CN1234778A - 铁路机车车辆的走行装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铁路机车车辆的走行装置,它有塑料制的弹性纵梁2,纵梁借助于横梁结构5相互连接并在其自由端与铁路车辆车轮的车轮轴承4连接。为了在减小弹性纵梁应力的同时获得轮对导引最佳的稳定性,令纵梁2各由至少两个弯曲弹簧2.1、2.2、2.11、2.22构成,在它们的端部之间总是按对称的结构固定一个车轮轴承4。

Description

铁路机车车辆的走行装置
本发明涉及一种按第一项权利要求前序部分所述的走行装置。
在此类的已知走行装置(DE 2952182A1)中，设计为由纵梁和横梁组成的整体式构件的走行装置框架用弹簧弹性的纤维增强材料制成。其中纵梁有一个同时构成初级弹簧悬吊装置的臂，它的自由端与一车轮轴承连接。这一设计的缺点在于，分别配属的车轮或车轮对的导引没有必要的可靠性。与此同时由于引入偏心的力，所以在弯曲弹簧内产生附加力矩。
本发明的目的是，在按照第一项权利要求前序部分所述的走行装置中采取一些措施，由此在提高弹簧舒适性的同时使弯曲弹簧有与功能相称的应力。
按本发明通过第一项权利要求的特征部分所述达到此目的。
在按本发明的走行装置一种设计中，由于减小了各弯曲弹簧的总应力，每个车轮轴承两个或必要时也可能更多个纤维增强塑料制的弯曲弹簧装置，促使在车辆车轮与走行装置框架之间的初级弹簧悬吊装置在一个明显增大了的刚度范围内实现。因此可以免除附加的弹性构件。此外，由于在弯曲弹簧相关端之间的各车轮轴承设在中央，实现了一种基本上无力矩的力的引入，从而在乘车舒适性和在弯曲弹簧自身的应力方面均具有突出的优点。采用每个车轮轴承有多个弯曲弹簧的配置，使车轮对轴承箱在弯曲弹簧上的连接、车轮对的导引和弯曲弹簧在横梁结构上的连接等方面留有余度。因此走行装置框架除导引车轮对的任务外还承担初级弹簧悬吊装置的任务。
为了获得最佳的弹簧特性，弯曲弹簧可在未加载状态“S”形地从横梁结构起向下朝车轮对的方向偏摆。此外为了减小结构宽度，弯曲弹簧可重叠布置。转向架框架的每根纵梁也可以设叠置的四个弯曲弹簧，在这种情况下弯曲弹簧的每两端连接在一个配属的车轮轴承下面，而这一弯曲弹簧装置其他两个相关端连接在所涉及的该车轮轴承上面。由此做到在车轮轴承和走行装置框架之间对称地传力。在各弯曲弹簧之间最好留下自由空隙，使配属于车轮轴承的各弯曲弹簧在正常工作条件下互相不致摩擦接触。在这里各弯曲弹簧在横梁结构区内互相刚性连接，并最好与横梁结构形成一个结构单元或与一中央横梁连接成一体。弯曲弹簧装置的各配对的端部可以剪切柔性地铰接支承在相关的车轮轴承箱上或内，因此它在遇到沿行驶方向的冲击和振动时可通过沿纵向比较刚性的弯曲弹簧减震地传给走行装置框架。若反之弯曲弹簧有足够的纵向弹性，那么它们也可以刚性地固定在各有关的车轮轴承箱上。然而也可能合乎目的的是，弯曲弹簧端部借助于必要时弹性导引的回转销铰接在相关的车轮轴承的轴承箱上，回转销的轴线平行于车轮轴延伸。由此形成了一条挠度曲线，它相当于悬臂梁的挠曲。于是这些弯曲弹簧在其端部区内便没有挠曲或弯曲应力。与此同时车轮对也可以在横向弹性的车轮轴承内导引，以便能吸收横向振动并能允许车轮对有一定程度的沿径向调整。此外，可在弯曲弹簧内置入减震件，它们用来消耗振动能量。这些减震件可以置于车轮轴承、弯曲弹簧和走行装置框架的横梁结构之间，并传力连接地座落在这些构件上。横梁结构可通过一根连接纵梁的横梁和一附加的框架加劲件构成。此框架加劲件处于走行装置框架的中央并尤其固定在纵梁上。在设计为板状的框架加劲件上可设一转向架中心销装置，用于将走行装置与设在它上面的车体连接起来。尤其是此框架加劲件可支承盘式制动器固定的制动钳，它的制动盘固定在与车辆车轮一起旋转的轴上。与此同时，在至少一个车轮对的轴内置入一滑动离合器，它给予车轮对至少大体上有活动轮对的运行特性。
弯曲弹簧装置也可以为每个车轮轴承配设奇数的弯曲弹簧，并因而也可以根据给定的空间位置状况在车轮轴承的上面或下面连接奇数的板簧。
此外，也可以在一个平面内并列地布置多个板簧。在这里，为了影响垂直于走行装置行驶方向的弯曲弹簧装置的横向刚性，合乎目的的是至少其中一个板簧至少在弹性区沿纵向开缝，亦即在车轮轴承与横梁结构之间的区域内开缝，此横梁结构连接两个互相平行延伸的弯曲弹簧装置。
