专利名称：轨道车辆及其转向架和电液制动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于轨道车辆转向架的电液制动器、包含这种电液制动器的轨道车辆转向架以及装有这种转向架的轨道车辆。
背景技术：
轨道交通具有诸多优点，例如运量大，速度快，安全，准时，舒适，保护环境，节约能源和用地，有利于刺激经济和技术进步等等。世界各国普遍认识到，解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展轨道交通系统。轨道交通系统主要包括轨道和在轨道上行驶的轨道车辆。轨道车辆通常包括沿行驶方向串联的一连串车体。车体通常被构造为模块，以便于轨道车辆的组装和拆卸。车体通过转向架支撑在轨道上，以引导车体沿轨道行驶。转向架(Bogie)，又称台车，是轨道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体自重和载重，引导车辆沿铁路轨道运行，保证车辆顺利通过曲线，并具有减缓来自车辆运行时带来震动和冲击的作用。每个转向架包括构架，安装在构架上的两根车轴，每根车轴上装有在轨道上滚动的车轮。为了使得运行着的轨道车辆能够减速或停车，以及使得停驶的轨道车辆不会溜车，需要在转向架上安装制动装置。图1、2中显示了一种现有的用于轨道车辆转向架的钳盘式制动器，其主要包括 制动盘1，其安装在车轴的从构架侧面伸出的轴部上；制动钳组件2，其安装在转向架的构架上，用于对制动盘实施制动。制动盘1限定出相交于其中心0的三条正交轴线平行于制动盘平面的水平X轴，竖直的Z轴和垂直于制动盘平面的水平Y轴。制动钳组件2包括壳体，该壳体通过枢轴3和支撑杆4安装到转向架的构架上， 其中枢轴3在构架上的位置是固定的，以使得壳体能够绕枢轴3相对于构架枢转。支撑杆 4的两端分别枢转连接着壳体和构架，并且支撑杆4的长度可调，从而通过调节支撑杆4的长度，可以使得壳体能绕枢轴3枢转，从而调节制动钳组件相对于制动盘1的位置。制动钳组件2还包括一对彼此相对的制动钳6和支撑在这一对制动钳的外端的相对内表面上的制动衬片7。每个制动钳6的内端可枢转地连接在壳体上，以使得制动钳6可绕Z轴的轴线相对于壳体枢转，从而调节两个制动钳6的外端之间的距离。制动钳6的内外端之间的中心轴线与X轴重合。制动盘1位于所述一对制动衬片7之间。制动钳6总是被加压装置例如弹簧朝向制动盘1的方向推压。在非制动状态下，一对制动钳6被液压力抵抗着加压装置的作用而撑开。在制动状态下，液压力解除，一对制动钳6被加压装置朝向制动盘1的方向推压而压靠在制动盘1上，由此实现转向架、乃至轨道车辆的制动。在现有技术中，制动器通常被模块化，并且在一个转向架的两个车轴上以对角的关系安装两个相同的制动器。例如，一个制动器位于转向架左侧前部，另一个制动器位于转向架右侧后部。在这种情况下，当两个制动器进行制动时，由于制动衬片与制动盘之间的摩擦，导致制动衬片向制动盘施加竖直方向的制动力，其中一侧的制动器的制动力F (参看图1)竖直向上，另一侧的制动器的制动力(未示出)竖直向下。这一对方向相反的制动力在转向架上产生了绕转向架纵向轴线(平行于X轴)的力矩。这个力矩会导致转向架、乃至整个车体绕转向架纵向轴线偏转。当取消制动后，这个力矩消失，转向架、乃至车体又会绕转向架纵向轴线反向偏转。这样的左右偏转导致乘客不舒服，还会影响转向架、乃至车体的使用寿命。
