将轨道车的车厢主体与其转向架链接之轨道车用的横向件

摘要

本发明是关于一种将轨道车(2)的车厢(3)链接至转向架(4)的横向件，其中该横向件(1)的上侧(24)与该车厢(3)连接，而且包含有枢轴销(11)板是借助于固定装置而固定在该横向件(1)的下侧(25)，其中枢轴销(11)可移动地安装在转向架(4)上的枢轴销座中，借以传递牵引力与制动力。

说明书

说明书

技术领域

本发明关于一种根据权利要求1、12、15和18的各自通用术语之轨道车用的横向件。

背景技术

本发明所指的轨道车可以是受轨道限制的、本身具有也可以不具有驱动器的车辆。这种车辆的特点是其经由轨道所形成受轨道限制的引导，其在曲线行驶时由于轨道车的长度而造成起落架至车厢的相对移动。同时在行驶期间，在起落架与车厢之间出现晃动与左右摇晃的移动以及制动力与牵引力，其必须要在起落架和车厢之间的连接区域中进行特別结构性的措施。

对此已知的轨道车包含有作为承载部件并与车厢下侧或车厢底架刚性安装的铸铝制横向件，其铰接在一作为转向架所建构的起落架。这个连接是透过一钢制的枢轴销进行，其借助于一也是由钢所制成的枢轴销板而固定在该横向件的下侧中央，并且为转传在枢轴销座安装的力而铰接在转向架。车厢的重量在此被转向架和车厢间所安置的弹簧所承受。

这种类型的链接使得一方面确保制动力与牵引力的传递，另一方面透过行驶运转所造成车厢之转动与晃动允许施加到转向架，然而这些情况出于行驶安全与行驶舒适的原因而有所限制。在此已知的是，晃动的动作透过在转向架与横向件之间的晃动阻尼来抵抗，而左右摇动透过在转向架与横向件之间的摇动阻尼来抵抗。

已知的横向件是经由合适的铝合金浇铸而成。其是建构成抗压的空心体，并具有包含基本是平坦的上与下侧的板状外型，在其上安装有所有用于将车厢连接至转向架所必要的结构元件。在横向件内部的空心室作用为空气弹簧用的附加空气储备。在已知的横向件中，区別为在首部横向件与基底横向件之间，首部横向件提供在由多个轨道车所构成火车的第一与最后转向架之间，且基底横向件是安装在位于中间的转向架。本发明既是关于首部横向件也是关于基底横向件。

在已知的轨道车中，首先被证实作为问题的是枢轴销在横向件的固定。透过枢轴销在一具有安置于枢轴销侧边的侧止挡件(Seitenanschlag)的枢轴板中的结合，而出现在大的温度波动时有不同的热膨胀，这是由于来自钢和铝这些涉及不同材料的热膨胀系数所致，该热膨胀特別在横向件与枢轴销板之间的接触面中产生高切力。位于枢轴销板边缘区域的固定装置因此在巨大温度差异下承受极端负载，此亦已导致该固定装置对枢轴销板的不起作用。

已知横向件的另一个问题是关于晃动阻尼器与摇动阻尼器在横向件的链接。在横向件的下侧，抗摇装置支架用螺栓固定在横向件横向侧的区域中，其自由端分別承载有用于链接抗摇装置的抗摇装置首部。在此，来自抗摇装置的力基于几何条件而在支架的固定区域中产生高扭矩，这必须被那些螺栓吸收并透过相应的尺寸来考虑。

晃动阻尼器是经由滚动轴承杆而保持在于横向件之横向面两侧所安装的滚动轴承。已知的滚动轴承在此是经由具有用于接纳滚动轴承杆之第一轴承面的在横向件上浇铸所形成的附件以及具有第二承载面的轴承壳所组成。为建构滚动轴承，轴承壳用螺栓固定至附件，其中接合面是以和横向件平面大约平行的方式扩展。在这种方式建构的滚动轴承中，从晃动阻尼器经由滚动轴承杆而引入滚动轴承中的力导致在附件至横向件的连接区域中产生非常高的材料应力，这需要适当的结构措施。

