专利名称：自转向的转向架的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路车辆的自转向的转向架，尤其是涉及自转向的转向架中轴间剪切刚度的结构。
自转向的转向架的轴间剪切刚度通常是通过交叉锚杆来提供的，其中交叉锚杆固定到轮组副架上，例如在已知的Scheffel交叉锚杆设计中所建议的，或者通过转向架横向中心线上在其顶点相互连接的A形架来提供，例如在已知的转向臂设计目录中所提出的。但是，在不规则的轨道上，并且尤其是在道岔点和交叉点处，在轮组上会作用很高的冲击负荷并且传递到副架或A形架上。因此这些车架必需坚固。坚固性对于确保传递给车架的力不至于产生过高的力也是必需的，该力结合在转向架轮组的径向滚子轴承上，其会缩短这些轴承的工作寿命。所需的坚固性导致副架或A形架的重量增大，这将会显著地增大簧下的轮组质量，并进而降低转向架在高速时的跳跃稳定性。
然而已知晓的是，为跳跃稳定性和转向性能确保有效的轮组导向所需的轴间剪切力只是一少部分，通常不超过在道岔点和交叉点处所遇到的冲击力的30％。
本发明针对该背景，旨在提供一种装置，它能将剪切力在轮组之间的传递限制到这样的一程度，以致于能获得足够的跳跃稳定性和转向性能，但其仍然能够被车轮的滚子轴承所承受。
根据本发明的一方面，提供了用于一自转向的铁路转向架的一轴间剪切刚度装置，其中转向架具有车轴结构，包括被支承在轴箱轴承中的车轴，该装置包括一些臂，所述的臂被刚性地连接或者可以连接到转向架的相应的车轴结构上，以从车轴结构大致沿前后方向彼此相对地延伸，和横向力传递装置，用于作用在臂之间、以在它们之间传递横向力同时容纳在臂之间的相对横向运动，其中，不管臂之间的相对运动的程度如何，横向力传递装置仅能在它们之间传递有限的预定幅度的横向力，该力给转向架提供轴间剪切刚度，以提高转向架的跳跃稳定性，但不足以在轴箱轴承上作用过大的力偶。
根据本发明的另一方面，提供了一自转向的铁路转向架，其具有车轴结构，包括支承在轴箱轴承中的车轴，并且包括上面归纳的一轴间剪切刚度装置，该装置的臂被刚性地连接到车轴结构上并且该装置提供轴间剪切刚度，以提高转向架的跳跃稳定性。
本发明的其它优点和有利的特征记载在所附的权利要求书中。
下面仅通过示例的方式，参照附图更详细地描述本发明，其中
图1是装有按本发明的一装置的一转向架的一侧视图；图2是转向架一侧的一平面图；图3表示装置的一轴承座的一细节；图4表示能用于该装置中的一力传递设备；图5为制造有按本发明的一装置的一转向架的一侧视图；图6为图5的实施例的一平面图；图7表示力传递设备的另一实施例，其能用在本发明的装置中；图8为本发明另一实施例的相关部分的一侧视图；图9为图8中所见到的元件的一平面图；图10为图8和9的实施例中所使用的一板簧的一平面图；图11为图10的板簧的一平面图；图12为图8和9的实施例的性能曲线；图13和14示意地表示本发明在机动转向架上的应用；图15是图14的机动转向架的一侧视图；图16表示在图8和9的实施例中所使用的一限位件；图17～21表示带有一递减性能的不同的力传递设备；图22是一实施例的一侧视图，其中提供了轴向剪切刚度和一偏摆约束；图23为图22的实施例的一平面图；图24表示例如图17中所见到的一设备的性能曲线；图25为一个三件式转向架的一侧视图并表示另一轴箱悬架结构；图26a和26b分别表示另一设备的侧视图和剖视图，该设备能用来提供一递减的偏摆约束；和图27a和27b分别表示再一设备的侧视图和剖视图，该设备能用来提供一递减的偏摆约束；图28a和28b分别表示又一设备的侧视图和剖视图，该设备能用来提供一递减的偏摆约束。