实用新型内容本实用新型旨在解决现有轨道车辆的转向架的制动器在制动操作时导致转向架中产生力矩的缺陷。为此，本实用新型提供了一种用于轨道车辆转向架的电液制动器，包括制动盘， 其安装在转向架的车轴上；制动钳，其安装在转向架的构架上；制动衬片，其由所述制动钳承载，所述制动衬片面对着所述制动盘，并且在电液制动器启动时朝向所述制动盘移动而接触所述制动盘，以向所述制动盘施加制动力；其中，所述制动衬片在制动盘上的接触区域的形心与制动盘中心之间的连线与穿过制动盘中心的竖直轴线之间的夹角大于等于0 度但小于90度。根据本实用新型的优选实施方式，所述夹角优选为15度至75度，更优选为30度至70度，最好是在40度至65度。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器还包括壳体，其通过枢轴和支撑杆安装到转向架的构架上。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述支撑杆具有可调的长度。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述制动钳的外端承载着相应的制动衬片，所述制动钳的内端被所述壳体可枢转地支撑着。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述制动钳的内外端之间的纵向中心轴线与制动盘的水平中心轴线相交。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器还包括将所述制动钳沿着朝向制动盘的方向推压的弹簧。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器还包括液压单元，其在电液制动器未启动的状态下抵抗着所述弹簧的推力将所述制动钳推离制动盘。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器还包括对所述制动衬片朝向和背离所述制动盘的移动进行导向的导向件。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器还包括对制动衬片的磨损作出补偿以在电液制动器未启动的状态下维持制动衬片与制动盘之间适宜间隙的自动调节机构。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述电液制动器共包括一对彼此相对的制动钳，以及由这一对制动钳承载的一对彼此相对的制动衬片，所述制动盘被夹在这一对制动衬片之间本实用新型还提供了一种轨道车辆转向架，包括构架；安装在构架上的至少两个车轴；每个车轴配备有至少一个如前所述的电液制动器。根据本实用新型的一个优选实施方式，各电液制动器分布在构架的两侧，例如对角布置。根据本实用新型的一个优选实施方式，每个车轴装有两个电液制动器，它们位于构架两侧。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述轨道车辆转向架还包括液压单元，其在电液制动器未启动的状态下释放制动钳，并在电液制动器启动的状态下提供不同级别的制动力。本实用新型还提供了一种轨道车辆，包括至少一个车体模块，所述车体模块由如前所述的轨道车辆转向架承载。根据本实用新型的一个优选实施方式，所述轨道车辆是有轨电车。根据本实用新型，车辆制动过程中制动衬片对制动盘的制动力的竖直分量小于现有技术的情况(完全等于制动力)。因此，转向架两侧的制动力产生的绕转向架纵向轴线的力矩同现有技术相比减小了。转向架、乃至车体绕转向架纵向轴线左右偏转的现象被减轻。
图1是一种现有技术的轨道车辆转向架的制动器的正视图。图2是图1中的制动器的俯视图。图3是根据本实用新型的一种五模块式轨道车辆的示意性平面图。图4是图3中的五模块式轨道车辆的一种改型的示意性平面图。图5是根据本实用新型的一种七模块式轨道车辆的示意性平面图。图6是图5中的七模块式轨道车辆的一种改型的示意性平面图。图7是根据本实用新型的一种轨道车辆转向架的制动器的正视图。图8是图7中的制动器的右视图。图9是图8中的制动器的俯视图。
具体实施方式
