轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法及其产品、成型方法与流程

本发明涉及轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法及其产品，属于轨道车辆抗侧滚扭杆制造领域，本发明还涉及轨道车辆用抗侧滚扭杆的成型方法。

背景技术：

抗侧滚扭杆系统应用于轨道交通车辆，安装在转向架及车体上，是影响车辆的侧滚行为的悬挂装置。包括扭杆组件、垂向连杆、支撑座、支撑轴衬和连接关节等零件。 扭杆组件是抗侧滚扭杆组成中最重要的组成部分，按照结构形式可分为扭杆轴与扭转臂装配结构的直扭杆以及整体式弯扭杆。

弯扭杆由于其结构灵活，重量轻得到了越来越广泛的应用，特别适合低地板车等对转向架空间要求较高的车辆。现有的带整体式弯扭杆的扭杆系统，如图1所示，包括整体式弯扭杆100、垂向连杆组件200、支撑座组件300及其他联接部件，其中整体弯扭杆多采用端部镦粗工艺，便于精加工出端部锥孔，连杆组件中的下节点多采用锥销结构的金属关节，二者通过螺母紧固联接。但是整体弯扭杆的镦粗并精加工形成锥孔的工序无疑增加了弯扭杆的成型难度和成型成本，且连杆下节点通常采用进口金属关节，价格昂贵，造成整套弯扭杆系统成本偏高。再者，镦粗后的扭杆端部以及锥销金属关节由于其外形轮廓较大，易造成与转向架其他部件干涉和超车辆限界的风险。

CN 205801119 U，公开了一种整体式轨道车辆抗侧滚扭杆组成，包括弯扭杆轴、安装座、垂向连杆、橡胶球铰和连杆连接座；所述弯扭杆轴和垂向连杆通过连杆连接座相连接；连杆连接座内设有减震橡胶，连杆连接座通过减震橡胶套装在弯扭杆轴端部，连杆连接座上设有螺杆一，垂向连杆两端均设有内螺纹，垂向连杆的一端连接螺杆一、另一端连接橡胶球铰 。此专利中垂直连杆与弯扭杆轴通过连杆连接座连接，虽然无需对弯扭杆的端部进行镦粗并精加工形成锥孔，但连杆连接座的外形轮廓也较大，无法解决扭杆端部与转向架其它部件易干涉及超车辆限界的问题，且通过车杆连接座连接扭杆轴和连杆其扭转灵活性不如关节连接。

CN 106314470 A，公开了一种带锥度抗侧滚弯扭杆及其设计制造方法。带锥度抗侧滚弯扭杆包括中间段、折弯段、位于中间段和折弯段之间的锥度段；所述锥度段的直径由邻近折弯段的一端向邻近中间段的一端逐渐减小。带锥度抗侧滚弯扭杆的设计制造方法，包括下料、粗加工、双头折弯、热处理、两头精加工和抛光；在等直径圆钢棒折弯前，按照预先设计确定好的数值，在圆钢棒上加工出锥度段。此方案主要对弯扭杆中弯拆段与中间段之间的部分进行了结构改时，并没有对弯扭杆中弯拆段与连杆组件连接的部位进行改进，无法解决现有技术中弯扭杆与连杆组件的连接部位成型难度大，成本高的问题。

因此，设计一种结构更为紧凑、重量更轻、成型更简单的抗侧滚扭杆系统，使其满足低地板车等对转向架空间要求较高的车辆的安装及承载要求，是本发明的研发目的。

技术实现要素：

本发明提供的轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法及其产品，使扭杆组件的形成工艺更简单，扭杆组件与连杆组件连接部位的外形轮廓更小、结构更紧凑，抗侧滚扭杆的重量更轻。本发明还提供一种轨道车辆用抗侧滚扭杆的成型方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法，轨道车辆用抗侧滚扭杆包括扭杆组件和装在扭杆组件上的连杆组件，其特征在于将所述扭杆组件与连杆组件连接的部位设计为锥销结构，将连杆组件与扭杆组件连接的部位设计为与锥销结构相对应的锥孔结构，所述的锥销结构与锥孔结构过盈配合并通过锁固组件将锥孔结构锁紧在锥销结构上。