在车厢安装有空气弹簧垫的情况下，已知轨道车中提供有对该弹簧系统所需的空气容量，其由作为压力容器所建构的横向件以及在转向架与橫向件之间类似橡皮球的空气弹簧的空腔来设定。已经发现的是总空气体积的大小对行驶安全与行驶舒适度具有决定性的影响。

在DE 10 2012 105 310 A1中描述一种轨道车，其中提供具有第一与第二接触元件的弹簧装置，其包含弹簧元件，并运动性地串联安装在车厢与起落架元件之间。在DE 19826 448 C2中也描述一种用于轨道车的起落架，在此驱动的车轮对绕一共有的垂直轴安装，且非驱动的单轮利用转向机构彼此联接，以便绕其垂直轴作共同的平衡转动。在DE 197 51742 C2中描述一种轨道车，在此链接装置是根据以下一种方式来铺设，驱动器在超过借由该链接装置而功能性传输的牵引、制动和导向力之后，造成主框架或框架致密止动件与能量吸收端的止挡元件的插入位置接触。然而，关于行驶安全与行驶舒适度，这些横向件仍可再改善，特別是其在具有很大温度波动范围的使用。

发明内容

鉴于此背景，本发明的目的在于进一步改善已知的横向件，特別是关于装备有其的轨道车之行驶安全与行驶舒适度的影响以及在具有大温度波动环境下的应用。

此目的将通过一种具有权利要求1、12、15和18的特征的横向件达成。

优选的实施例则在从属权利要求中。

本发明的第一基本理念体现于在围绕枢轴销轴且相较为窄的环境区域中承载的连接与固定元件的集中。借此产生由于温度差异所造成紧固点之间的热膨胀仅有很小的效果，这是能为公差值所容许的。具有本发明横向件的轨道车因此可在例如50°到-55°之间的大温度波动范围中使用。

在本发明优选的实施例中，透过适当结构性的措施将各个不同的负载装置分配至同时在连接区域有影响的不同应力。所以制动力与牵引力透过在枢轴销板与横向件之间的接合面区域中的形状配合而消除，其优点是虽然在枢轴销轴有集中的负载传递，但材料应力会受到扩大的力传递面而受限制。另一方面，来自在枢轴销轴中抬举与下降移动的力会为张紧螺栓所吸收，其是以紧密的径向距离绕枢轴销轴所组成。有利的是该夹紧螺栓对枢轴销轴的径向距离是最佳的距离，其源自FEM计算的结果。在本发明的示范性实施例中，此距离最大为80mm。优选的是，该张紧螺栓是安置在形状锁定装置的横截面中，以便将由于不同热膨胀的约束保持尽可能的低。

在枢轴销板与该横向件的如此链接中，张紧螺栓仅是轴向张紧，而弯曲负荷与切力被形状配合吸收。张紧螺钉的夹紧力可因此最大化的利用。

张紧螺栓的锚固有利地透过邻接板来进行，螺栓首部下陷于此。以这种方式，避免了横向件的点负载集中在螺栓首部的区域。该邻接板透过在横向件的整个接触表面而分配此点负载。

在连接区域有极度高负载时，例如在撞击或事故发生的情况下，本发明的实施例是有利的，在此枢轴销板附加地支撑在横向件下侧的枢轴销侧边。由于几何条件，在这样的负载情况下发生了用于负载的较佳杠杆效应，由此可以吸收本身5倍重力加速度数量级的加速力。

因此在这样侧边支撑的情况下，枢轴销板仍然是可在高温波动的情况下可靠操作，这是可以在本案发明的进展中预见，该侧边支撑设置在安装区域中，且浮动式地设置在横向件下侧。在此本发明优选的实施例对此提供间隔套筒的使用，其插在枢轴销板的椭圆形孔中，以及在枢轴销板中防滑层的中间连接部分的下方，并且被固定螺栓穿透，该固定螺栓又接合在横向件下侧。

