专利名称:有轨车辆的旋转式单轴转向架和有轨车辆的制作方法
本发明涉及的是有轨车辆，更确切地说，是有轨车辆的单轴转向架和装有这种单轴转向架的有轨车辆。
美国专利4，356，775公开了一种有轨车辆的固定式单轴转向架，它在通过弯道时能自动转向。在离心力的作用下，转向架车轴的外侧伸展，同时该轴的内侧靠拢，从而产生了这一自动转向趋势。因此，该轴对应于不同的弯道能处于不同的径向位置上，离心负载状态直至转向架恢复到直线运动时才消除。
本发明的主要目的，是提供一种改进的有轨车辆的单轴转向架，它能随车轮的蠕动而自动转向，具有或没有离心力自动转向效应。
本发明的另一目的，是提供一种自动定心的有轨车辆的旋转式单轴转向架。
本发明的另一目的，是提供一种有轨车辆的旋转式单轴转向架，它具有独自运动的旋臂，旋臂从其上方的有轨车车身回弹，而不是从转向架的侧架处回弹。
本发明还有一个目的，就是提供一种包括有二个刚作了描述的有轨车辆单轴转向架的有轨车辆。
上述目的是根据本发明的原理达到的，即设计一个有轨车辆的旋转式单轴转向架，它包括两个平行的由横梁装置连接在一起的阻尼器滑道支座。两个独立运动的旋臂，分别以阻尼器滑道支座为枢轴转动，并支承与横梁装置隔开设置又平行对正的单个轮轴。二个弹簧件分别在旋臂和设在上方的有轨车车身间作用，以独立地回弹旋臂，并对有轨车车身提供一个垂直载荷支座。旋转装置对有轨车车身提供一个靠近车轴附近围绕转向架旋转轴线的水平载荷支承。而旋转装置最好支承在横梁装置上，它可由另外的横梁装置安装在阻尼器滑道支座之间，并可设置或不设置提供自动定心力的弹簧圈。旋转装置还最好装在车轴上方，并使转向架的旋转轴线与该车轴相交。旋转装置也可位于车轴附近的其他部位。两个偏转控制装置，分别在阻尼器滑道支座和有轨车车身间作用，以控制在通过弯道时，随着转向架围绕它的旋转轴线转动造成的有轨车车身相对阻尼器滑道支座的移动。
根据本发明的另一特点，每一偏转控制装置包括一个与转向架连接的细长构件或其它装置。该构件形成二个相对的表面，这两表面沿与转向架直线运动时的主方向平行延伸。偏转装置压缩卡紧该构件，以便在转向架通过弯道时，且这两表面偏离转向架直线运行的主方向后，能至少向其中的一个表面施加摩擦阻尼力。偏转控制装置还包括偏转阻尼器，它随转向架运动提供阻尼力或提供阻尼力和自动定心力。
本发明的上述和其它特点、目的和优点，在下面的结合附图的详细描述和权利要求
中，将会变得更加明显。附图中，相同的部分用相同的参考数字表示。
图1是装有二个根据本发明的旋转式单轴转向架的有轨车辆的透视图，其中有部分有轨车辆车身剖去;
图2是沿图1中2-2线的剖面图;
图3是沿图2中3-3线的剖面图;
图4是沿图2中4-4线的剖面图;
图5是沿图3中5-5线的剖面图;
图6是偏转阻尼器的另一种较好的实施例的侧视图，该偏转阻尼器用于本发明的旋转式单轴转向架;
图7是沿图6中7-7线的剖面图。
现有的本发明的有轨车辆旋转式单轴转向架的一种较好的实施例尤其适用于(但并不仅限于)图1的有轨车辆，其中使用了两个这样的转向架(参考数字6和8)。转向架6和8，除了它们之间反向相对外，其余均相同，如图1所示。相应地，为了简便起见，只详细描述转向架8。预先说明，转向架6上与8相对应的各部分，用相同的参考数字标明。
