臂沿纵向方向偏置在轴上。

具体实施方式

在本说明书中，根据铁路车辆运行的方向，即根据铁路车辆在其上行驶的导轨的延伸方向，确定术语“纵向”。根据与纵向方向垂直的水平方向，即根据铁路车辆在其上行驶的导轨的间隔方向，确定术语“横向”。

参照图1，描述一铁路车辆1，其具有至少一节车身2和一个转向架4，转向架4负持铁路车辆的车轮，在转向架上安装车身2。铁路车辆，指一个车辆以及车辆间彼此铰接的一列车辆。每个车辆具有一节车身2，车身限定接纳乘客的接纳空间，车身被安装在至少一个转向架4上，一般是被安装在两个转向架4上。转向架4是通常的转向架，这里不予详述。

车身2通过摆动装置6安装在转向架4上，当铁路车辆转弯时，摆动装置允许可控地使车身2相对于转向架4倾摆。摆动装置6主要具有一个摆动横臂8、使横臂8置于其上的至少两个轴10、以及驱动横臂8在轴10上移动的驱动部件12。

摆动横臂8主要沿横向方向T在车身2的整个或部分宽度下方延伸，并与车身连在一起运动。连在一起运动，是指车身2与横臂8一起按照相同的运动进行移动。横臂8例如通过悬挂构件14连接于车身2，悬挂构件14被设置用于承受沿方向Z的作用力，即沿着车身2不倾摆时的垂直方向，方向Z基本上垂直于由纵向方向L和横向方向T确定的平面。

横臂8下表面16对着转向架4延伸，下表面16具有向车身2倾斜的横向端部18，横向端部18与横向方向之间形成基本上在25°至40°之间的角α，如图2和3上所示。每个横向端部18在轴10上形成一个滚道，后文将予以说明。因此，横臂8放置在轴10上，以使滚道每个置于轴10之一上。

轴10，或导轮，分别在转向架4的横向端部之一附近基本纵向地延伸，即轴10沿横向方向T彼此隔开。每个轴10围绕一条纵向轴线A可转动地安装在与转向架4连在一起运动的两个轴承20中，如图4和5上所示。每个轴10纵向延伸在两个轴承20之间，每个轴承20接纳轴10的纵向端部之一。每个轴承20含有滚动件，允许轴承所接纳的轴的端部在轴承内转动，和适于承受纵向作用力。

每个轴10在其每个纵向末端部分，在接纳在轴承20中的端部附近，具有一个基本上呈截锥形的区段，称为截锥形的区段22，如图4和5上所示。每个截锥形的区段22在大底部24和小底部26之间延伸，大底部24向轴的纵向端部延伸并被布置对着轴承20，小底部26向轴10内延伸。因此，每个轴10的两个截锥形的区段22的两个小底部26一个相对于另一个延伸并通过一个具有回转圆柱体形状的中央部分28彼此分开。截锥形的区段22围绕轴线A径向延伸，以使每个截锥形区段22的外壁形成一个从大底部向小底部沿纵向方向的斜坡p，即形成一个向轴10的中央部分28倾斜的斜坡。斜坡p是这样的：每个截锥形的区段22与轴10的轴线A形成一个基本上在0°至20°之间的角β，如图6上所示。因此，每个轴10粗略地具有沙漏的形状。

每个由横臂8的一横向端部18形成的滚道由两个倾斜区段30形成，两个倾斜区段各自放置在其上放置有该滚道的轴10的截锥形的区段之一上，如图5和6上所示。每个倾斜区段30沿着与该倾斜区段30置于其上的截锥形的区段22的斜坡p正切的纵向方向，具有曲线形状，如图6和7上所示。因此，曲线形状p'是这样的，倾斜区段30之一置于相应的截锥形的区段22的一个接触区域31上，在该接触区域中，截锥形的区段22的直径等于另一个倾斜区段30置于其上的另一个截锥形区段22的接触区域31的直径，如图6和7上所示。