图1～3表示一个三件式自转向的铁路转向架10，其中已装了根据本发明的一装置12，以在转向架的车轴16、16.1之间提供轴间剪切刚度。与传统的方式相同，车轮18、18.1与转向架10的车轴16、16.1固定。车轴通过常用的滚子轴承被支承在各个轴箱20、20.1内，其中轴箱位于车轮的外侧。侧架22通过弹簧28被悬挂在轴箱20、20.1上并且在转向架的横向中心线26上支承一横向承梁24。
本发明的装置12包括在转向架每一侧上的一对臂30、30.1。这对臂大致位于前后方向。臂的第一端32、32.1被连接到各个轴箱20、20.1上，而臂的相对的第二端34、34.1相互靠近位于横向中心线26上。臂30、30.1用角钢形成适当的长度，其中角钢具有一垂直分支36和一水平分支38。
下面尤其参照图3描述臂的第一端32、32.1连接到轴箱20、20.1上的方式。装置12包括用于每一轴箱的一轴承座40，其安装在轴箱的轴颈轴承42上，其中臂的垂直分支36通过螺钉、焊接、铆接、锁止螺钉或其它合适的装置(未示出)连接到该轴承座上。
装置12还包括用于每一轴承座的一剪切垫组件46，其位于轴承座与侧架22之间，位于侧架的底座48上。在该实施例中，剪切垫组件46包括多个分别相对薄的橡胶剪切垫50。轴承座40的上表面形成有台阶52，这是由轴承座的支承在轴箱的向心滚子轴承42上的下表面的曲率形成的。而在轴承42与底座48之间在底座开口内所获得的空间只允许在所讨论的改进的应用中的轴承的垂直中心线上设置一单个剪切垫50，台阶52提供容纳中心线前后位置的剪切垫叠层组。
多重剪切垫布置允许在轴颈箱与底座之间提供足够程度的弹簧刚度，即使是在一传统的转向架的有限的空间内。特别是该布置允许纵向弹簧刚度降低，以改善转向架的弯曲(蛇行)、即自转向能力。虽然在图3中的滚子轴承中心线的每一侧仅示出了一单个台阶52，但应当理解在每一侧可以有几个这样的台阶，允许设置更多数量的各个剪切垫，并且离开滚子轴承中心线更大的距离。这进而允许将底座安装的剪切刚度制成不同的程度。
但应当认识到的是，上述多台阶、多重剪切垫的构造的一固有的问题是，在确保不同层和叠层组中的各垫均匀地负载方面具有潜在的困难性。在如图25所示的一可替换的布置中，以这样的一方式来提供倾斜的橡胶垫对50，其不太容易给适当程度的纵向弹簧刚度带来不均匀的负载。
再参照图1和2，虽然臂30、30.1相对于轴颈轴承42不是严格径向的，但应当理解它们的方向是大致径向的。为方便起见，此处的臂是指径向臂。
在转向架每一侧上的臂30、30.1的第二端34、34.1通过在转向架的横向中心线26上的一传力装置60相互连接。装置60在臂之间传递力，以给转向架10提供轴间剪切刚度。但应当理解在臂的端部34、34.1之间传递的横向力将在向心滚子轴承42上产生力偶，尤其是在冲击负荷状态下，这将造成其过早失效。因此，装置60的设计是这样的，即虽然其能在臂之间传递足够的力，以便使转向架具有足够的轴间剪切刚度，从而在设计速度下获得跳跃稳定性和转向性能，但其却不会传递这样的力，即在向心滚子轴承42上产生不能接受的力偶的力。
一合适的装置60的一例子表示在图4中。该图中所示的装置60具有一壳体62，其容纳滑动的弹簧盖罩64和66；一预紧压缩弹簧68，其作用在盖罩与一轴70之间，其中轴可在轴承72上滑动穿过盖罩64和66。轴的一端携带一轴耳74，其中在本发明的应用中，该轴耳容纳臂30.1的端部34.1。在装置60的另一端的一轴耳76通过臂77被固定到壳体62上，并且容纳臂30的端部34。轴70的相应端可以相对于轴耳76纵向滑动。