优选的，所述的锥销结构的锥度为1/50~1/5。

优选的，将所述的扭杆组件设计为整体式弯扭杆，并将整体式弯扭杆的自由端加工成所述的锥销结构。

优选的，将所述的锥销结构的最大直径设计为小于整体式弯扭杆的直径，整体式弯扭杆靠近锥销结构的部位为过渡段，所述的过渡段的直径小于整体式弯扭杆的直径但大于锥销结构的最大直径。

优选的，将所述的扭杆组件设计为包括扭杆轴和扭转臂，将扭转臂与连杆组件连接的一端加工成所述的锥销结构。

优选的，将所述的锥销结构的最大直径设计为小于扭杆臂的直径，且在扭转臂上扭转臂本体通过直径逐渐减小的过渡锥段过渡到锥销结构。

优选的，从所述的锥销结构端部沿轴向开设螺纹盲孔，所述的紧固组件包括与螺纹盲孔相应的螺栓、套在锥销结构上并垫紧在锥孔结构与螺栓之间的档块和垫圈。

优选的，将所述的锥孔结构设计为带锥孔的金属橡胶关节，所述的金属橡胶关节装在连杆组件中垂向连杆的下端。

采用以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法的轨道车辆用抗侧滚扭杆，包括扭杆组件和连杆组件，其特征在在于所述扭杆组件与连杆组件连接的部位为锥销结构，连杆组件与扭杆组件连接的部位为与锥销结构相对应的锥孔结构，所述的锥销结构与锥孔结构过盈配合并通过锁固组件将锥孔结构锁紧在锥销结构上。

以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的成型方法，包括如下步骤：

（一）将所述的扭杆组件与连杆组件连接的部位加工成锥销结构；

（二）将与所述的锥销结构相对应的锥孔结构安装在连杆组件中垂向连杆的下端，形成连杆组件的下节点；

（三）将锥销结构插入锥孔结构中，并通过锁固组件将锥孔结构锁紧在锥销结构上。

本发明的有益效果是：

1、本发明对扭杆组件和连杆组件连接部位进行了改进，包括扭杆组件与连杆组件连接的部位从锥孔结构改为锥销结构，连杆组件与扭杆组件连接的部位从与金属关节配合的锥销结构改为锥孔结构，在保证扭杆组件和连杆组件的连接部位正常使用的情况下，通过改变连接部位结构，降低抗侧滚扭杆的空间占用率、加工和维修成本及重量。

2、将扭杆组件与连杆组件连接的部位设计为锥销结构，锥销结构的成型工艺更简单，可有效降低扭杆组件的加工成本及加工不合格率。

3、锥销结构的外形轮廓更小与连杆组件的锥孔结构配合使连接部位的结构更紧凑，空间占用率降低，可有效减小扭杆组件与连杆组件的连接部位与转向架其他部件干涉和超车辆限界的风险。

4、扭杆组件中的锥销结构使扭杆组件无需采用端部镦粗并精加工成型锥孔的工艺，可有效降低扭杆组件的重量，满足轨道车辆轻量化的要求。

5、连杆组件与扭杆组件连接的部位设计为锥孔结构，相比于现有技术中连杆组件的下节点，其结构更简单，扭杆组件与连杆组件的扭转力只需通过锥孔结构与锥销结构的过盈面传递，使锥孔结构在使用过程中受力简化，采用金属橡胶关节即可满足扭杆力传递要求，可有效降低连杆组件的制造及维修成本。

附图说明

图1为现有技术中带整体式弯扭杆的扭杆系统。

图2为实施例1 中所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的结构示意图。

图3为实施例1中所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的分解结构示意图。

图4为实施例1中扭杆组件的局部放大图。

图5为实施例2中扭杆组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图2至图5对本发明的实施例做详细说明。

实施例1：

如图2至4所示，轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法，轨道车辆用抗侧滚扭杆包括扭杆组件1和装在扭杆组件1上的连杆组件2，将所述扭杆组件1与连杆组件2连接的部位设计为锥销结构11，将连杆组件2与扭杆组件1连接的部位设计为与锥销结构1相对应的锥孔结构21，所述的锥销结构11与锥孔结构21过盈配合并通过锁固组件3将锥孔结构21锁紧在锥销结构11上。

其中，所述的扭杆组件1设计为整体式弯扭杆，并将整体式弯扭杆的自由端加工成所述的锥销结构11。将所述的锥销结构11的最大直径设计为小于整体式弯扭杆的直径，整体式弯扭杆靠近锥销结构11的部位为过渡段12，所述的过渡段12 的直径小于整体式弯扭杆的直径但大于锥销结构11的最大直径。

从图3中可以看出，扭杆组件11为整体式弯扭杆，其自由端加工成了锥销结构11，连杆组件2与扭杆组件1连接的部位为锥孔结构21，将锥销结构11压入锥孔结构21中，并用紧固组件3锁紧，即完成扭杆组件1与连杆组件2的连接，相比对现有技术中将弯扭杆端部镦粗并精加工出锥孔的工艺，将弯扭杆自由端部加工成锥销结构，只需通过车削工艺即可，其加工工艺更简单，加工成本更低，而且加工成锥销结构，可减少弯扭杆端部的外形轮廓和重量，更有利于减少扭杆系统对转向架其它部件的干涉和超界的风险也符合轨道车辆的轻量化要求，通过靠近锥稍结构11的过渡段12加强整体式弯扭杆的强度，有效防止锥销结构11在受力过程中发生变形或拆断。

其中，所述的锥销结构11的锥度为1/50~1/5，可根据锥销结构11与锥孔结构21过盈配合的安装要求及扭杆组件1与连杆组件2连接部位的承载要求，来调整锥销结构11的锥度。当锥销结构11的锥度变化后，与相应的维孔结构21的孔锥度也随之变化，使锥销结构11与锥孔结构21之间的过盈力能满足扭杆组件1与连杆组件2的连接部位在使用过程中的扭杆力传递要求，防止锥销结构11与锥孔结构21的过盈配合失效，锥销结构11在锥孔结构21中过滑。

其中，从所述的锥销结构11端部沿轴向开设螺纹盲孔16，所述的紧固组件3包括与螺纹盲孔16相应的螺栓31、套在锥销结构11上并垫紧在锥孔结构21与螺栓31之间的档块32和垫圈33。如图4所示，螺纹盲孔16由锥销结构11的端部向内开设，螺栓31旋入螺纹盲孔16中，将挡块32贴在锥孔结构21的端部，垫圈33加垫在挡块33上，螺栓31的螺杆部位完全旋入后，螺栓31的头部压紧垫圈33，将锥孔结构21锁紧，防止锥孔结构21从锥销结构11上脱离。

其中，将所述的锥孔结构21设计为带锥孔的金属橡胶关节，所述的金属橡胶关节装在连杆组件2中垂向连杆的下端。现有技术中连杆组件的节点是图1中所示的采用锥销的一端与金属关节过盈配合，另一端与扭杆组件端部镦粗处的锥孔配合，使连杆组件与扭杆组件连接，使用时，通过锥销与弯扭杆端部锥孔的过盈力以及锥销与金属关节的过盈力来传递扭杆组件与连杆组件间的扭转力，而从图3中可以看出，锥孔结构21为装在连杆组件中垂向连杆下端的金属橡胶关节，锥销结构11插入锥孔结构21并锁紧即完成扭杆组件与连杆组件的连接，锥孔结构21在使用过程中所受力更简单，即通过锥孔结构21与锥销结构11间的过盈力来传递扭杆组件1与连杆组件2间的扭转力，因此锥孔结构21采用金属橡胶关节可即满足扭转力的传递要求，不必一定选用金属关节，可有效降低连杆组件的制造及维修成本。

以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法的优点在于：

1、将整体式弯扭杆端部的镦粗部位改成锥销结构11，避免采用端部镦粗并精加出锥孔的成型工艺，降低整体式弯扭杆加工成型难度、加工不合格率和加工成本。

2、采用锥销结构11，减小整体式弯扭杆端部的外形轮廓和重量，使扭杆组件与连杆组件连接部位的结构更紧凑、空间占用率更小，减少扭杆系统与转向架其它部位发生干涉及超界的风险，并满足轨道车辆轻量化的要求。

3、在锥销结构11端部开设螺纹盲孔16，使紧固组件的螺栓11的螺杆部分完全置于锥销结构11上，即起到了锁紧锥孔结构21的作用，也不会增加整体式弯扭杆与连杆组件连接部位的外形。

4、将连杆组件2与扭杆组件1连接的部位改成锥孔结构21，简化了连杆组件2下节点的结构和受力，使连杆组件2的下节点采用金属橡胶关节即可满足使用要求，降低了连杆组件的制造和维修成本。