如图1所示，转向架8包括两个平行的阻尼器滑道支座10和12，它们通过横梁装置14连接。两个独立活动的旋臂16和18，分别以阻尼器滑道支座为枢轴转动，支承与横梁装置14平行隔置的单个轮轴20。两个弹簧件22和24，分别在旋臂16与18和压在上方的有轨车车身间作用(车身用数字26表示)，以便在轴20的端部附近的两个隔开的垂直负载支承点处，独立地将旋臂从车身26弹回，并在该支承点对车身26提供垂直负载支承。旋转装置28由两个连在装置14上的会聚梁30和32(图5)支承，并架在车轴20上方。旋转装置对车身26提供水平负载支承，同时形成一个垂直转动轴线，当通过弯道时，转向架8能围绕该轴线转动。在所说的实施例中，这一转向架旋转轴线与轴20相交。两个偏转控制装置34和36分别在阻尼器滑道支座10与12和车身26之间作用，以便在通过弯道时，34和36可控制因转向架围绕其旋转轴线转动而引起的车身相对阻尼器滑道支座的水平移动。
在图1的实施例中，该有轨车辆尤其适用于(但不仅限于)作为装集装箱的平板车(COFC)或驮运用挂车(TOFC)，设计成能装载长度在45到50英尺之间的单个集装箱或单个挂车。几个这样的有轨车辆在多节车箱的列车中，连接在一起，还可以通过常用的车钩连接成一单列的铁路机动车。在所说的例子中的有轨车适用于这两种用途，虽然在描述时，有一传统的车钩38其一端支承在转向架6上。车身26由两根平行的，间隔较小的工字梁40和42构成，梁基本上沿车身全长延伸，在它们的端部附近，分别设置外侧平台部分44、46、48和50。
这些平台部分均相同，相应地，为简便起见，只结合参考数字，详细地描述构件50。参照图2-4，架设在轴20的外侧端上方的构件50，由两根从工字梁42外侧垂直伸出的箱形梁52和54加强，这些梁相互平行，分开布置在轴20两侧的上方，它们跨在轴20上，使轴20恰好位于它们的正中。另一箱形梁56，在梁52和54间伸展，并由这两梁支承，梁56大致在上方与旋臂18平行对正。一弹簧板57装在梁56下方与该梁固紧，如图4所示。如将要描述的，这样对车身26和弹簧件24之间垂直负载的传递提供了加强件。离开这一加强段，对车身和装置36的运行又进行了加强，但程度稍低。这一加强是由箱形梁58实现的。箱形梁58从工字梁42处伸出，贴着两个L形梁60和62伸展。梁60和62设在梁58和54之间，并由梁58和54支承。梁60和62相互平行，通常隔开设置在阻尼器滑道支座12两侧边的上方。如图3所示。
现在主要看转向架8。阻尼器滑道支座10和12相同。相应地，为简便起见，只结合参考数字详细描述阻尼器滑道支座12。阻尼器滑道支座12可以是铸造或焊接结构，在实施例中，为铸造结构。它由一个由腹板加固的支架64构成，支架64具有中心设置的腹板66和多个水平或垂直设置的横向腹板68。支架64的一端形成一个腹板加固的枢轴段70，以对旋臂18提供一个枢轴支座。支架64的另一端形成一个结构适当的摩擦表面72(如图2)。如将要描述的，该表面与旋臂18上配置的阻尼件一起，来阻止旋臂18的运动。支架64还包括四块横向凸出的垂直板74和二块横向凸出的水平板76，板76沿支架的长度方向伸展，每一块板从腹板66、68之一伸出，这些板对称分布，因而对阻尼器滑道支座10或12，可使用相同的支架铸件。