横臂8的两个滚道放置在两个轴10上，因此，摆动横臂8能沿横向方向相对于转向架4移动，同时轴10在滚道上进行“滚动”。尤其特别地，横臂8能围绕一条与铁路车辆在由横向方向T和垂直方向Z所限定的平面中的纵向轴线基本相应的纵向轴线转动地倾摆。如此，横臂8在图2上所示的不工作位置和两个倾斜极限位置之间是可动的，在所述不工作位置中，滚道的中心置于轴10上以及车身2与铁路车辆在其上行驶的导轨基本上垂直地和平行地进行延伸，所述两个倾斜极限位置之一示于图3，在所述两个倾斜极限位置中，车身2相对于转向架4倾斜。在倾斜极限位置之一中，滚道之一的外末端部分置于轴10之一上，而另一个滚道的内末端部分置于另一个轴10上，在另一个倾斜极限位置中，一滚道的内末端部分置于轴10上，而另一个滚道的外末端部分置于另一个轴10上。因此，横臂8和车身2能相对于转向架4，沿一个方向或另一个方向，随铁路车辆转弯的方向而倾摆。

驱动部件12允许控制横臂8随铁路车辆的行驶的倾摆。控制驱动部件12的控制***这里不予详述，因为该***是用于摆动式列车公知的和通常的。驱动部件12具有例如一个作动筒32，作动筒的主体34与转向架4连成一体，作动筒的杆件36与横臂8连成一体，杆件36在主体34中是可平移活动的。因此可知，通过控制杆件36相对于主体34的移动，使横臂8相对于转向架4移动，同时轴10在滚道上进行滚动。如此，通过将杆件36推到主体34以外，横臂8向其倾斜极限位置之一移动，如通过比较图2和3可知的，而通过将杆件36拖入主体34，横臂8经由不工作位置，向其另一个倾斜极限位置移动。

上面描述的摆动装置通常可承受横向作用力和车身2与转向架4之间的摇摆，因为横臂8能够相对于转向架4进行移动。

摆动装置还可承受纵向作用力，因为轴10和具有倾斜区段30的滚道的特殊形状。实际上，轴10的沙漏形状允许倾斜区段30在相应的截锥形的区段22上沿纵向方向滑动，从而使横臂8在轴10上沿纵向方向L滑动，因此，可承受纵向作用力。

此外，如通过比较图6和7可知的，为了不管横向8在轴10上沿纵向方向L的位置如何，横臂8在轴10上沿横向方向T的移动都保持相同和适当，倾斜区段30的弯曲形状适于使每个倾斜区段30和每个截锥形的区段22之间的接触区域31保持恒定的直径。如此，即使在横臂8在轴10上由于承受纵向作用力而进行纵向滑动的情况下，横臂8为使车身2摆动而沿横向方向进行的倾摆保持所希望的运动特性。

在图6上，横臂8在一轴10上对中。在每个倾斜区段30和相应的截锥形的区段22之间的接触区域31中，截锥形区段22的直径为d₁，该直径对于每个截锥形的区段22是相同的。在图7上，横臂8，例如随着牵引力或制动，相对于轴进行纵向移动。在每个倾斜区段30和相应的截锥形的区段22之间的接触区域31中，截锥形的区段22的直径为d₂，d₂不同于d₁，但是该直径对于每个截锥形的区段22是相同的。横臂8的沿纵向方向移动同时置于轴10的直径相同的区域上的这种能力——尽管所述移动不是所希望的，但是在纵向作用力的情况下是不可避免的——允许吸收沿纵向方向的作用力，同时保持横臂8在轴10上的平稳性和因此允许横臂8在轴10上沿横向方向T的平稳的倾摆，即横臂8保持所希望的倾摆运动特性。

这种承受纵向作用力可沿铁路车辆的两个行驶方向进行，因为一个滚道的倾斜区段30相对于由横向方向T和垂直方向Z限定的在倾斜区段30之间通过的平面是彼此对称的，同样，一个轴10的截锥形的区段22相对于经由该轴10的中心的该平面是彼此对称的。

如此，摆动装置适于承受铁路车辆的牵引或其制动所产生的纵向作用力，无需增加辅助的承受作用力装置，例如现有技术中的连杆***。因此，腾出转向架4中的空间，着由此更易于机动化。此外，摆动装置的安装非常方便，因为不需要安装辅助承受装置。

万一纵向作用力超过预定的阈值，即纵向作用力很大，例如，万一铁路车辆两车之间相撞，一限位装置设置在横臂8和转向架4之间，可由摆动装置1“分流”承受纵向作用力。如此，与转向架4连成一体的限位件(未示出)沿纵向方向面对着横臂8布置在其横臂的两侧，以便万一沿纵向方向发生猛烈碰撞时，横臂8挡靠在这些限位件之一上。因此，轴10和倾斜区段30的形状适于允许横臂8在轴10上纵向移动2毫米至10毫米。超过10毫米，横臂8就与限位件之一相接触。