在由径向臂30、30.1传递的相应的力趋向于相互移动端部34、34.1的情况中，轴70就带着弹簧盖罩64一起向图4中的左边移动，从而向弹簧68施加一进一步的压缩力。弹簧盖罩66抵靠在壳体端部的一轴肩78上并且不再移动。另一方面，如果由径向臂30、30.1传递的相应的力趋向于相互移开端部34、34.1，则轴70将向图4中的右侧移动。因此螺母80就向右侧牵拉弹簧盖罩66。弹簧盖罩64抵靠在壳体的一轴肩82上并且不能移动，在此状态下再次向弹簧68施加进一步的压缩。
施加给弹簧68的预紧力是这样的，即与弹簧已从其松弛状态进行预紧的变形相比，端部34、34.1之间的相对运动是非常小的。因此，弹簧可从一个径向臂传递给另一径向臂的最大的力基本上不会超过弹簧中的预紧力。实际上，弹簧中的预紧力是在工厂中设定到这样的一值，即其在臂之间传递足够产生所需程度的轴间刚度的力，该轴间刚度可以保证转向架10的跳跃稳定性和转向性能，但在轴颈轴承42上不足以产生不可接受的力偶。
上述传力装置60只是在臂之间能进行怎样有限的力传递的一例子。下面结合附图7～12和17～21描述其它实施例。
对于作为一改进设计的装置12已进行了具体的参考。改进这种性质的装置的能力当然是有利的。但应当明白的是在新的转向架的情况中，可以在制造时安装相应的装置。在此情形中，径向臂30、30.1可以作为轴箱的翼型翼整体地制造。这样的一构造的一例子表示在图5和6中，其示出了与翼型轴箱20、20.1整体地形成的径向臂30、30.1。
图5和6所示的新转向架的翼型轴箱的每一轴箱利用了两个弹簧84，它们分别位于垂直中心线的前后，以获得足够程度的纵向弹簧刚度。但是，原来制造的转向架的改进的应用，也可利用位于如上所述的底座架的开口内的一轴承座和剪切垫组件。在这些情形中径向臂既可螺钉连接到轴承座上，也可与轴承座制成一体。可替换的是，对于组件46，可以在一新的转向架中增大底座开口的尺寸，以在垂直中心线上容纳一更大的单个剪切垫，以取代如上所述的一剪切垫组件50。采用一更大的和更柔软的单个剪切垫，也可以获得一较软的纵向弹性效果，以改善转向架的转向性能。
上述本发明的一主要优点是，尽管提供了一足够的轴间剪切刚度，但臂30、30.1可以是相对较轻的结构，从而与传统的设计相比，对转向架的簧下质量几乎没有增大。尽管专门提及了角钢形成的径向臂30、30.1，但应当理解也可使用槽钢、工字钢或其它截面的材料。
应当理解的是图4的传力装置60具有一非常高的初始刚度来在径向臂之间传递横向负荷。在已克服该初始弹簧预紧力之后，装置60能在径向臂传递的横向负荷很少或几乎没有增大，这就可理解成弹性特性以及其预紧力是这样设置的，即在克服预紧力后传递的横向负荷不足以损坏轴颈轴承。尽管一高的初始刚度足以传递横向负荷，但是应当允许产生几毫米的变形。
图7表示另一传力装置90，其类似于装置60，在克服螺旋弹簧68的预紧力之前允许有几毫米的变形。在此情形中，装置90包括在各端的成对的相对的碟形弹簧或弹簧垫圈92。碟形弹簧组件的弹簧特性能适应任一方向几毫米的初始变形。
图7表示膜片式弹簧垫圈对，其凹穴在一端相互背离，而在另一端彼此相对，但应当理解该布置也可以是两端相同。
作为膜片式弹簧垫圈的一变型例子，也可使用环形弹簧，其带有橡胶或合适的聚合物材料(例如商标为Vescoflex的聚合物)的一环形芯，所述的环形芯被模制在环形钢板之间。
图8和9表示本发明的另一实施例，其在其径向臂构造中使用不同类型的传力装置。该实施例使用一对预紧的板簧100作为传力装置。在图10和11中示出了这些板簧中的典型的一个，其处于制造状态。弹簧100具有笔直的端部102和104，所述的端部带有一弯曲的中部106。弹簧100的笔直的端部102被螺栓108夹持到径向臂30.1上，其中螺栓穿过孔110，并且弹性彼此平行。在此状态下的径向臂30.1具有一箱形截面，其容纳彼此横向隔开的弹簧。
然后将一牵拉装置(未示出)插入的弹簧相对的端部的孔112内。向牵拉装置施加张力，以将弹簧牵拉成一笔直的状态或者甚至过于笔直的状态。在与部分106的端部相应的一位置，给每一弹簧安装一限位器114，其中所述的部分106在刚刚描述过的预紧操作之前被弯曲。
一合适的限位器114的一例子示出在图16中。该限位器114包括一直立的板118，在上下端连结到内螺纹件120上。与板118隔开的是一对突耳122，其也连结到件120上。板簧100可以在间隙内滑动，该间隙在一侧由板118限定，而在另一侧则由突耳122限定。
经板118内的一螺纹孔延伸的一调节螺钉124用于将限位器锚固到板簧上于所选择的位置16处。因此应当理解实际上限位器沿板簧100向位置116滑动，其中在此处它们通过调节螺钉124锚固。
调节螺钉126经所示的件120延伸。一旦限位器114已安装到板簧上正确的位置，调节螺钉126的突出端128就抵靠到箱形径向臂30.1的直立的壁上。通过调节调节螺钉126，可以将板簧设定到其笔直并且相互平行的方位。然后通过平头螺钉130来将调节螺钉锁止在位。
另一径向臂30的内端携带一横向件132，称为一“十字头”，其位于转向架的横向中心线上并且可滑动地设置在从另一径向臂伸出的板簧100的自由端之间。在轴间的剪切力趋向于彼此相对地移动臂30、30.1的相邻的端部或者相互移开的情况下，十字头132将以趋向于从径向臂30.1升高其限位器114的方式向板簧之一施加一力。
由于在每一板簧内储存有预紧力并且限位器抵靠到径向臂30.1上，因此板簧的自由端就以预紧的悬臂粱具有在位置16与十字头132之间限定的一长度的方式作用。因此，横向力可以在径向臂之间传递，其中当初始负荷达到产生预紧力的值时几乎很少有初始横向变形。
但是，如果横向力足以克服相应的板簧内的预应力，则板簧上的限位器114的调节螺钉126将被从径向臂30.1升起。然后板簧的全部长度以悬臂梁的模式作用，以吸收所施加的横向力。很显然初始作用的较短的悬臂梁将明显地比在限位器已升起后较长的悬臂梁更加刚强。因此，弹簧可以在其全长上更容易地弯曲，以进一步吸收所作用的负荷，而在限位器已升起后几乎不会在径向臂30、30.1之间传递力。
这表示在图12中，该图示出了在水平轴上的变形相对于垂直轴上传递的力的一理论的曲线图。在初始阶段A，此时所施加的负荷不足以克服弹簧内的预应力，将可看到弹簧能以很小的变形传递一相当大的力。实际上，正如结合第一实施例的装置60前面已提及的，在该阶段希望仅有几毫米的一变形。
曲线图中的点B表示所施加的负荷等于弹簧内的预应力的点，并且此时限位器已从径向臂升起。然后在阶段C，随着变形的增大，弹簧能传递的负荷仅非常轻微地增大。
正如在前述实施例中的，该设计使得在阶段A能传递足够的横向力，以提供一合适程度的轴间剪切刚度。然后所传递的最大的力不足以造成对滚子轴承的损坏。
现参照图7，膜片式弹簧92提供很少的变形，如图12中的阶段A所示。
图8和9的实施例相对于图4和7的一重要的优点是板簧装置在横向上比横向螺旋弹簧装置更紧凑。因此在轨道附近具有障碍，因而可能与装有诸如装置60的一横向延伸的装置的转向架干涉的情况下，板簧可能是优选的。
图8和9的板簧装置的另一优点是，用于从径向臂30.1升起限位器所需的初始力可以仅通过改变连杆臂的长度而改变，其中连杆臂的长度是限定在位置116与十字头1 32之间，即改变板簧上的限位器的位置即可。