下面参照附图描述本实用新型的轨道车辆的具体例子。首先，图3中显示了根据本实用新型的一种五模块式轨道车辆。根据本实用新型， 可以只在一部分车体下面安装转向架，另一些车体不带转向架。不带转向架的车体在其纵向(前后)两端由相邻的带转向架的车体支撑。这样，可以节省转向架的数量。在图3中所示的包含五个车体模块的轨道车辆中，可以只有三个带转向架的车体，其中包括两个能够提供驱动力的动力转向架10-1以及位于这两个动力转向架之间的无动力的牵引转向架 10-2。每个转向架包括构架和安装在构架上的两根车轴，每根车轴上装有一对在轨道上滚动的车轮。对于每个动力转向架10-1，其每侧分别包括一个电动力制动器20、一个电液制动器30、一个轨道制动器40。如图3所示，每根车轴上分别具有一个电动力制动器20和一个电液制动器30。两个电动力制动器20呈对角布置，两个电液制动器30也呈对角布置。电动力制动器20在轨道车辆的常规驾驶中使用，其借助于渐进式可调的电动力实现所需的阻滞力或制动力。电液制动器30是车体的主制动器。在轨道车辆的常规驾驶中，在电动力制动器20 不能获得所需的阻滞力或制动力的情况下，电液制动器30被使用。此外，在紧急状况下，电液制动器30也被使用。此外，当轨道车辆在爬坡启动时，也需要使用电液制动器30，以避免轨道车辆起步阶段发生倒退。当轨道车辆正常起步后，电液制动器30才释放。轨道制动器40是利用电磁力作用于轨道，从而对紧急制动提供补充。电液制动器30具有下述几种操作阶段制动器释放阶段，无制动力；中间阶段1，提供的制动力为其最大制动力的一小部分，例如大约20%，该值可根据具体需要而设定；中间阶段2，提供的制动力为其最大制动力的一较大部分，例如大约60%，该值可根据具体需要而设定；最大制动力阶段，提供最大制动力。此外，对于牵引转向架10-2，可以不设置电动力制动器20。如图3所示，电动力制动器20包括两侧的轨道制动器40，以及呈对角布置在两根车轴上的电液制动器30。然而，根据本实用新型，如有必要，每根车轴的两端可以都装有电液制动器30。例如，在图4所示的五模块式轨道车辆的改型中，在牵引转向架10-2的每根车轴的两端分别设有一个电液制动器30。可以理解，尽管没有示出，对于每个动力转向架10-1，同样可以在每根车轴的两端分别设有一个电液制动器30。根据本实用新型的轨道车辆的各车体模块都是具有一体式的构造，因此容易以模块的形式添加到轨道车辆中或从轨道车辆中去除，由此改变轨道车辆中车体模块的数量， 并且因此而改变轨道车辆的长度和运载能力。例如，在图5所示的例子中，轨道车辆增加了一对车体模块，即一个带转向架的车体和一个不带转向架的车体。这样，就构成了图5所示的七模块式轨道车辆，其具有七个动力转向架10-1以及一个牵引转向架10-2。各转向架上的制动器的配置与图3中的五模块式轨道车辆中的类似，不再重复描述。图6中显示了七模块式轨道车辆的一种改型，在牵引转向架10-2的每根车轴的两端分别设有一个电液制动器30。可以理解，对于七模块式轨道车辆的每个动力转向架10-1，同样可以在每根车轴的两端分别设有一个电液制动器30。图7-9中显示了一种根据本实用新型的用于轨道车辆转向架的钳盘式电液制动器。图7-9中还示意性表示了车轮11和车轴12。在图示的例子中，本实用新型的电液制动器设置在车轮内侧，即位于车轮与转向架的构架之间。当然，本实用新型不排除电液制动器设置在车轮外侧的情况。本实用新型的电液制动器主要包括制动盘1，其安装在车轴的从构架侧面伸出的轴部上；制动钳组件2，其安装在转向架的构架上，用于对制动盘实施制动。制动盘1限定出相交于其中心0的三条正交轴线平行于制动盘平面的水平X轴，竖直的Z轴和垂直于制动盘平面的水平Y轴。制动钳组件2包括壳体，该壳体通过下部的枢轴3和上部的支撑杆4安装到转向架的构架上，其中枢轴3在构架上的位置是固定的，以使得壳体能够绕枢轴3相对于构架枢转。支撑杆4的两端分别枢转连接着壳体和构架，并且支撑杆4的长度可调，从而通过调节支撑杆4的长度，可以使得壳体能绕枢轴3枢转，从而调节制动钳组件相对于制动盘1的位置。制动钳组件2还包括一对彼此相对的制动钳6和支撑在这一对制动钳的外端的相对内表面上的制动衬片7。每个制动钳6的内端(支撑端)可枢转地支撑在壳体上，以使得制动钳6可绕Z轴的轴线相对于壳体枢转，从而调节两个制动钳6的外端之间的距离。制动盘1位于所述一对制动衬片7之间。制动钳6总是被机械加压装置例如弹簧朝向制动盘1的方向推压。在非制动状态下，一对制动钳6被液压力抵抗着加压装置的作用而撑开。在制动状态下，液压力解除，一对制动钳6被加压装置朝向制动盘1的方向推压而压靠在制动盘1上，由此实现转向架、乃至轨道车辆的制动。利用机械加压装置由制动钳6向制动盘1提供的夹持力是可调的，例如每个制动钳可以提供最大45kN的夹持力。对于每个带有这种电液制动器的转向架，不论是动力转向架还是牵引转向架，都配备由单独的液压单元，用于释放制动钳以及控制制动钳的前面所述三个级别的制动力。 此外，每个转向架还配备有辅助电液释放单元，用于在出现故障时释放制动钳。此外，每个转向架还配备有液压泵控制模块等等。液压泵控制模块收制动器控制单元的控制，这样，通过制动器控制单元可控制电液制动器的操作。对于牵引转向架，还配备有液压蓄能器，以便储存和节约液压单元中的液压能量。每个制动衬片7分别在其上下部分由安装在壳体上的导杆9形式的导向件导引， 以使得制动衬片7能够沿平行于Y轴的方向精确移动。根据本实用新型，每个制动衬片7的有效作用区域(与摩擦盘1摩擦接触的区域) 的形心位于X轴上方，即，制动盘1的中心0与制动衬片7的有效作用区域的形心之间的连线与Z轴之间的夹角小于90度，即，该夹角为大于等于0度但小于90度。该夹角优选为15 度至75度，更优选为30度至70度，最好是在40度至65度。最极端的情况是，该夹角为0度，即制动衬片7的形心位于Z轴上，尽管这种极端的情况在实际中由于其它限制而不优选采用。根据一种优选实施方式，例如，制动钳6的内外端之间的中心轴线与X轴之间形成夹角Θ。该中心轴线可以与Y轴相交。根据本实用新型，由于每个制动衬片7的有效作用区域的形心位于X轴上方，因此制动衬片7在制动盘1上产生的制动力F不是指向竖直上方，即不是与Z轴平行，而是与Z 轴形成一个角度，该角度大体等于90度减去制动盘1的中心0与制动衬片7的有效作用区域的形心之间的连线与Z轴之间的夹角。这样，制动力F具有沿Z轴方向的竖直分量和沿 X轴方向的水平分量。同图1中的现有技术相比，在相同的制动力F的情况下，本实用新型的制动力F的竖直分量小于图1中的现有技术的情况(完全等于制动力F)。因此，转向架两侧的制动力产生的绕转向架纵向轴线(平行于X轴)的力矩同现有技术相比减小了。转向架、乃至车体绕转向架纵向轴线左右偏转的现象被减轻。根据本实用新型的优选实施方式，每个电液制动器设有自动调节机构，以便对制动衬片7的磨损作出补偿，从而总是维持制动衬片7与制动盘1之间的适宜间隙。[0070]制动衬片7的材料应排出对环境有害的材料，例如石棉、铅、锌等。尽管前面描述了电液制动器的制动钳组件包括一对制动钳和一对制动衬片的情况，但本实用新型还包含电液制动器的制动钳组件仅包括一个制动钳和一个制动衬片的情况。本实用新型的转向架及其电液制动适用于各种轨道车辆，尤其是有轨电车。以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，应当指出，对于本技术领域技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出各种改进和替代，这些改进和替代也应视为落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种用于轨道车辆转向架的电液制动器，包括制动盘，其安装在转向架的车轴上；制动钳，其安装在转向架的构架上；制动衬片，其由所述制动钳承载，所述制动衬片面对着所述制动盘，并且在电液制动器启动时朝向所述制动盘移动而接触所述制动盘，以向所述制动盘施加制动力；其特征在于，所述制动衬片在制动盘上的接触区域的形心与制动盘中心之间的连线与穿过制动盘中心的竖直轴线之间的夹角大于等于0度但小于90度。