横梁装置14由两个平行隔开的C形梁78和80构成，78和80的开口相对。在实施例中，这些梁在其端部与板74和未标出的在阻尼器滑道支座10上的相同板固紧。装置14还包括一个细长的带状构件82，它在梁78和80之间伸展，其端部与板76和未标出的阻尼器滑道支座10上的相同板固紧。该构件使装置14具有一抗扭刚度，它阻止阻尼器滑道支座10和12围绕通过它们的横向轴线旋转移动。刚度的大小，应足以允许阻尼器滑道支座在各自的垂直平面内围绕该轴线有某些运动，以便修正在导轨连接，安装或其它导轨状况等可能会影响该转向架的动态特性时所出现的一些不规则性产生的影响。
旋转装置28在梁30和32的会聚端和工字梁40和42之间动作。参考图3和图5，装置28包括一中心钵84和一中心立轴85。中心钵84由凸缘固定，凸缘86与工字梁40和42的内侧凸缘之间，向焊接搭头87连接。中心钵84包括一个弹性体弹簧圈88，它通过一垫圈92，紧固在筒腔90中。凸缘86从筒腔90外侧横向伸出。中心立轴85带有一下部环形凸缘94，94固装在梁40和42的中心腹板96上，如图3所示。中心立轴85，从凸缘94处向上伸出，轴向穿过弹簧圈88，并借助于垫圈92产生的力与弹簧圈88咬合。
因此，转向架可绕通过中心立轴的垂直旋转轴线旋转，然而这一转动，受到在弹簧圈88内产生的弹性剪切力的限制，该力与转动偏角的大小成正比。这样，弹簧圈88成了一个自动定心力的力源，它总有一种使转向架保持在中心位置的趋势，以促使转向架处于相应于在直道正常行驶时的状态。这一自动定心力可通过适当选择该弹簧圈的结构来控制。然而在本发明的一个较佳的实施例中，还希望有一种附加的自动定心力，故转向架还装有将要描述的偏转阻尼器。当然，应该认识到，在用传统的非弹性旋转装置代替旋转装置28的所有用途中，这种阻尼器也可不用。在这种情况下，自动定心力可由任一、某些、或所有现有的或类似的装置提供。
在本发明提出的旋转式单轴转向架的较好的实施例中，每一个偏转控制装置34和36包括一偏转阻尼器，以提供摩擦阻尼力和自动定心力。所提出的较好的偏转阻尼器一个重要的特点，是所得摩擦阻尼力基本保持恒定，以便在转向架通过弯道时，不会由于施于相连的偏转控制装置之负载的变化而引起阻尼力的变化。因此，与现有单轴转向架不同，由于轨道使车轮蠕动影响转向架旋转的现象得到控制，因而所不希望的转向架的摆动或“飘动”能控制在最小，或者基本上消除。该偏转阻尼器的另一优点是，它对这些摆动具有粘滞阻尼作用。在弹簧22和24支承了所有的垂直负载后，装置34和36上的垂直负载，与车身26的整个重量相比相当小。结果，如将要描述的，装置34和36允许固定于车身26和转向架8的各构件之间相对滑动。
偏转控制装置34和36相同。相应地，为简便起见，只结合参考数字详细描述装置36。主要参照图2和图3。装置36包括细长的构件100，它有上平面和下平面，两者沿平行于转向架直道运行时的主方向延伸。装置36还包括一固定在车身26上的上部构件98，它与构件100的上表面呈滑动负载传递关系。还包括一固定于车身26的偏转阻尼器(总的用数字104表示)。构件100的上表面和下表面在构件98和偏转阻尼器104之间夹紧，以便在通过弯道，且转向架偏离直线运行主方向时，摩擦阻尼力能至少作用于一个表面，最好是下表面。
构件98通过车身26固定在由梁60和62限定的加强段的下方。一般架设在阻尼器滑道支座12的上方。构件98形成的平面102，具有较小的静摩擦系数和相当高的动摩擦系数，最好为静摩擦系数的二倍。该表面承接在下方滑动的构件100的上表面。构件100为一细长的带状构件，一般制成U形结构。从图2可清楚地看到，构件100的一端固紧在阻尼器滑道支座12的上方，其另一端则固紧在阻尼器滑道支座12的靠近构件70的一端，因此它基本上沿着阻尼器滑道支座12的长度伸展。这样，构件100的上表面和下表面平行于阻尼器滑道支座12的长度方向，因此在转向架通过直道时，它也位于转向架直线运行的方向上。构件100的下表面滑动承接偏转阻尼器104。
