用于铁路车辆的摆动式转向架、车辆及相应的火车的制作方法与工艺

本发明总体上涉及用于铁路车辆的摆动式转向架。更具体而言，根据第一方面，本发明涉及一种用于铁路车辆的摆动式转向架，这种类型的转向架包括底盘、可动结构以及至少一个阻尼装置，该可动结构相对于底盘绕纵轴线旋转并拟连接到铁路车辆的主体部分，该阻尼装置用于使所述可动结构相对于底盘的横摆运动衰减，用于使横摆运动衰减的阻尼装置包括：-阻尼致动缸，所述阻尼致动缸的第一端通过第一球接头连接件连接到底盘；-连接元件，所述连接元件将阻尼致动缸的第二端连接到所述可动结构。

背景技术：
可通过球接头连接件将阻尼致动缸的第二端连接到可动结构的支架。该支架例如形成在可动结构的横向侧上并向下突出。这种转向架应该遵守不同的限制条件。当可动结构处于绕纵向相对于底盘旋转行程的末端时，该可动结构（以及，特别的是连接支架）不应该侵入车辆界限（特别是横向整体界限）。另外，可动结构（特别地，支架）不应该妨碍转向架底盘的纵梁。另外，不论侧倾角（即，可动结构相对于底盘绕纵轴线的角度）为多少、不论横摆角度为多少，阻尼致动缸都不应该相对于纵向采用太大角度。从而，能避免用于使横摆运动衰减的阻尼装置中的竖向附加力分量，从而，对于抗横摆的阻尼作用力的纵向分量而言，其效率也不会降低太多。在上述转向架中，难以遵守这些不同的限制条件。

技术实现要素：
在本说明书中，本发明的目的在于提出一种摆动式转向架，该转向架的设计结构能满足上述标准。因此，本发明涉及一种上述类型的摆动式转向架，其特征在于，连接元件包括：-上部连接杆，一方面，该上部连接杆通过第二球接头连接件连接到致动缸的第二端，另一方面，上部连接杆通过绕纵向枢转轴线枢转的枢转连接装置连接到所述可动结构；-下部连接杆，一方面，该下部连接杆通过第三球接头连接件连接到上部连接杆和/或阻尼致动缸的第二端，另一方面，该下部连接杆通过第四球接头连接件连接到底盘。因而，可在相当大程度上改变阻尼装置的运动学特性。当可动结构处于绕纵轴线相对于底盘旋转的行程的末端时，该可动结构或用于使横摆运动衰减的阻尼装置的元件，不会超出尺寸限制范围。因而不会妨碍转向架底盘。可将阻尼装置的不同元件布置为，使阻尼致动缸与纵向形成的角度减小，而不管可动结构相对于底盘绕纵轴线的角度位置如何，也不管可动结构相对于底盘的横摆角度如何。在本文中，可动结构相对于底盘的横摆运动是指：可动结构相对于底盘绕垂直于转向架侧倾平面的轴线的旋转运动。在本文中，纵向对应于转向架正常移动的方向。横向方向对应于既垂直于纵向又平行于转向架侧倾平面的方向。转向架也可具有一个或更多个如下特征，可以单独采用这些特征或对这些特征在技术上进行可能的组合，所述特征如下：-上部连接杆包括两个分支部分，每个分支部分通过第二球接头连接件连接到致动缸的第二端，枢转连接装置包括绕枢轴线枢转的两个枢转连接件，每个枢转连接件将两分支部分之一连接到可动结构；-上部连接杆包括共同的下部部分，下部部分的下端通过第二球接头连接件连接到致动缸的第二端，两分支部分都牢固固定到共同的下部部分的上端，该上端与所述下端相对；-将阻尼装置布置为，使阻尼致动缸相对于纵向以一定的锥度偏移，所述锥度的锥角小于30°；-阻尼致动缸通过其第一端连接到底盘的纵梁；-下部连接杆通过第四球接头连接件连接到底盘的纵梁；-转向架包括两个阻尼装置，所述阻尼装置位于可动结构的相对的横向两侧，用于使所述可动结构相对于底盘的横摆运动衰减；-转向架包括致动缸装置，所述致动缸装置用于控制可动结构绕纵轴线相对于底盘的旋转位移。根据第二方面，本发明涉及一种铁路车辆，其包括主体部分以及具有上述特征的至少一个转向架，主体部分连接到转向架的所述可动结构。根据第三方面，本发明涉及一种火车，其包括具有上述特征的多个铁路车辆。