因此应当理解上述板簧的使用有助于一特别紧凑和通用的设计，能够同时提供轴间剪切刚度和将在下面描述的纵向偏摆(yaw)约束。
上述实施例是应用于三件式自转向的转向架。但是本发明具有广泛的应用。图13表示了将本发明应用到一机动的自转向的转向架上，其具有安装了马达202的车轴200。在此情形中，由横向力传递装置204提供剪切刚度，该装置204相应于前述实施例中的装置60并且作用在转向架的横向中心线上，所述的横向中心线在相应于臂30、30.1的前后延伸的径向臂206和208之间。
图14表示本发明在具有车轴300的一机动转向架上的应用，其中车轴装有马达302。此情形中的剪切刚度是由参照图8和9在上面所描述的一板簧装置304来提供的，其中板簧被连结到一臂306上，该臂从一个马达/车轴组件向后延伸并且作用在一十字头308上，所述十字头由一臂310携带在转向架的横向中心线上，其中该臂从另一个马达/车轴组件向前延伸。
从表示图14的机动转向架的一侧视图的图15可以看出，臂306、310径向地取向并且对应于臂30、30.1。
还应当注意到在图13和14中，传力装置位于转向架车轮内侧，而在前述实施例中，该装置是布置在外侧。本领域的普通技术人员将理解到内侧位置是可能的，因为机动转向架具有轴间空间。
带有一递减特性的传力装置的其它实施例表示在图17～21中。参照图17，具有一环形凸轮件418，其包括相配的凸轮段418.1和418.2与一系列沿圆周隔开的滚球454，这些滚球坐落在一凹口422内的死点位置，所述凹口由相配的凸轮段形成。由一弹簧456提供将滚球454保持在该位置的一偏压力，该弹簧作用在一圆锥体458上。弹簧456环绕一轴460并且被一轴套462预紧，所述轴套作用在圆锥体的一轴肩464上并且螺纹连接到轴的一螺纹部分466上。滚球454被夹持在轴套的端面468与一活塞470之间，其中活塞由一锁止螺母472锁止到轴上并且抵靠在圆锥体458的端面上。
其尺寸是这样的，即轴套与活塞的相对面之间的滚球保持间隙略大于滚球的直径。因此滚球不会紧紧地夹持在这些面直径，而是可以在间隙内径向移动，这将在下面描述。
凸轮段418.1、418.2被按压到一圆筒474内并且被保持在圆筒的内部轴肩476与一内部导向螺母478之间。在圆筒474和轴套462内设置衬套480和482，以分别允许活塞在圆筒内和轴套在导向螺母内纵向滑动。
轴和圆筒携带相应的连接头484和486，从而它们可以被连接到要传力的元件之间，在本情形中是连接到臂30、30.1的内端之间。
在图17的静止或死点位置，滚球454通过圆锥体458的圆锥表面的大直径端保持在凹口422内。当在端部34、34.1之间发生相对运动时，无论是彼此相向的还是彼此背离的运动，轴460与圆筒474都彼此相对运动。依据相对运动的方向，或者轴套或者活塞就会推压滚球。当作用一足够大的力时，就克服了弹簧456的力并且圆锥体458在轴460上滑动，以进一步压缩弹簧。滚球移出凹口422并且到达具有一定轮廓的凸轮表面424上。由于滚球被圆锥体的直径逐渐缩小的圆锥表面作用，因此就具有一逐渐减少的、即递减的恢复力。
图18和19表示了图17的实施例的修改的形式。相应于图17的那些元件用类似的标记表示。在图18中，锥形盘式弹簧、即膜片式弹簧488向滚球作用所需的偏压力，而不是图17中的圆锥体与弹簧的构造方式。在图19中，使用橡胶弹簧490来代替盘式弹簧488。尽管在图18和19中采用了不同的弹簧布置，但应当理解这些实施例是以类似于图17的方式操作的，其中盘式或橡胶弹簧首先作用一大的约束力，以从凹口内推出滚球，并且然后恢复力随着变形的增大而减少、即递减。