继续参照图2和图3，偏转阻尼器104由凹槽件106和剪切/压缩弹簧108构成。构件106横向布置在构件100的下方，其端点用点焊或类似方法与本身26固定，如图3所示。构件106包括一用来支承已压缩弹簧108的中间段，故可对构件100的下表面预加压一个特定量。在实施例中，弹簧108包括二块搭接的端板110和112，分别支承在构件100的下表面和构件106的中间段上，如图3所示。所以，构件100支承在弹簧108上，随着弹簧108产生的压缩力有效地夹紧在弹簧108和表面102之间。结果，所得摩擦阻尼力，与由车身26向下施加于表面102的力及弹簧108作用于构件100下表面的向上的法向力成正比。
偏转阻尼器104的一个重要特点，是摩擦阻尼力可由弹簧108产生偏移而控制，弹簧偏移是由于构件100偏离转向架直线运行时通常所取的自然或中心位置而引起的。与传统的负载响应偏转阻尼器不同的是，它有可能控制该力。在这样的条件下所得的摩擦阻尼力大致保持恒定。这可实现如下在转向架通过具有一定曲率的轨道段，并对偏转阻尼器104增加了负载力时，随着构件100的移动，使弹簧108横向剪切偏移，如图3中虚线所示。在图3所示实施例中，为清晰起见，把弹簧108处于剪切状态的情形放大，此时转向架8通过左弯轨道，转向架8为前转向架。这样偏移时，弹簧108变薄，因此作用在构件100下表面的压缩力变小。然而，在这段时间内，转向架所经历的转弯的情形是在表面102处下压力增大了。选择适当的弹簧结构，则弹簧力的降低可由下压力的增加补偿，故在转向架通过弯道时或通过后，摩擦阻尼力可以基本保持恒定。可以理解，在转弯状况使表面102的下压力降低时，可以得到相似但相反的作用结果。
这样，有可能通过选择适当的弹簧结构，控制随构件100的移动而出现的这一“变薄”现象，从而可以不管负载情况，在转向架旋转的整个范围内，使得到的摩擦阻尼力基本保持恒定。现在可以理解，一旦弹簧108这样偏移后，它随后便产生一个剪切恢复力，以期回到图3实线所示的基本上仅为压缩变形的正常情况。这必然在构件100的下表面产生一个力，促使转向架回到其正常的中心位置。当然，要认识到，也可以使用传统的偏转阻尼器或定中心装置，以代替或补充旋转装置28和偏转控制装置34和36;然而，这样在所得阻尼力中会一定程度引入对负载的敏感性，与本申请较好的结构相比，转向架可达到的性能会降低。同样，偏转控制装置34和36，能够只作为导轨，在转向架旋转时引导它，而不施加任何摩擦阻尼力。当然，在这种情况下，弹簧108可以去掉，或使其作用限制在仅对构件100提供必要的支承。
在以下情况下，即从旋转装置或类似装置，得到足够大的自动定心力，且又不需要提供刚描述的基本恒定的摩擦阻尼力时，可以用图6和图7描述的偏转阻尼器来代替偏转阻尼器104，以获得与负载成正比的摩擦阻尼力。该偏转阻尼器与104大致相似，但其弹性体弹簧在受剪切时不偏移，因此既不能变薄，也不能产生自动定心力。预先说明，图6和图7的偏转阻尼器与偏转阻尼器104对应的部分，不作进一步描述，但它们采用相同的参考数字描述。