附图说明通过下面参照附图进行的详细描述，很显然可以看出本发明的其他特征和优点，下述内容是一种表示本发明的方式，决不是限制本发明，附图如下：-图1示意性示出了根据本发明的铁路车辆的正视图；-图2更详细示出了可动结构和控制装置，控制装置用于控制所述可动结构绕纵轴线的旋转偏移，图中还示意性示出了用于使横摆运动衰减的阻尼装置，图中示出了转向架的一种状态，此状态下，可动结构未绕纵轴线进行角位移；-图3是类似于图2的视图，在图3所示状态下，可动结构处于绕纵轴线在转向架的第一横向侧旋转行程的末端；-图4是图1中的转向架的侧视图，所述可动结构未绕纵轴线相对于底盘发生角位移，横摆角为零；-图5是类似于图4的视图，示出了可动结构处于某位置上，在该位置处，第一横向侧沿纵轴线相对于底盘的角位移量最大，横摆角度也是最大；-图6是类似于图5的视图，所述可动结构绕纵轴线朝底盘的第二横向侧的角位移量最大，横摆角度也最大。具体实施方式图1所示车辆1为轨道车。该车辆包括主体部分3和一个或几个用于支撑主体部分的转向架5。主体部分3典型地被设置为用于容纳乘客或货物。主体部分通过其底部7位于转向架5上。转向架5包括轮子9、支承件11、底盘13、主悬架15、可动结构17、副悬架19、控制装置21以及几个阻尼装置23。支承件11用于引导轮子旋转；底盘13通过主悬架15悬置在支承件11上；可动结构17相对于底盘13绕纵轴线旋转；主体部分3通过副悬架19悬置在可动结构17上；控制装置21用于控制所述可动结构17相对于底盘13绕纵轴线的旋转位移；阻尼装置23用于使所述可动结构17相对于底盘13的横摆运动衰减（图2至6中可看出）。轮子9在铁轨上滚动以让火车通行。转向架5典型地包括四个轮子，它们分布在两个轮轴上。但是转向架5也可以仅包括两个轮子或超过四个轮子。转向架底盘13是刚性结构，典型地包括两个纵梁25，它们通过两个横梁27相互连接。可动结构17包括倾斜的横梁29，如图2详细所示。如图2和3所示，可动结构17可相对于转向架底盘13在垂直于纵轴线的平面中进行旋转运动。主体部分3连接到可动结构17并可与可动结构17一起作为单个部件绕纵轴线运动。主体部分3从而能相对于转向架底盘以摆动方式运动。转向架5还包括引导组件31，引导组件31用于引导可动结构17绕纵轴线的旋转运动。该引导组件31包括两个辊子33，每个辊子均附连到转向架底盘13的一纵梁25。两个辊子33与两个滚动表面35相互配合，该两个滚动表面35形成在倾斜横梁29的两个侧端面处。如图2所示，该倾斜横梁为U形形状，横向的中央部分37基本上为线性的，两端部部分39从中央部分37朝主体部分3倾斜地伸展。滚动表面35附连到倾斜的端部部分39并且朝转向架外侧侧向向下偏转。滚动表面抵置在辊子33上。如图2所示，可动结构17还包括平台41，平台41刚性连接在主体部分的底部7之下。在所示的例子中，副悬架19为气动式并且被插入在倾斜横梁29的两端部部分39与平台41之间。控制装置21用于控制可动结构相对于底盘13绕纵轴线的旋转位移，控制装置21包括倾斜的致动缸43，致动缸43位于基本上垂直于纵轴线的平面中。该致动缸的第一端连接到转向架底盘13的一横梁。倾斜的致动缸43的第二端通过枢转连接件连接到支架45，支架45牢固固定到倾斜横梁29。致动缸43受计算机47控制。传感器49（例如加速计）传送信息给计算机。传感器49被设置为用来测量转向架沿横向方向的加速度。转向架5装配有位于可动结构17的两个相对的横向侧上的两个阻尼装置23，所述阻尼装置用于使可动结构17相对于转向架底盘的横摆运动衰减。图2中，一个阻尼装置位于可动结构17右侧，另一个位于可动结构17左侧。两阻尼装置相同，因而本文中将仅描述其中一个阻尼装置。可供选择地，转向架5装配有单个阻尼装置23，或每侧布置有两个阻尼装置23，或者总共装配有超过4个的阻尼装置。如图4所示，每个用于使横摆运动衰减的阻尼装置23包括以下部件：-阻尼致动缸51，其第一端53通过第一球接头连接件55连接到转向架底盘13；-上部连接杆57，一方面，上部连接杆57通过第二球接头连接件61连接到阻尼致动缸的第二端59，另一方面，上部连接杆57通过枢转连接装置63连接到可动结构17，该枢转连接装置63具有纵向枢转轴线；-下部连接杆65，一方面，下部连接杆65通过第三球接头连接件67连接到上部连接杆57和/或阻尼致动缸51的第二端59，另一方面，下部连接杆65通过第四球接头连接件69连接到转向架底盘13。