根据本发明的优选实施例，透过沿着枢轴销板的较长侧安装壁脚板，以进行抵抗枢轴销板在横向件纵轴中位移的附加固定。具优势的是，壁脚板是铸造在横向件下侧且整体地转变成侧挡块，所以由钢制成的枢轴销板可以保持得尽可能小，并相较于已知的横向件具有减少重量的进一步优点。

本发明的另一个基本理念是嵌入例如抗摇装置支架或侧挡块等的功能部件，其在已知横向件的情况是用螺栓固定在横向件的平面下侧，由此整体地转变成横向件。这样首先带来显著的优点，即在建构抗摇装置支架和/或侧挡块作为空心体时，其空腔补充了空气弹簧所需来自横向件的可用空气容量，这对轨道车的行驶安全与行使舒适度有正面的影响。

关于抗摇装置支架在横向件的连接证实是额外有利的，在已知横向件中由于不利的杠杆比例而承受高应力的固定装置，从此基于整体的建构而不再被需要。

本发明的另一个基本理念是关于滚动轴承，其在已知横向件是水平分开的两段式架构，并导致在横向件用的滚动轴承之过渡区域中产生极高的材料应力。透过本发明结合面横向于横向件下侧或横向件上侧平面的走向，以异常简单方式提供一用于在横向件中承载力的负载引导的扩大横切面，结果在此区域的应力峰值显著降低。

最后本发明的横向件还包括另一个基本理念，相应地在支撑面、枢轴销板与所嵌入的抗摇装置支架之间区域中的铸造轮廓建构在高于支撑面的水平上。支撑面与突起区域之间的水平差异可以例如为30mm以上，优选为50mm以上。这首先导致由于较大的内部杠杆效力所造成的力可以透过横向件被借此扩大的结构高度而较佳地吸收并导出。这使得具有明显更薄壁厚度的横向件之设计成为可能，这在横向件的铸造时是有利的，因为成品铝铸件有更细的晶粒结构，并因此具有更好的材料品质。

由于表面轮廓也标记在横向件所限定内侧的空腔中，并对空气弹簧的附加空气容量提供有突起的区域，其如前所述对装备有本发明横向件的轨道车带来了行驶安全与行驶舒适度。同时在横向件下侧的突起区域形成对空气弹簧座的边界，并由此提供较佳的支撑以及确保空气弹簧座固定于横向件。

本发明将透过以下根据在图1至10中所显示的实施例更进一步说明，其中本发明的进一步特征与优点将被公开，然而本发明是不为此所限。

附图说明：

其显示：

图1在装备有本发明横向件的轨道车的端部的斜视图，其位于具有所示车厢的转向架区域中，

图2在本发明横向件下侧的斜视图，

图3在图2中所显示横向件的仰视图，

图4在图2中所显示横向件的前视图，

图5在图2中所显示横向件的俯视图，

图6在图2中所显示横向件的侧视图，

图7在图2的横向件的沿横轴所切之面的斜视图，

图8透过本发明横向件沿其横轴所切之面的放大比例横截面图，

图9在图8中IX所指区域的详细视图，以及

图10本发明横向件沿在图5中所示X-X线所切的部分切面图。

具体实施方式：

图1显示装备有本发明横向件1的轨道车2的端部区域，其在本示例中是由一个非驱动的车厢所形成。轨道车2包括以虚线显示表示的车厢3，在其由车厢底架所形成的下侧刚性固定有本发明横向件1。本发明横向件1的具体构造显示在图2至10中。

图1进一步显示一具有两个轮组5并配置为转向架4的起落架，其透过导杆6支撑于转向架框架7上并且为主悬架所保持。该转向架框架7有两个纵樑8，其透过端梁9刚性地相互连接。在端梁8之间，转向架框架7包含下降区域，在此橡胶球状的空气弹簧9分別在转向架中心的侧边，并且在转向架中间有枢轴销座。空气弹簧9形成轨道车2的主弹簧，并且透过横向件1直接与轨道车2的中央空气供给连接。