继续参照图6和图7，凹槽部件106′支承一个弹性体压缩弹簧208，它与弹簧108相同，该弹簧被预压缩，故对构件100′的下表面施加一个预定的法向力。然而，与偏转阻尼器104不同的是，在弹簧208构件100′之间设置了一块板210。板210不与弹簧208固紧。该板包括一与表面102相同的下摩擦表面212，它与构件100的下表面面对面接触。因此，板210可自由地相对构件100移动，同样，也允许构件100自由地相对弹簧208移动。随着构件100′的移动，表面212上出现了一定程度的蠕动或一些类似情况，这样便产生横向力，板210便会有一些相关运动，伴随的剪切力便被传送到弹簧208上。然后，这些力，与弹簧108产生的力相比较小，而且应随板210后来的移动而被消除，而板210则设计为可相对于弹簧208而“浮动”。由此，弹簧208基本上只受压缩负载，这样所得摩擦阻尼力与这些负载成正比变化，很少(如果有的话)受到剪切负载/偏转阻尼器104产生的偏移的影响。端板214和216封住构件106′的两端，使弹簧208保持在凹槽内的一个固定位置。图6和图7的偏转阻尼器及偏转阻尼器104的优点是，它们能自动补偿磨损，当各自摩擦表面磨损后，弹性体弹簧将继续促使两摩擦表面处于摩擦接触。
在所述的实施例中，本发明的旋转式单轴转向架，包括两个独立的阻尼悬架装置，它们可分别与旋臂16和18协同运行。这些悬架装置相同，考虑到前面对相同装置的描述情况，只结合参考数字，详细描述与旋臂18(在图2和图4中用数字114表示)相连的悬架装置。从图2和图4可以最为清楚地看到，弹性体棒状弹簧的弹簧件24，被压缩在前述上板57和下板116之间。下板116由一分解力的楔形块118固定，该楔形块装在旋臂18的端部，架设在轴端的上方，并可在向表面72施加法向力的同时，沿旋臂中的导向槽，垂直移向表面72。摩擦阻尼器120由连于楔块118厚端的枢轴121支承，楔块118可推动120沿法向与表面72相抵。两块导向板122分别直立在表面72的边上，以在旋臂18的端部绕枢轴转动时，连接和保持阻尼器120与表面72对正。在运行中，当旋臂绕枢轴在垂直面内转动时，楔块118把作用于弹簧件24的一部分压缩力分解成法向力，使阻尼器120与表面72相抵。可以理解，得到的摩擦阻尼力将根据这一法向力变化，因而与施加于弹簧件24的垂直负载成正比。
本发明的旋转式单轴转向架的另一特点，是在旋臂18下端的内侧，装有一制动装置124。如图2所示，该装置包括一开端框架凹槽126，其与车轮凸缘相对的一端断开。该凹槽内有一机动的制动构件128，它由未标出的适当的传动装置控制，以对车轮外切轨面产生制动作用。弹簧阻尼连接器装置130在旋臂18端部外侧支承轴20。悬架，制动或连接器装置的上述或其它特点的细节，在前述美国专利4，356，775中作了描述。
虽然上面已对本发明的一个较好的实施例作了描述，但本专业领域的一般技术人员明显地可作一些修改。因此，本发明将并不仅限于上面所述的特定的实施例，本发明的真正的范围和精神，可参考所附的权利要求
确定。
权利要求