2.如权利要求1所述的电液制动器，其特征在于，所述夹角为30度至70度。
3.如权利要求1所述的电液制动器，其特征在于，还包括壳体，其通过枢轴和支撑杆安装到转向架的构架上。
4.如权利要求3所述的电液制动器，其特征在于，所述支撑杆具有可调的长度。
5.如权利要求3所述的电液制动器，其特征在于，所述制动钳的外端承载着相应的制动衬片，所述制动钳的内端被所述壳体可枢转地支撑着。
6.如权利要求5所述的电液制动器，其特征在于，所述制动钳的内外端之间的纵向中心轴线与制动盘的水平中心轴线相交。
7.如权利要求5所述的电液制动器，其特征在于，还包括将所述制动钳沿着朝向制动盘的方向推压的弹簧。
8.如权利要求7所述的电液制动器，其特征在于，还包括液压单元，其在电液制动器未启动的状态下抵抗着所述弹簧的推力将所述制动钳推离制动盘。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电液制动器，其特征在于，还包括对所述制动衬片朝向和背离所述制动盘的移动进行导向的导向件。
10.如权利要求1至8中任一项所述的电液制动器，其特征在于，还包括对制动衬片的磨损作出补偿以在电液制动器未启动的状态下维持制动衬片与制动盘之间适宜间隙的自动调节机构。
11.如权利要求1至8中任一项所述的电液制动器，其特征在于，共包括一对彼此相对的制动钳，以及由这一对制动钳承载的一对彼此相对的制动衬片，所述制动盘被夹在这一对制动衬片之间。
12.一种轨道车辆转向架，包括构架；安装在构架上的至少两个车轴；其特征在于，每个车轴配备有至少一个如权利要求1至11中任一项所述的电液制动ο
13.如权利要求12所述的轨道车辆转向架，其特征在于，各电液制动器分布在构架的两侧。
14.如权利要求12所述的轨道车辆转向架，其特征在于，每个车轴装有两个电液制动器，它们位于构架两侧。
15.如权利要求12至14中任一项所述的轨道车辆转向架，其特征在于，还包括液压单元，其在电液制动器未启动的状态下释放制动钳，并在电液制动器启动的状态下提供不同级别的制动力。
16.一种轨道车辆，包括至少一个车体模块，其特征在于，所述车体模块由如权利要求 12至15中任一项所述的轨道车辆转向架承载。
17.如权利要求16所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆是有轨电车。
专利摘要公开了一种轨道车辆及其转向架和电液制动器，其中用于轨道车辆转向架的电液制动器包括制动盘，其安装在转向架的车轴上；制动钳，其安装在转向架的构架上；制动衬片，其由所述制动钳承载，所述制动衬片面对着所述制动盘，并且在电液制动器启动时接触所述制动盘并向所述制动盘施加制动力；所述制动衬片在制动盘上的接触区域的形心与制动盘中心之间的连线与穿过制动盘中心的竖直轴线之间的夹角大于等于0度但小于90度。还公开了包含这种电液制动器的轨道车辆转向架以及装有这种转向架的轨道车辆。本实用新型可降低车辆制动过程中转向架两侧的制动力产生的绕转向架纵向轴线的力矩。
文档编号B61H11/06GK202294856SQ20112035523
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者C·博赫策尔特 申请人:庞巴迪运输有限公司