车厢3与转向架4的链接使得枢轴销11从横向件1下侧的中心沿转向架4的方向延伸，在该枢轴销座与转向架4接合，借此能够传递转向架4与车厢3之间的制动与牵引力，而不必要避免在此有转向、提升、下降、倾斜与晃动形式的相对运动。

为了降低前述所称在转向架4与车厢3之间的相对运动，如图1所示，在转向架4的两侧分別安装有抗摇装置12与晃动阻尼器13。借由它们的一个端部，抗摇装置12以及晃动阻尼器13分別铰接到在该转向架框架7纵樑8的外侧所安置的托架14。抗摇装置12的另一端部铰接到抗摇装置首部15，其固定在从横向件1下侧突出的抗摇装置支架16。

两个晃动阻尼器13是透过滚动轴承杆17链接，其两侧端部是可转动地安装在于横向件1所固设的滚动轴承18中。滚动轴承杆17与晃动阻尼器13之间的连接是分別透过旋转杆19来进行，该旋转杆19放扭转地坐落在滚动轴承杆17，而且其自由端与晃动阻尼器23连接。

在车厢3与转向架4这样的连接情况下，制动与牵引力也透过枢轴销11引入转向架4中，来自提举与下降移动的力透过空气弹簧10、来自晃动的力透过晃动阻尼器13以及来自左右晃动的力则透过抗摇装置14引入。

本发明横向件1的准确结构显示在图2至10中，其中在所有图示中相同特征具有相同的附图标记，即使这些没有在各个图中明确描述。

横向件1有纵轴20和与其垂直铺设的横轴21。该横向件纵向侧22平行于纵轴20铺设，且该横向件的横向侧23平行于横轴21铺设。分配至车厢3的上侧有附图标记24，且面向转向架4的下侧有附图标记25。在上侧24沿着横向件的横向侧23分別有用于刚性连接至车厢3的固定面26。另一方面，在下侧有25安装用于铰链连接至转向架4的部件。本发明的横向件1在内侧包含有抗压空腔，其被大量的加强肋穿透。在这些加强肋之间的部分空腔是互相连接，由此建构成一连通系统，借此空气可以流通横向件1的整个空腔。

用于传递制动和牵引力的第一建构群包含一矩形、由钢所构成的枢轴销板27，其枢轴销11从其下侧28中心整体地突出，其轴是以29标记。枢轴销11有一锥形、向自由端逐渐变细的形状，借此其在枢轴销座中与转向架4接合。特別是如图8所示，枢轴销板27相对的上侧30具有一从枢轴销板27整体突出的同轴附件31。该附件31是建构成阶梯状并具有一较大直径的第一纵断面32，其分配有第一周围面33，且具有包含较小直径的第二纵断面43为第二周围面35。透过第一周围面33与第二周围面35之间的径向位移建构成在附件31的环形肩部36。在附件31的端面37中，在一与枢轴销轴29同轴的周围圆上，以一致的圆周距离与至轴29的窄径向距离设有四个轴平行的螺丝孔，并且啮合在稍后描述的夹紧螺栓47。对枢轴销11或附件31为径向相对的枢轴销板27的区域建构固定段38和39，其边缘区域分別安装有用于容纳固定装置的三个螺丝孔40。

为合适地容纳枢轴销板27，横向件1包含一从上侧24至下侧25延伸的圆柱型夹紧通道41，其内半径对应于附件31第二纵向面34的外径。夹紧通道41在直接靠近上侧24与下侧25的附近放宽到较大的半径，并以这种方式建构圆柱形扩张的第一纵向面42与第二纵向面43。在扩张的第二纵向面43的区域中，内径对应于附件31第一纵向面38的外径，所以具有其附件31的枢轴销板27在符合热膨胀的情况下会被夹紧通道41配合形状地接合。因此，附件31的环形肩部36在与透过扩张的第二纵向面43的径向反弹件所建构的环形支撑面43接触的同时靠在横向件1上。在环形支撑面43的无动作轴承是由以下事实保证的，即附件31的第一纵向面32有比扩张的第二纵向面43还大的轴向延伸，这会导致枢轴销板27的固定段38和39与横向件1的下侧25有较小的净距离。