1.一种有轨车辆的旋转式单轴转向架，其特征在于它包括两个平行的通过横梁装置连接在一起的阻尼器滑道支座；单个轮轴；两个分别以所说的阻尼器滑道支座为枢轴旋转的旋臂，它支承与所说的横梁装置平行隔置的轮轴；两个分别在所说的旋臂和架在上方的有轨车辆车身间作用的弹簧件，以便弹回所说的旋臂，形成对所说有轨车车身的垂直承载支座；用所说的横梁装置与所说的有轨车车身旋转连接的旋转装置，运行时对所说的有轨车车身形成一个围绕所说轴附近的转向架旋转轴线的水平承载支座，和两个偏转控制装置，它们分别在所说的阻尼器滑道支座和所说的有轨车车身间作用，以控制当通过弯道时，随着转向架围绕其轴线旋转而产生的有轨车车身对阻尼器滑道支座的移动。
2.根据权利要求
1的转向架，其特征于还包括对转向架施加自动定心力的装置。
3.根据权利要求
2的转向架，其特征在于所说的施加自动定心力的装置包括在运行时与所说的旋转装置相连的弹簧件，该弹簧件产生一个阻止转向架离开所说的中心位置的力。
4.根据权利要求
2的转向架，其特征在于所说的施加自动定心力的装置包括在运行时与每个所说的偏转控制装置相连的偏转阻尼装置，所说的偏转阻尼装置具有一个产生基本保持恒定的摩擦阻尼力的装置。
5.根据权利要求
4的转向架，其特征在于所说的偏转阻尼装置包括一个弹性体剪切/压缩弹簧，其制造和布置方式要能够随转向架的旋转运动，在剪切下偏转的同时变薄。
6.根据权利要求
1的转向架，其特征在于所说的每一偏转控制装置包括提供随转向架的旋转运动产生摩擦阻尼力的偏转阻尼装置。
7.根据权利要求
6的转向架，其特征在于所说的阻尼力大致恒定。
8.根据权利要求
6的转向架，其特征在于所说的阻尼力与负载成正比。
9.一个随车轮的蠕动而旋转的有轨车辆单轴转向架，其特征是它包括阻尼器滑道支座装置，安装在所说的阻尼器滑道支座装置上的悬架装置，它支承靠近所说的阻尼器滑道支座装置一端的单个轮轴，运行时对架在所说轴的二端附近的有轨车车身提供一个垂直承载支座;运行时与所说的阻尼器滑道支座装置相连的旋转装置，它对所说的车身形成围绕所说轴附近的转向架旋转轴线的水平承载支座;和在所说的阻尼器滑道支座装置和所说的有轨车车身间作用的偏转控制装置，以控制转向架围绕其轴线的旋转运动。
10.根据权利要求
9的转向架，其特征在于所说的偏转控制装置包括产生一个大致恒定的摩擦阻尼力的摩擦阻尼装置。
11.根据权利要求
9的转向架，其特征在于所说的偏转控制装置包括产生一个与负载成正比的摩擦阻尼力的摩擦阻尼装置。
12.根据权利要求
9、10或11的转向架，其特征在于所说的偏转控制装置还在运行时产生一个自动定心力，使转向架回到中心位置。
13.一种有轨车辆，由根据前述任一权利要求
的二个旋转式单轴转向架和一个有轨车车身构成。车身具有四个负载加固段，两个隔开布置在所说车身的一端，其它两个隔开布置在所说车身的另一端，以及四块分别由所说的加固段固定的弹簧板。
专利摘要
转向架具有二个平行的由横梁装置连接的阻尼器滑道支座。单个轮轴可绕枢轴转动，由二个独立的回弹阻尼旋臂支承在阻尼器滑道支座上，与横梁装置平行隔置。旋转装置由横梁装置固定，设在轴的上方。二个偏转控制装置分别在阻尼器滑道支座和上方的有轨车车身间动作。每一偏转控制装置含有一个偏转阻尼器，它或产生一个阻尼力或是一个阻尼力及一个随转向架转动而产生的自动定心力。还公开了一种设有二个这样的转向架的有轨车辆。
文档编号B61F5/48GK86101098SQ86101098
公开日1986年8月6日 申请日期1986年1月30日
发明者H·尼尔·帕顿 申请人:H·尼尔·帕顿导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan