用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置

摘要

用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置属于用于轨道车辆转向架的二系悬挂减震装置领域，其包括两个垂向减振器、两个双曲囊空气弹簧、紧凑型枕梁、双弯头抗侧滚扭杆、横向减振器和同侧外置型双牵引拉杆，紧凑型枕梁包括枕梁基体、横向缓冲器、枕梁芯筒、两个牵引拉杆铰座、两个垂向减振器基座、两个抗侧滚扭杆座、两个构架连接基座、两个空气弹簧安装座和两个起吊座。本发明有效克服了因轴箱内置式地铁铸造转向架缩减布局空间和取消其中心矩形窗口而导致的旧有横向减震器座不复存在的问题，同时，新的横向缓冲器体积小、强度高，易于制作和安装，完全满足横向减震和曲线弯道上的防撞需求，并大幅缩减了横向减震器占用的空间。

说明书

技术领域

本发明属于用于轨道车辆转向架的二系悬挂减震装置领域，具体涉及一种用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置。

背景技术

现有的铁路车辆转向架的构架通常是轴箱外置式转向架，如图1至图2所示，常见的轴箱外置式转向架是一种由两条横梁1和两个侧梁3共同形成的近似H字形的焊接构架，其构架的基本构成包括两个纵梁2、两个横梁1及固连于横梁1两端的侧梁3，其六者共同焊接成的大写字母H型的结构，每个横梁1均包括一组牵引拉杆座1-4，两个无缝钢管1-1彼此平行，其二者的间距分别通过两个平行的纵梁2跨接和固定，两条横梁1和两个纵梁2共同合围形成一个矩形窗口区域。该矩形窗口区域用于容纳和安装类似于中国专利CN 104442882所公开的Z字形垂直布置的紧凑型牵引拉杆以及牵引座，其彼此平行且以转向架的垂向中心Z轴为旋转中心线进行旋转对称分布，两组Z字形布置的两个牵引拉杆分别与对应的牵引拉杆座1-4铰接。此外，纵梁2的两端分别与两个横梁1固连，纵梁2的上端中段设有构架横向止挡2-1，在纵梁2一端设有一个横向减振器座2-2。两个横梁1以构架的垂向旋转轴Z为旋转对称中心，彼此按180°的圆周角旋转对称，两个横向减振器座2-2分别用于安装一个对应的横向减振器。侧梁3中部设置的空气弹簧安装孔3-1直接用于与空气弹簧同轴固连。侧梁3包括空气弹簧座3-1和两条悬臂，两条悬臂分别位于空气弹簧座3-1的两端，空气弹簧座3-1的外侧壁分别固连有一个和一个抗侧滚扭杆座3-7。两个侧梁3关于转向架整体结构的x轴对称，并分别通过各自的空气弹簧座3-1固连于两个横梁1的两端。

然而，前述常见的紧凑型牵引拉杆、横向止挡2-1和横向减振器座2-2均位于转向架构架中心的矩形窗口内部，该布局方式使得两个横向减振器分别布置在矩形窗口对角线上的布局方式通常仅适用于构架尺寸和重量均较大的动车组轴箱外置式转向架构架，由于大尺寸构架的结构强度大，使其拥有较为宽阔的附属部件布局空间或加载扭矩较大的悬挂或吊臂结构。而空气弹簧座3-1直接布局在侧梁3中段，使得侧梁直接承受空气弹簧的垂向震动载荷，不利于构架使用寿命的提高。抗蛇形减振器吊座3-6和抗侧滚扭杆座3-7均对称布局于两套侧梁3的外侧，其对构架应力结构的强度要求较大，不利于缩减构架重量和减小回转半径。

另一方面，如图3所示的一种新型的轴箱内置式地铁铸造转向架4可以在保障结构强度的同时大幅减小转向架固定轴距，从而减小转向架的回转半径，提高其小曲线通过能力。该新型转向架构架4的内置式轴箱需完全安装于轴箱安装座4-1的内部，从而形成一种全新的轴箱内置式转向架布局结构。但由于该新型轴箱内置式地铁铸造转向架4的侧梁间距小，重量轻，导致其结构尺寸和结构强度均发生显著变化：该新型构架由铸造工艺一体成型，其仅在构架的几何中心保留了圆筒形的牵引座，但取消了由两条横梁1和两个纵梁2所共同合围形成的中部矩形窗口、横向减振器座以及构架横向止挡等原有结构。

为此，需要重新设计一款新型的紧凑型摇枕结构，综合考虑牵引拉杆、横向减震装置以及空气弹簧的布局和装配，以便适应轴箱内置式地铁铸造转向架的应用需求。

发明内容

为了解决现有由铸造工艺一体成型的新型轴箱内置式地铁铸造转向架，其取消中部矩形窗口、横向减振器座以及构架横向止挡等原有结构，因此需要综合考虑牵引拉杆、横向减震装置以及空气弹簧的布局和装配，重新设计一款新型的紧凑型摇枕结构，以便适应轴箱内置式地铁铸造转向架的应用需求的技术问题，本发明提供一种用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置，该装置包括两个垂向减振器、两个双曲囊空气弹簧，该紧凑型二系悬挂装置还包括紧凑型枕梁、双弯头抗侧滚扭杆、横向减振器和同侧外置型双牵引拉杆，所述紧凑型枕梁包括枕梁基体、横向缓冲器、枕梁芯筒、两个牵引拉杆铰座、两个垂向减振器基座、两个抗侧滚扭杆座、两个构架连接基座、两个空气弹簧安装座和两个起吊座，枕梁基体为矩形结构，两个起吊座固连于枕梁基体的两端；枕梁芯筒垂直固连于枕梁基体下端面的中心，横向缓冲器固连于枕梁基体上端面的中心；两个牵引拉杆铰座对称固连于枕梁基体同一条长边的两端，每一个垂向减振器基座为向上开口的凹槽结构，其靠外侧的凹槽侧壁与一个对应牵引拉杆铰座内侧壁固连；

所述两个构架连接基座以枕梁基体的中心平面对称布置于枕梁基体的底部，构架连接基座到枕梁芯筒的间距值为其同侧起吊座到枕梁芯筒的间距值的一半，构架连接基座的长度是枕梁基体的宽度的二倍；两个空气弹簧安装座以枕梁基体的中心平面对称布置于枕梁基体的上端；空气弹簧安装座位于其所临近构架连接基座和垂向减振器基座二者之间；每一个抗侧滚扭杆座均固连于一个对应的空气弹簧安装座外径边缘，所述两个抗侧滚扭杆座均位于枕梁基体的另外一条长边所在的一侧；

所述双弯头抗侧滚扭杆包括双弯头水平长轴、两个卡箍连接座和两个垂向抗侧滚扭杆，两个卡箍连接座对称同轴固连于双弯头水平长轴的水平端两端，每个卡箍连接座与一个对应抗侧滚扭杆座固连；两个垂向抗侧滚扭杆分别与双弯头水平长轴的一个对应的弯头固连，两个垂向抗侧滚扭杆平行且均向上布置；垂向抗侧滚扭杆的上端与车体底部铰接；

所述横向减振器的活塞杆两端均设有橡胶节点，横向减振器活塞杆的一端设有带倾角的焊接连接基座，其另一端设有横向减振器车体端连接座；带倾角的焊接连接基座与牵引拉杆同侧的一个构架连接基座以及临近的枕梁基体外侧壁焊接固连；同侧外置型双牵引拉杆的长杆两端均设有橡胶节点，两个橡胶节点的轴箱彼此垂直一个牵引拉杆的一端通过一个Y轴方向的橡胶节点与一个对应牵引拉杆铰座铰接，牵引拉杆的另一端通过一个Z轴方向的橡胶节点与车体底部连接；

所述两个垂向减振器分别与一个对应的垂向减振器基座铰连，两个双曲囊空气弹簧分别与一个对应的空气弹簧安装座同轴固连。

所述枕梁基体、枕梁芯筒、两个牵引拉杆铰座、两个垂向减振器基座、两个抗侧滚扭杆座、两个构架连接基座、两个空气弹簧安装座和两个起吊座均通过铸造一体成型，枕梁基体的总重量为460千克、铸造壁厚为16毫米，所述两个构架连接基座垂向中心平面的间距为1095毫米；两个牵引拉杆铰座垂向中心平面的间距为2370毫米；两个垂向减振器基座垂向中心平面的间距为2010毫米；两个抗侧滚扭杆座垂向中心平面的间距为1573毫米；两个构架连接基座垂向中心平面的间距为1116毫米；两个空气弹簧安装座的轴线间距为1556毫米；两个起吊座垂向中心平面的间距为2340毫米。