横向件1扩张的第一纵向面42用作为一互补形成的邻接板45配合形状的安装座，其以在其下端的桩形同轴的附件46延伸进入夹紧通道41中。该邻接板45有通孔，其孔的图形对应于在附件1端面37中的螺纹孔。借助于夹紧螺栓47，其在夹紧通道41中以窄径向距离绕枢轴销轴29集合，且借由其螺栓首部抵在邻接板45来支撑，枢轴销板27紧固在横向件1上。

枢轴销板27与横向件1这样的连接将力传递区域集中在围绕枢轴销轴29的小区域中，其中在驱动模式中横向于枢轴销轴29的力透过第一周围面33与第二周围面35的形状配合而传递至横向件1，且在枢轴销轴29方向的力会被环形支撑面44或螺纹螺栓47吸收。

枢轴销板27相对于横向件1的相对位置使得固定段38和39在横向件1的横向轴21中对准。这有优点，在例如撞击或事故的极端冲击负载的情况下，固定段38和39可用以消抵冲击力。为防止由于高的特殊负载而导致枢轴销板27的损坏，即使在低温因素的条件下，固定段38和39是浮动地固定在横向件1，这意味着固定段38和39的支持垂直于横向件1的下侧25，而枢轴销板27对横向件1的相对运动可能在其下侧25的平面中。

特別是可从图9中看出，为达此目的，固定段38和39包含大量细微形成的椭圆形孔48，其长度延伸方向指向位移方向。在椭圆形孔48中设置有间隔套筒49，其法兰件50位于固定段38和39与横向件1下侧25之间的净距离中。在平垫片51之间接合的下方，螺栓52穿透该间隔套筒49并穿入在横向件1下侧的螺栓孔53。法兰套筒49的杆54是稍微长于固定段38与39的厚度。在以这种方式所建构相对固定段38，39的法兰件50与平垫片51间突出部分中插入滑动层55。

在枢轴销板27的两侧绕有平行于横向件1之横轴21的壁脚板56。壁脚板56从横向件1的下侧25整体地突出，并以在之间形成的空间中形状配合地容纳枢轴销板27(图2、3、4与10)。

在枢轴销11的高度上的壁脚板56的中间区域中，侧挡块57分別整体地铸造在壁脚板56上。两个侧挡块57因此在枢轴销11的两侧延伸并且平行于来自横向件1下侧25的枢轴销11，并由此从枢轴销板27分离出来。特別如图10所示，在此侧挡块57同样如横向件1般建构成空腔，其中空腔是内部流通。

在两个横向架的横向侧23的区域中，在横向架1下侧25分別一体成形地铸造有抗摇装置支架16，具有一宽的基底座，其朝自由端逐渐变细并在此平坦的支撑面58可用于固定抗摇装置首部15。抗摇装置支架16，类似于侧挡块57，是建构为空腔，其中横向件1的空腔与抗摇装置支架16的空腔再次互相合并并形成一个总体的空腔。

在与横向架的横向侧23端部相对的抗摇装置支架16分別安装有滚动轴承18，在此滚动轴承杆17的一个端部是安装成可转动的。滚动轴承18是分开的，且包括一具有第一支撑面铸造在横向件1的附件59，和一具有第二支撑面松动的轴承壳体60，其为建构滚动轴承18借助螺栓而抵靠附件59来锁紧。从图6可以辨识出，在此接合面的平面61与由横向件1所形成的平面呈角度α。在本发明的实施例中，角度α为90°，但亦可是在60°与120°之间的范围。

侧档块57与抗摇装置支架16和滚动轴承18之间的横向件区域分別建构有用于空气弹簧10的支撑面62。支撑面62有圆形外形，并提供有用于横向件1之空腔的连接开口63。横向件1位于支撑面62之间的区域建构成相对于支撑面62是升高的，借此形成支撑面62的边界64。在横向件1内部，该升高的区域导致空腔的扩大。