图20和21表示传力装置的另一实施例，其是图17的构造的一大致逆转的形式。这里，在圆筒474上的弹簧壳体494内的螺旋弹簧492向内作用在各个滚球454上，以将这些滚球保持在轴460上的凹口422内，其中轴可以在圆筒的衬套496内滑动。如所示，具有多个滚球和相应的弹簧，它们沿圆周和纵向地彼此隔开。在一变型的构造中，可以有在相同的圆周平面内呈角度地隔开的多个滚球，即不存在纵向间隔。这将降低装置的总长度。
应当理解上面参照图17～21描述的装置可以用作在图1和2、图5和6或图13的较早的实施例中的传力装置。正如用于此目的的前述实施例中的装置的情形，图17～21的传力装置的特性是这样的，即可以在径向臂30和30.1之间传递有限的力，该力足以获得所需程度的轴间刚度，但不足以在轮组的滚子轴承上作用不能接受的力偶，尤其是在冲击载荷的条件下。
除了在径向臂30、30.1的端部之间提供有限的横向力传递之外，图17～21的装置还可用于给一铁道转向架的轮组提供递减的偏摆约束，以确保在笔直的轨道上具有一相对高的防止轮组在弯曲轨道上偏摆的阻力，其中如果轮组要获得径向定位来产生合适的自转向的话，则必需适应偏摆运动，此时需要对偏摆的一降低的阻力。
图17～21的递减的传力装置例如可以这样布置，以在转向架的同侧的轮组的轴箱之间起作用，即以在南非专利说明书94/1641中参照图7所述的方式，细节情况应当参照该专利说明书。或者这样的装置可以被布置成在转向架与轮组的轴箱之间起作用。
图22和23表示根据本发明如何使用诸如图17～21所示的那些递减的传力装置来同时以一递减的方式约束轮组的偏摆和提供轴间刚度。如前所述，这些图表示一个三件式自转向的转向架10，其带有轮组18、18.1，所述轮组被支承在轴箱20、20.1内，其中轴箱上悬挂有侧架22。径向臂30、30.1被连接到在转向架每一侧的轴箱上并且以一传力装置60彼此相对地延伸，所述传力装置作用在转向架的横向中心线上于径向臂的相邻的端部34、34.1之间。装置60可以是参照图17～21上面描述过的递减的传力装置中的任意一种。装置的特性这样设置，从而在径向臂之间可以传递的最大力足以提供足够的轴间剪切刚度，以确保高速下转向架的跳跃稳定性，但不足以在轮组的轴颈轴承上作用不能接受的力偶，其中装置的特性本身是由弹簧预紧力和滚球所作用的凸轮件的轮廓决定的。
这由图24表示，该图表示类似于图12的一曲线图。如所示，可以用小的变形初始传递一大的力，此处的变形是指径向臂30、30.1的端部34、34.1彼此相向或离开的运动。然后随着进一步的变形，所传递的负荷很少或没有增大。
当然应当理解的是，在上述每一实施例中，传力装置的设计是这样的，即不管在径向臂的相邻端部之间的横向运动是多大，都不能传递超过预定的最大力的一横向力。所选择的最大力大到足以产生与转向架的可接受的跳跃稳定性相适应的一轴颈剪切刚度，但不足以在轴箱的轴颈轴承上产生力偶，该力偶超过了被认为可以承受的极限。
再参照图22和23，在偏摆约束模式下使用类似于装置60并且具有如上所述的一递减特性的另一传力装置60.1。可以看出是用装置的圆筒和装置的轴11 3作用在径向臂30、30.1之间，其中圆筒安装到径向臂30的一托架112上，而轴113被连接到另一径向臂30.1的一托架114上。因此装置60.1在相连的轴箱之间作用一双向递减的偏摆约束。
图26a和26b、图27a和27b以及图28a和28b表示装置的三个进一步的实施例，其可用来在一自转向的转向架中提供一递减的偏摆约束。