5、将靠近锥销结构11的部位加工成过渡段12，可有效增强整体式弯扭杆的强度，防止使用过程中锥销结构11发生变形或拆断。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，将所述的扭杆组件1设计为包括扭杆轴13和扭转臂14，将扭转臂14与连杆组件2连接的一端加工成所述的锥销结构11。即本发明的设计思路也可以运用于扭杆组件1为分体组合结构的结构类型中。如图5所示，扭杆臂14与扭杆轴13形成分体结构的扭杆组件1，将扭转臂14的端部加工成锥销结构11，从而减少扭转臂14与连杆组件连接的部位的外形轮廓及扭转臂14的重量。

将所述的锥销结构11的最大直径设计为小于扭杆臂14的直径，且在扭转臂14上扭转臂本体通过直径逐渐减小的过渡锥段15过渡到锥销结构11，与实施例1相同，通过过渡锥段15来增加锥销结构11与扭转臂本体的强度，防止使用过程中锥销结构11发生变形或拆断。

本发明还保护采用以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的设计方法的轨道车辆用抗侧滚扭杆，包括扭杆组件1和连杆组件2，其特征在在于所述扭杆组件1与连杆组件2连接的部位为锥销结构11，连杆组件2与扭杆组件1连接的部位为与锥销结构1相对应的锥孔结构21，所述的锥销结构11与锥孔结构21过盈配合并通过锁固组件3将锥孔结构21锁紧在锥销结构11上。

以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的重量更轻、扭杆组件与连杆组件连接部位的外形轮廓更小，结构更紧凑、且连接部位的加工工艺更简单，加工成本更低。

本发明还保护以上所述的轨道车辆用抗侧滚扭杆的成型方法，包括如下步骤：

（一）将所述的扭杆组件1与连杆组件2连接的部位加工成锥销结构11；

（二）将与所述的锥销结构1相对应的锥孔结构21安装在连杆组件2中垂向连杆的下端，形成连杆组件2的下节点；

（三）将锥销结构11插入锥孔结构21中，并通过锁固组件3将锥孔结构21锁紧在锥销结构11上。

以上所述的成型方法，锥销结构的成型工艺更简单，可有效降低扭杆组件的加工成本及加工不合格率，且外形轮廓更小与连杆组件的锥孔结构配合使连接部位的结构更紧凑，空间占用率降低，可有效减小扭杆组件与连杆组件的连接部位与转向架其他部件干涉和超车辆限界的风险，也需采用端部镦粗并精加工成型锥孔的工艺，可有效降低扭杆组件的重量，满足轨道车辆轻量化的要求。连杆组件中的锥孔结构，结构更简单，扭杆组件与连杆组件的扭转力只需通过锥孔结构与锥销结构的过盈面传递，使锥孔结构在使用过程中受力简化，采用金属橡胶关节即可满足扭杆力传递要求，可有效降低连杆组件的制造及维修成本。

本发明的优点是：

1.本发明对扭杆组件和连杆组件连接部位进行了改进，包括扭杆组件与连杆组件连接的部位从锥孔结构改为锥销结构，连杆组件与扭杆组件连接的部位从与金属关节配合的锥销结构改为锥孔结构，在保证扭杆组件和连杆组件的连接部位正常使用的情况下，通过改变连接部位结构，降低抗侧滚扭杆的空间占用率、加工和维修成本及重量。

2.将扭杆组件与连杆组件连接的部位设计为锥销结构，锥销结构的成型工艺更简单，可有效降低扭杆组件的加工成本及加工不合格率。

3.锥销结构的外形轮廓更小与连杆组件的锥孔结构配合使连接部位的结构更紧凑，空间占用率降低，可有效减小扭杆组件与连杆组件的连接部位与转向架其他部件干涉和超车辆限界的风险。

4.扭杆组件中的锥销结构使扭杆组件无需采用端部镦粗并精加工成型锥孔的工艺，可有效降低扭杆组件的重量，满足轨道车辆轻量化的要求。

5.连杆组件与扭杆组件连接的部位设计为锥孔结构，相比于现有技术中连杆组件的下节点，其结构更简单，扭杆组件与连杆组件的扭转力只需通过锥孔结构与锥销结构的过盈面传递，使锥孔结构在使用过程中受力简化，采用金属橡胶关节即可满足扭杆力传递要求，可有效降低连杆组件的制造及维修成本。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。