所述横向缓冲器包括基座方盒、两组宽度调整片、两个橡胶减震垫块和两组焊料垫板，所述每一个橡胶减震垫块和一个对应的宽度调整片均顺次与基座方盒的一个侧壁固连，两个橡胶减震垫块彼此对称；基座方盒的另外两个侧壁端面分别与一个对应的焊料垫板焊接固连；焊料垫板的上、下边缘分别与基座方盒的上端盖和对应侧壁均形成填料缝隙；基座方盒的下端与枕梁基体上端面的中心焊接固连。

所述橡胶减震垫块的橡胶减震块由横向金属外壳端坐和橡胶块硫化合成，橡胶减震垫块的端头从横向金属外壳端坐的开口端向外侧突出，突出的距离值为1厘米。

所述同侧外置型双牵引拉杆的每一个牵引拉杆活塞杆为920毫米的大跨度长杆结构，其二者均朝向构架X轴的正方向；带倾角的焊接连接基座垂直于临近的枕梁基体外侧壁，并且带倾角的焊接连接基座与竖直平面的夹角为30度。

所述双弯头抗侧滚扭杆的两个弯头所在平面向下倾斜，其与竖直平面的夹角为65度角。

本发明的有益效果是：该轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置的横向缓冲器固连于枕梁基体上端面的中心，其横向金属外壳端坐对超过限位行程的高强度撞击起到限位作用，从而保护其内部的橡胶块免遭破坏。该新布置方式有效克服了因轴箱内置式地铁铸造转向架缩减布局空间和取消其中心矩形窗口而导致的旧有的横向减震器座不复存在的问题，同时，新设计的横向缓冲器体积小、强度高，易于制作和安装，其插入车体底架的匹配凹槽之后，完全可以满足横向减震和曲线弯道上的防撞需求，并大幅节约了旧有横向减震器所占用的空间。枕梁基体是铸造成型的矩形板状密闭空盒结构，其在保障结构强度的同时有助于减重，并同时作为压缩空气的供风通道为双曲囊空气弹簧供风；

同侧外置型双牵引拉杆的每一个牵引拉杆活塞杆为920毫米的大跨度长杆结构，其二者均朝向列车行进的X轴方向；与轴箱内置式地铁铸造转向架中心矩形窗口内旧有布置于Z字形垂直布置的紧凑型牵引拉杆相比，本发明布置与构架外侧的大跨距双牵引拉杆等效于将整个紧凑型枕梁变成了尺寸更大的新型引拉杆结构，由于力矩的大幅增加，使得该牵引拉杆结构可以更为有效地传递应力。两个牵引拉杆均朝向列尾方向的布局方式可替代旧有的抗蛇形减震器并起到等效的抑制车体沿行进方的X轴方向前后扭摆的效果。

带倾角的焊接连接基座垂直于临近的枕梁基体外侧壁，并且带倾角的焊接连接基座与竖直平面的夹角为30度，该设计使横向减震器成为兼顾竖直Z轴方向和纵向Y轴方向的双向减震缓冲装置，并大幅节约了横向减震器的旧有长度，同时枕梁基体可以作为空气弹簧的附加风缸，取消了车上单独设置的附加风缸，提升布局结构的紧凑性。

双弯头抗侧滚扭杆的两个弯头所在平面下倾斜，其与竖直平面的夹角为65度角，该结构可以将车体沿前进的X轴方向的前后扭动力矩和竖直Z轴方向上垂向震动力矩形成合力传递，在分别通过卡箍连接座内的橡胶节点和垂向抗侧滚扭杆端部的橡胶节点进行吸能缓冲，从而在另一角度实现替代旧有的抗蛇形减震器和辅助垂向减震器以及双曲囊空气弹簧的减震效果。

附图说明

图1是旧有轴箱外置式H型焊接构架的立体结构示意图；

图2是旧有轴箱外置式H型焊接构架的俯视图；

图3是现有一种新型的轴箱内置式地铁铸造转向架的立体图；

图4是本发明用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置的立体图；

图5是本发明紧凑型枕梁的主视图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明紧凑型枕梁在立体视角下的爆炸装配示意图；

图8是本发明紧凑型枕梁在另一视角下的立体图；

图9是本发明横向缓冲器的立体图；

图10是本发明横向缓冲器在立体视角下的爆炸装配示意图；

图11是本发明双弯头抗侧滚扭杆的立体图；

图12是紧凑型二系悬挂装置在立体视角下的立体图；

图13是图4的爆炸装配示意图；

图14是图4的右视图；

图15是本发明用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图4至图14所示，用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置，该装置两个垂向减振器7、两个双曲囊空气弹簧10、紧凑型枕梁5、双弯头抗侧滚扭杆6、横向减振器8和同侧外置型双牵引拉杆9，所述紧凑型枕梁5包括枕梁基体5-1、横向缓冲器5-2、枕梁芯筒5-3、两个牵引拉杆铰座5-4、两个垂向减振器基座5-5、两个抗侧滚扭杆座5-6、两个构架连接基座5-7、两个空气弹簧安装座5-8和两个起吊座5-9，枕梁基体5-1为矩形结构，两个起吊座5-9固连于枕梁基体5-1的两端；枕梁芯筒5-3垂直固连于枕梁基体5-1下端面的中心，横向缓冲器5-2固连于枕梁基体5-1上端面的中心；两个牵引拉杆铰座5-4对称固连于枕梁基体5-1同一条长边的两端，每一个垂向减振器基座5-5为向上开口的凹槽结构，其靠外侧的凹槽侧壁与一个对应牵引拉杆铰座5-4内侧壁固连。

所述两个构架连接基座5-7以枕梁基体5-1的中心平面对称布置于枕梁基体5-1的底部，构架连接基座5-7到枕梁芯筒5-3的间距值为其同侧起吊座5-9到枕梁芯筒5-3的间距值的一半，构架连接基座5-7的长度是枕梁基体5-1的宽度的二倍；两个空气弹簧安装座5-8以枕梁基体5-1的中心平面对称布置于枕梁基体5-1的上端；空气弹簧安装座5-8位于其所临近构架连接基座5-7和垂向减振器基座5-5二者之间；每一个抗侧滚扭杆座5-6均固连于一个对应的空气弹簧安装座5-8外径边缘，所述两个抗侧滚扭杆座5-6均位于枕梁基体5-1的另外一条长边所在的一侧。

所述双弯头抗侧滚扭杆6包括双弯头水平长轴6-3、两个卡箍连接座6-1和两个垂向抗侧滚扭杆6-2，两个卡箍连接座6-1对称同轴固连于双弯头水平长轴6-3的水平端两端，每个卡箍连接座6-1与一个对应抗侧滚扭杆座5-6固连；两个垂向抗侧滚扭杆6-2分别与双弯头水平长轴6-3的一个对应的弯头固连，两个垂向抗侧滚扭杆6-2平行且均向上布置；垂向抗侧滚扭杆6-2的上端与车体底部铰接。

所述横向减振器8的活塞杆两端均设有橡胶节点，横向减振器活塞杆的一端设有带倾角的焊接连接基座8-1，其另一端设有横向减振器车体端连接座8-2；带倾角的焊接连接基座8-1与牵引拉杆9同侧的一个构架连接基座5-7以及临近的枕梁基体5-1外侧壁焊接固连；两个橡胶节点的轴箱彼此垂直，一个牵引拉杆9的一端通过一个Y轴方向的橡胶节点与一个对应牵引拉杆铰座5-4水平铰接，牵引拉杆9的另一端通过一个Z轴方向的橡胶节点与车体底部垂直连接。

所述两个垂向减振器7分别与一个对应的垂向减振器基座5-5铰连，两个双曲囊空气弹簧10分别与一个对应的空气弹簧安装座5-8同轴固连。

所述枕梁基体5-1、枕梁芯筒5-3、两个牵引拉杆铰座5-4、两个垂向减振器基座5-5、两个抗侧滚扭杆座5-6、两个构架连接基座5-7、两个空气弹簧安装座5-8和两个起吊座5-9均通过铸造一体成型，枕梁基体5-1的总重量为460克，铸造壁厚为16毫米。

所述两个构架连接基座5-7垂向中心平面的间距为1095毫米；两个牵引拉杆铰座5-4垂向中心平面的间距为2370毫米；两个垂向减振器基座5-5垂向中心平面的间距为2010毫米；两个抗侧滚扭杆座5-6垂向中心平面的间距为1573毫米；两个构架连接基座5-7垂向中心平面的间距为1116毫米；两个空气弹簧安装座5-8的轴线间距为1556毫米；两个起吊座5-9垂向中心平面的间距为2340毫米。

所述横向缓冲器5-2包括基座方盒5-2-1、两组宽度调整片5-2-2、两个橡胶减震垫块5-2-3和两组焊料垫板5-2-4，所述每一个橡胶减震垫块5-2-3和一个对应的宽度调整片5-2-2均顺次与基座方盒5-2-1的一个侧壁固连，两个橡胶减震垫块5-2-3彼此对称；基座方盒5-2-1的另外两个侧壁端面分别与一个对应的焊料垫板5-2-4焊接固连；焊料垫板5-2-4的上、下边缘分别与基座方盒5-2-1的上端盖和对应侧壁均形成填料缝隙；基座方盒5-2-1的下端与枕梁基体5-1上端面的中心焊接固连。

所述橡胶减震垫块5-2-3的橡胶减震块由横向金属外壳端坐5-2-3-1和橡胶块5-2-3-2硫化合成，橡胶减震垫块5-2-3的端头从横向金属外壳端坐5-2-3-1的开口端向外侧突出，突出的距离值为1厘米；横向金属外壳端坐5-2-3-1对超过限位行程的高强度撞击起到限位作用，从而保护其内部的橡胶块5-2-3-2免遭破坏。该横向缓冲器5-2位于枕梁中心上方的新布置方式有效克服了因轴箱内置式地铁铸造转向架4缩减布局空间和取消其中心矩形窗口而导致的旧有的横向减振器座2-2不复存在的问题，同时，新设计的横向缓冲器5-2体积小、强度高，易于制作和安装，其插入车体底架的匹配凹槽之后，完全可以满足横向减震和曲线弯道上的防撞需求，并大幅节约旧有了横向减振器所占用空间。

所述同侧外置型双牵引拉杆9的每一个牵引拉杆活塞杆为920毫米的大跨度长杆结构，其二者均朝向构架X轴的正方向；与轴箱内置式地铁铸造转向架4中心矩形窗口内旧有布置于Z字形垂直布置的紧凑型牵引拉杆相比，本发明布置于构架外侧的大跨距双牵引拉杆9等效于将整个紧凑型枕梁5变成了尺寸更大的新型引拉杆结构，由于力矩的大幅增加，使得该牵引拉杆结构可以更为有效地传递应力。两个牵引拉杆均朝向列车行进的X方向的布局方式可有效抑制车体沿行进方的X轴方向前后扭摆的效果。

带倾角的焊接连接基座8-1垂直于临近的枕梁基体5-1外侧壁，并且带倾角的焊接连接基座8-1与竖直平面的夹角为30度，该设计使横向减振器8成为兼顾竖直Z轴方向和纵向Y轴方向的双向减震缓冲装置，并大幅节约了横向减振器的旧有长度，提升布局结构的紧凑性。

所述双弯头抗侧滚扭杆6的两个弯头所在平面向下倾斜，其与竖直平面的夹角为65度角，该结构可以将车体沿前进的X轴方向的前后扭动力矩和竖直Z轴方向上垂向震动力矩形成合力传递，在分别通过卡箍连接座6-1内的橡胶节点和垂向抗侧滚扭杆6-2端部的橡胶节点进行吸能缓冲，从而在另一角度辅助双曲囊二系空气弹簧10的减震作用。

具体应用本发明的用于轴箱内置式转向架的紧凑型二系悬挂装置时，如图15所示，直接将紧凑型枕梁5下方的枕梁芯筒5-3通过橡胶垫圈与如图3所示的新型的轴箱内置式地铁铸造转向架4中心压装轴连，并分别将紧凑型枕梁5下方的两个构架连接基座5-7与侧梁4的中部固连，此后，将横向缓冲器5-2、双弯头抗侧滚扭杆6、垂向减振器7、横向减振器8、同侧外置型双牵引拉杆9分别与车体上的对接结构相应连接，即可通过本发明的紧凑型枕梁5实现车体与新型的轴箱内置式地铁铸造转向架的连接，并在大幅节约设备布局空间的同时，依旧发挥良好的全方位的减震缓冲效果。