阻尼致动缸51的取向基本上是纵向，还具有基本上为纵向的压缩轴线。使横摆运动衰减的阻尼装置被布置为：使阻尼致动缸51相对于纵向以一定的锥度偏移，该锥度的锥角小于30°。第一球接头连接件55将阻尼致动缸51连接到纵梁25的端部部分。致动缸51从第一球接头连接件55朝转向架的纵向中央部分伸展。相反地，下部连接杆65通过第四球接头连接件69连接到纵梁25的纵向中央部分。下部连接杆65例如为直线形状。另一方面，如图4至6所示，上部连接杆57包括两个分支部分71和一个共同的下部部分73。下部部分73具有下端75，下端75通过第二球接头连接件61连接到阻尼致动缸的第二端59。两个分支部分71均牢固地固定到共同的下部部分73的上端77。每个分支部分71均从所述上端77伸展至平台41处。每个分支部分71均通过枢转连接件79连接到平台41，枢转连接件79是特用于分支部分71的。两枢转连接件79一起构成枢转连接装置63。两枢转连接件79的各相应的轴对齐并且与纵向方向平行。现在将详细描述使横摆运动衰减的阻尼装置的操作过程、以及用于控制所述可动结构绕纵轴线旋转过程中的摆动位移的控制装置21的操作过程。当车辆在笔直路线上移动时，加速计90不检测任何横向加速度。计算机47然后命令致动缸43采用图2所示的位置，在该位置中，平台41基本上水平。横梁29的中央部分37也是水平的。在该位置中，可动结构17相对于底盘13绕纵轴线的角位移为零。如图2所示，沿纵向方向，上部连接杆57和下部连接杆65形成朝向转向架外侧的L形侧面。第三球接头连接件67相对于第四球接头连接件69并相对于枢转连接件79朝转向架外侧横向偏置。如图4所示，从横向方向来看，阻尼致动缸51相对于纵向稍微倾斜。下部连接杆65在竖直的横向平面中伸展。图3所示的情形为，车辆沿曲线路线移动过程中，曲线路线的曲率中心位于转向架右侧（图3所示）。传感器49然后检测朝向图3中的左侧的横向加速度。传感器然后命令致动缸43伸展，使倾斜横梁29自身也朝图3中的左侧移动。通过使辊子33在表面35上滚动来实现这种移动。图3示出了横梁29朝左侧的最大摆动位移量。主体部分3通过这种摆动运动被驱动并朝图3中的右侧倾斜。这使得车辆在沿曲线路线移动过程中保持平衡。位于曲率中心那一侧的上部连接杆57、下部连接杆65在使它们相互靠近的方向上绕球接头连接件67相对于彼此枢转。由上部连接杆57、下部连接杆65形成的角度倾向于减小。如果主体部分3不相对于转向架底盘13进行摆动运动，致动缸51就不起作用。相反地，位于曲率中心相反侧的上部连接杆57、下部连接杆65倾向于相互分开，这样由该两连接杆形成的角度将倾向于增加。当然，如果曲率中心位于图3中的左侧，那么运动是相反的。图5示出了如果可动结构17相对于转向架底盘13摆动（pendular）运动同时也伴随着横摆(yaw)运动时，用于使横摆运动衰减的阻尼装置23的行为。图5示出的阻尼装置23的状态为图3所示状态，即，朝图3左侧的摆动量最大，同时伴随的从转向架顶部所视顺时针绕竖直轴线的横摆运动量最大。这种运动倾向于压缩致动缸51，这是因为球接头连接件67朝图5中的左侧移动。下部连接杆65也朝左侧移动。图6示出了用于使横摆运动衰减的阻尼装置23的状态，在此状态下，朝图3中右侧的摆动运动量最大，在图5所示的相同方向（即，从上部所视顺时针绕竖直轴线）的横摆运动量最大。请注意，阻尼致动缸51相对于纵向所形成的角度减小。如图2和3所示，下部连接杆、上部连接杆和转向架底盘的纵梁之间不会相互妨碍，或者致动缸51和转向架底盘的纵梁之间不会相互妨碍。不会超出图2和3所示的界限G。另外，阻尼致动缸51相对于纵向的倾斜量保持较小值，从而该致动缸在效率令人满意的状况下运行。