因此，在总体上提供了这样一种用于铁路机车车辆的走行装置，它除了可制成一体的走行装置框架以及这一走行装置框架同时承担初级弹簧悬吊装置的任务外，还保证大大改善车轮对导引的稳定性，这通过车轮对轴承在多个弯曲弹簧之间对称固定来实现，并因此力可以基本上无力矩地引入。与此同时，多个弯曲弹簧可以更好地适应要求的各种工作特性，并导致明显地改善整个装置的垂直弹性，从而可以不需要附加在外部的弹性构件。
下面借助于实施例的原理图详细说明本发明。其中：
图1设计为转向架的双轴式走行装置侧视图；
图2在按图1的走行装置上方的俯视图；
图3经修改的走行装置侧视图；
图4在车轮轴承上的刚性固定；
图5弯曲弹簧在车轮轴承上的铰接；
图6弯曲弹簧在车轮轴承上的弹性铰接；
图7在具有纵缝的弯曲弹簧的走行装置上方的俯视图。
铁路机车车辆的走行装置框架有沿行驶方向定向在铁路车辆车轮1外侧延伸的纵梁2。四个车辆车轮1的每两个作为车轮对有一公共的横向于行驶方向延伸的轴3。有关的位于外侧的车轮轴承4支承车轮轴3，而它们本身又与各相邻纵梁的有关端连接。纵梁2在其纵向中心区最好通过一横梁结构5互相刚性地连接起来。在横梁结构5与纵梁2之间的连接部位各有一个二级弹簧悬挂装置6，它尤其设计为横向比较刚性的空气弹簧或全橡胶弹簧。
纵梁2由弹性的纤维增强塑料制成，并除了导引两个车轮对外，鉴于其弹性还同时在车轮对和走行装置框架之间形成必要的弹性悬挂装置。在这里，至少纵梁的端部区设计为弯曲弹簧。为了在这种情况下获得对称的力流和高度的可靠性，纵梁各至少由两个弯曲弹簧组成，在它们成对的端部之间各固定一个车轮轴承。
按照图1，每个车轮轴承4装在两个相隔一定距离地叠置的弯曲弹簧2.1和2.2之间。与此同时弯曲弹簧2.1和2.2沿水平方向互相平行地延伸，这一位置相应于在初级弹簧悬吊装置上装有车体时的正常负荷状态。在未加载的制造状态，这些弯曲弹簧2.1和2.2可以平面地“S”形摆动，所以它们的自由端便会沿行驶方向略向下偏转。
在按图3的实施形式中，纵梁由四个彼此相隔一定距离垂直叠置的弯曲弹簧2.1、2.11、2.2和2.22构成。其中总是两个弯曲弹簧2.1和2.11位于连接车轮1的轴3的平面之上，而另外两个则位于此平面之下。与此同时上部的弯曲弹簧2.1和2.11连接在有关的车轮轴承4上面，而另外的弯曲弹簧2.2和2.22连接在车轮轴承4的下面。因此弯曲弹簧的所有端部均与有关的车轮轴承4机械连接。各弯曲弹簧从一个前部的车轮轴承一直延伸到另一个车轮对的车轮轴承同一侧上。
横梁结构5有一个位于中央横向于行驶方向延伸的横梁5.1，它在上侧被一板状的框架加劲件5.2覆盖。框架加劲件5.2与横梁无关地连接纵梁2。此框架加劲件5.2设在中央和按水平位置处于纵梁及前后车轮对的轴3之间，它支承着盘式制动器的制动钳7，盘式制动器的制动盘8固定在车轮对的轴3上。
所有的弯曲弹簧2.1-2.22在横梁结构5的区域内互相刚性连接。它们尤其还可以刚性地与横梁结构在这里最好至少与横梁5.1设计为一体。因此转向架框架可以与其设计为弯曲弹簧的纵梁2和至少它的横梁5.1以及必要时也与其框架加劲件5.2在一个工序中加工。与此同时在走行装置框架上也可以安装转向架中心销装置9，它在设计为转向架的走行装置与安装在其上面的车体之间提供了一种非刚性的连接。
按图4，车轮轴承4直接和非弹性地与弯曲弹簧2.1和2.2的有关端连接。在这里形成了一条“S”形挠度曲线。在这种情况下装配费用低。此外没有磨损件，所以只需要较低的维护费用。当希望有比较刚性的弹簧特性时，那么这种设计是相宜的。
图5表示车轮轴承4和弯曲弹簧2.1和2.2有关端部之间经修改的连接。在这里，弯曲弹簧2.1和2.2的自由端各通过回转轴10与车轮轴承4连接，此回转轴10平行于车轮轴3延伸，以及在一个包含轴3的垂直平面内对称于轴3并与之相隔一定距离地铰接在车轮轴承4的轴承箱上。因此形成了一条如悬臂梁所形成的那样的挠度曲线。与此同时，车轮对的轴承箱可以很容易替换，因为只须先拆除回转轴然后再重新装上。
图6表示在各车轮轴承4与有关的弯曲弹簧2.1和2.2之间弹性的剪切柔性的连接。其中，在车轮轴承4和弯曲弹簧2.1和2.2的端部之间各插装一橡胶弹性的连接件，它主要用来消减沿行驶方向产生的冲击和振动，从而有助于整个走行装置平稳运行。在这里，挠度曲线可通过选择弹性连接件的刚度从“S”形设计(硬的连接件)一直改变到悬臂梁挠曲特性(比较软的连接件)。
此外这两个车轮对也可以在横向弹性的车轮轴承中导引，以便将横向振动弹性地传递给走行装置框架。横向振动的阻尼也可以通过车轮轴承4和板簧之间的橡胶弹性构件实现。还有，为了抑制噪声可在弯曲弹簧内置入减震件，它们阻尼自由振动。在这里当弯曲弹簧2.1-2.22应设计为不受此类减震件影响时，合乎目的的做法是将此类减震件一端固定在车轮轴承4上，另一端固定在横梁结构5上。此外，在至少一个车轮对的轴内置入一滑动离合器，以便能给予所涉及的车轮1有活动轮对的运行特性。