首先参照图26a和26b，示出了一实施例500，其包括一背板512，该背板携带隔开的凸起支承销514，在这些支承销之间啮合一板簧516。一凸轮件518通过双头螺栓520被居中地连接到板簧上。凸轮件具有中央凹口522和带轮廓的凸轮表面524，它们对称地布置在中央凹口的任一侧。
装置510也包括一滚子526，其由一连杆528可旋转地携带，所述连杆保持隔开的臂530，该滚子位于隔开的臂之间。在滚子与其下端之间，连杆528枢转地支承在一销532上，所述销从背板512突出。在连杆的下端，其横向销534经一球形轴承536连接到一连杆538的端部上。
装置500用来在连杆538与背板512之间传递力。在一实际应用中，该装置用来提供一纵向偏摆约束，背板可以固定到转向架上或者作为转向架的一部分，其中连杆538是从一轴箱延伸的一轴箱连杆。装置500然后用来在轴箱与转向架之间传递一纵向力，以给相应的车轴提供一递减的偏摆约束，从而改善跳跃稳定性。
图26a表示在中央或死点位置的装置，其中滚子526坐落在凹口522内。通过板簧516的作用，滚子被保持在该位置，其中板簧被预紧以提供一预定的偏压力。随着相应的车轴相对于转向架的偏摆运动，轴箱连杆的运动，例如在由箭头40所示方向的运动，会造成连杆528绕销532的轴线转动。由于滚子坐落在凹口522内，因此对于该运动首先具有一较大的阻力。但是如果由连杆538施加的力足以从凹口推出滚子，则随着滚子如箭头542所示运动到相应的凸轮表面上，将具有一逐渐降低的恢复力，即一递减的阻力。因此装置500以递减的方式从连杆向背板传递力，即从轴箱向转向架传递力，其中所传递的力的幅度随着连杆运动的增大而减小。
应当理解的是，如果连杆538沿相反的方向以足以从凹口推出滚子的力运动，则随着滚子沿箭头544的方向运动到另一凸轮表面524上，则将具有一类似的递减约束。因此可以看出装置是双向作用的，因为不管在轴箱连杆538与背板之间的相对运动方向如何，都能作用递减的约束。
图27a和27b中的对应于图26a和26b的元件用相同的参考标记表示。在此情形中，凸轮件518被夹持在两个弹簧片546之间，所述弹簧片由背板512支承。仍然具有被一连杆528携带的一滚子526。
在上述实际例子中，力仍然是在连接有连杆538的一轴箱与一转向架之间以递减的方式传递，其中带有一初始较大的阻力来推出滚子526，然后随着滚子进一步运动并且沿着一个或另一个凸轮表面524在连杆538的运动增大下，即随着车轴的偏摆运动的增大，具有一逐渐降低的恢复力。
在图28a和28b中，相似的元件再次标以相似的参考标记。在此情形中，图26和27的板簧或片簧被一预紧的螺旋弹簧548来代替，该螺旋弹簧作用在枢轴销532与凸轮件538上的一凸起件550之间，其中凸轮件518在枢轴552处被枢接到背板512上。
在图26～28中，每一情形中的弹簧力在实际上都保持尽可能的低，以降低在滚子526上的磨损同时满足以所需的递减的方式来传递适当的偏摆约束力。
在本文中，一纵向偏摆约束(再次参照图8和9所示实施例)所增加的一优点是能够在板簧之间容纳一纵向偏摆约束装置。例如，偏摆约束可以是类似于图22和23所示的。在所提出的布置中，递减的偏摆约束的一端被连结到构成十字头132一部分的一垂直销142上，并且另一端被连结到经径向臂30.1在弹簧100之间垂直延伸的另一销142上。应当理解的是，按此方式，可以非常紧凑地同时提供轴间剪切刚度和一纵向偏摆约束。
权利要求