如此获得一种摆动式铁路车辆，其舒适性和安全性得到提高，同时转向架4和车身2之间所需的部件数量减少，这便于转向架4的机动化，和因此提高铁路车辆的牵引力。

上面描述的摆动装置6可安装在铁路车辆的任何转向架与相应的车身之间，转向架是支承转向架(非机械化)或电动转向架(机械化)。

Claims (11)

1.使铁路车辆(1)的车身(2)相对于所述铁路车辆(1)的转向架(4)摆动的摆动装置(6)，所述摆动装置具有一个用于与铁路车辆的车身(2)连在一起运动的摆动横臂(8)和两个基本上纵向延伸的轴(10)，每个轴(10)围绕一条基本纵向的轴线(A)可转动活动地安装在至少一个轴承(20)中，轴承用于与转向架(4)连在一起运动，摆动横臂(8)具有两个滚道，滚道基本横向延伸，每个滚道被放置在所述轴(10)中的一个上，以使摆动横臂(8)能在所述轴(10)上沿着基本横向的方向(T)移动，其特征在于，每个轴(10)在其每个纵向末端部分具有一个基本上截锥形的区段(22)，截锥形的区段的大底部(24)向轴(10)的纵向端部延伸，而截锥形的区段的小底部(26)向轴(10)内延伸，摆动横臂(8)的每个滚道具有两个倾斜区段(30)，两个倾斜区段分别放置在所述滚道置于其上的轴(10)的截锥形的区段(22)之一上,轴(10)和倾斜区段的形状适于通过允许摆动横臂(8)在轴(10)上沿纵向方向滑动，承受施加在摆动横臂(8)和轴(10)之间的纵向作用力。

2.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，每个倾斜区段沿纵向方向(L)具有弯曲形状(p')，所述弯曲形状(p')是这样的：倾斜区段(30)之一在一接触区域(31)中置于相应的截锥形的区段(22)上，所述截锥形的区段(22)在所述接触区域中的直径(d1，d2)等于另一个截锥形的区段(22)在该另一个截锥形的区段(22)与另一个倾斜区段(30)之间的接触区域(31)中的直径(d1，d2)。

3.根据权利要求1或2所述的摆动装置，其特征在于，截锥形的区段(22)相对于具有所述截锥形的区段(22)的轴(10)的转动轴线(A)的倾斜角(β)基本上在0°至20°之间。

4.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，倾斜区段(30)相对于横向的方向(T)的倾斜角(α)基本上在25°至40°之间。

5.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，每个轴(10)可转动活动地安装在两个轴承(20)中，每个轴承(20)接纳轴(10)的一个纵向端部，以使截锥形的区段(22)的大底部(24)每个对着一个轴承(20)延伸。

6.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，轴(10)和倾斜区段的形状允许摆动横臂(8)在轴(10)上沿纵向方向的移动在2毫米至10毫米之间。

7.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，摆动横臂(8)在不工作位置和两个倾斜极限位置之间是可动的，在不工作位置中，滚道的中心置于轴(10)上，在两个倾斜极限位置中，一个滚道的一个端部置于一个轴(10)上，另一个滚道的另一个端部置于另一个轴(10)上。

8.根据权利要求1所述的摆动装置，其特征在于，所述摆动装置具有驱动摆动横臂(8)在轴(10)上移动的驱动部件(12)，所述驱动部件(12)被布置用于使摆动横臂(8)在铁路车辆行驶时随着铁路车辆驶过弯道而移动。

9.根据权利要求8所述的摆动装置，其特征在于，驱动部件(12)具有作动筒(32)，作动筒的主体(34)用于与转向架(4)连成一体，作动筒的相对于主体(34)可平移活动的杆件(36)与摆动横臂(8)连成一体，杆件(36)相对于主体(34)的移动使摆动横臂(8)在轴(10)上移动。

10.铁路车辆(1)，其具有铁路车辆的车身(2)和至少一个转向架(4)，其特征在于，所述车身(2)通过根据权利要求1至9中任一项所述的一种摆动装置(6)被安装在所述转向架(4)上，所述摆动装置的摆动横臂(8)与铁路车辆的车身(2)连在一起运动，所述摆动装置的轴承(20)与转向架(4)连在一起运动。

11.根据权利要求10所述的铁路车辆，其特征在于，转向架(4)具有至少一个限位件，限位件对着摆动横臂(8)沿纵向方向(L)延伸，在沿纵向方向施加在摆动横臂(8)或转向架(4)上的作用力大于预定阈值的情况下，所述摆动横臂(8)挡靠在所述限位件上。