业已证实合宜的是，在其余的设计都不变的情况下，按图7所示一个、多个或甚至所有的弯曲弹簧制有一条沿其纵向延伸的纵向缝12，它尤其在各车轮轴承4和各与横梁结构5的连接部位13之间延伸。由此影响弹簧特性，以及提供改变弹簧装置横向刚度的可能性。缝12的长度也可以只沿弹簧长度的部分范围延伸。
为了便于制造，有利的做法是至少那些纵向对齐的弯曲弹簧互相连接成一体，因此在连接部位13的区域内与横梁结构的固定连接变得更加容易。

Claims (17)

1．铁路机车车辆的走行装置尤其是转向架，它有用塑料最好用纤维复合材料制的弹性纵梁，这些纵梁借助于一横梁结构相互连接并在其自由端与铁路车辆车轮的车轮轴承连接，其特征为：纵梁(2)各至少有两个弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)，车轮轴承(4)固定在弯曲弹簧的自由端上。
2．按照权利要求1所述的走行装置，其特征为：在弯曲弹簧的端部之间分别固定一车轮轴承(4)。
3．按照权利要求1所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)在未加载状态“S”形地从横梁结构(5)起向下偏转。
4．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)在空间上重叠和/或并列地布置。
5．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：每一根纵梁(2)设四个叠置和/或并列的弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)，它们的至少每两个相邻端连接在一个车轮轴承(4)的下面，而其他的相关端连接在此车轮轴承(4)的上面。
6．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)在横梁结构(5)的区域内互相刚性连接。
7．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1至2.22)与横梁结构(5)刚性连接。
8．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：纵梁(2)借助于一附加的处于水平位置的框架加劲件(5.2)互相连接起来。
9．按照权利要求8所述的走行装置，其特征为：框架加固件(5)设置在中央，它支承着车轮制动装置(夹钳7；盘8)的一部分和/或一个用于要安装在其上面的车体的中央转向架中心销装置(9)。
10．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)配对的端部剪切柔性地铰接支承在相关的车轮轴承箱(4)上或内。
11．按照权利要求1至9至少一项所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)的端部刚性地固定在相关的车轮轴承箱(4)上。
12．按照权利要求1至9至少一项所述的走行装置，其特征为：弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)借助于回转轴(10)铰接在相关车轮轴承(4)的轴承箱上，回转轴的轴线平行于车轮轴(3)延伸。
13．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：车轮对在横向弹性的车轮轴承中导引。
14．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：在弯曲弹簧(2.1、2.2、2.11和2.22)内置入减震件。
15．按照权利要求1至12至少一项所述的走行装置，其特征为：减震件布置在车轮轴承(4)与横梁结构(5)之间。
16．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：在至少一个车轮对的轴(3)中置入一滑动离合器。
17．按照权利要求1或权利要求1以下的权利要求之一所述的走行装置，其特征为：至少一个弯曲弹簧在车轮轴承(4)和横梁结构(5)之间的弹性区内有一个缝。
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