1．用于一自转向的铁路转向架的一轴间剪切刚度装置，其中转向架具有车轴结构，包括被支承在轴箱轴承中的车轴，该装置包括一些臂，所述的臂被刚性地连接或者可以连接到转向架的相应的车轴结构上，以从车轴结构大致沿前后方向彼此相对地延伸，和横向力传递装置，用于作用在臂之间、以在它们之间传递横向力同时容纳在臂之间的相对横向运动，其特征是不管臂之间的相对运动的程度如何，横向力传递装置仅能在它们之间传递有限的预定幅度的横向力，该力给转向架提供轴间剪切刚度，以提高转向架的跳跃稳定性，但不足以在轴箱轴承上作用过大的力偶。
2．如权利要求1所述的装置，其特征是横向力传递装置被布置成在臂的相邻端部之间传递横向力，所述的相邻端部大致在车轴之间的转向架的一横向中心线上。
3．如权利要求2所述的装置，其特征是横向力传递装置布置成在大致位于轴箱轴承的平面内的臂之间传递横向力。
4．如任一前述权利要求所述的装置，其特征是所述臂被布置成相对于车轴大致径向地取向。
5．如任一前述权利要求所述的装置，其特征是横向力传递装置被布置成用来在臂之间相对小的相对运动时在臂之间初始传递相对大的横向力，直到预定的幅度，然后在臂之间以相对较大的相对运动时传递很少或不再传递力。
6．如任一前述权利要求所述的装置，其特征是横向力传递装置包括一弹簧，以抵抗阻止臂之间的相对横向运动，该弹簧被预紧到一值，该值几乎不小于上述预定的幅度。
7．如权利要求6所述的装置，其特征是弹簧是一螺旋弹簧。
8．如权利要求6所述的装置，其特征是弹簧包括一个或多个板簧。
9．如权利要求1～5之任一所述的装置，其特征是横向力传递装置包括一凸轮件，其具有一凸轮表面，其中形成一凹口，一棘爪和弹簧装置，其偏压棘爪以坐落到凹口内，当棘爪坐落在凹口内时就阻止臂之间的相对运动，同时在它们之间传递横向力，其采用的布置是当在臂之间传递预定幅度的横向力时，棘爪被从凹口推出并且移动到凸轮表面上，此时在臂之间很少有进一步的横向力传递。
10．一自转向的铁路转向架，其具有车轴结构，包括支承在轴箱轴承中的车轴，并且包括根据前述任一权利要求的一轴间剪切刚度装置，该装置的臂被刚性地连接到车轴结构上并且该装置提供轴间剪切刚度，以提高转向架的跳跃稳定性。
11．如权利要求10所述的自转向的铁路转向架，其特征是转向架为一个三件式转向架。
12．如权利要求11所述的自转向的铁路转向架，其特征是包括一轴间剪切刚度装置，其位于由转向架每一侧上的车轴携带的车轮的外侧。
13．如权利要求10所述的自转向的铁路转向架，其特征是转向架是一机动转向架。
14．如权利要求13所述的自转向的铁路转向架，其特征是包括一轴间剪切刚度装置，其位于由车轴携带的车轮内侧。
15．如权利要求10～14之任一所述的自转向的铁路转向架，其特征是包括递减的偏摆约束装置，其作用在车轴之间，以约束车轴之间的偏摆运动。
16．参照附图在此大致描述的一轴间剪切刚度装置。
17．参照附图在此大致描述的一自转向的铁路转向架。
全文摘要
本发明涉及用于一自转向的铁路转向架的一轴间剪切刚度装置和装备有这样的装置的一自转向的铁路转向架。该装置具有车轴结构,包括被支承在轴箱轴承(20、20.1)中的车轴(16、16.1)。径向臂(30、30.1)被刚性地连接到转向架的相应的车轴结构上、并且大致沿前后方向彼此相对地延伸。一横向力传递装置(60)作用在臂之间,以在它们之间传递横向力同时容纳在臂之间的相对横向运动。该装置的设计是这样的,即不管臂之间的相对运动的程度如何,该装置仅能在它们之间传递有限的预定幅度的横向力。该值这样选择,即转向架提供足够的轴间剪切刚度,以提高转向架的跳跃稳定性,但不会有过大的力偶作用在轴箱轴承上。
文档编号B61F5/00GK1320091SQ99811581
公开日2001年10月31日 申请日期1999年8月4日 优先权日1998年8月6日
发明者赫伯特·谢费尔 申请人:赫伯特·谢费尔