专利名称：适于货车转向架并装备自动轨距变换系统的铁路轮轴组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及装备有一自动轨距变换系统的铁路轮轴组件，它适于与常规的货车转向架相结合以代替固定轨距的配装轮轴。该轮轴组件包括两个独立的滚动体组件，每个滚动体组件包括一带有半轴的整体型轮和外、内轴承。内轴承带有一锁定系统，它包括一锁键，锁键具有两个截面为矩形的垂直轴，两垂直轴由一连接桥连接在一起，在连接桥上设置有便于锁键开启且随后锁合的部件。
在70年代，帕滕斯·泰勒高，S.A开发了一种适于火车滚动组件的一自动轨距变换系统，它允许在具有不同轨距(RENFE，1668mm和UIC，1435mm)的网络之间进行流畅的轨道转换。帕滕斯·泰勒高的解决方案为根据不同的轨距改装他的火车。该方案在他的几个专利中有所描述，包括专利ES-A-332,453和它的配对专利FR-A-1,558,329。这些专利对转向架的结构进行了特殊的设计以适应它们轨距变化系统的需要。因此，此系统不可能与现有常规转向架相结合。
本发明的概略申请人现在已开发出装备有帕滕斯·泰勒高自动轨距变换系统的一种新轮轴组件。将本发明结合到常规货车转向架中以替代固定轨距的配装轴，并几乎不需要任何额外的更改。在短周期内并以低投资即可将该系统结合到现行的转向架中。该系统即可提供给货车队以适应于具有不同轨距轨道的铁路线，例如，RENFE/UIC轨距(1668/1435mm)和RU50/UIC轨距(1520/1435mm)。
由申请人研制的轮轴组件(在本文件中所提出的是适用于Y-21型号的转向架。该型号正常情况下用于RENFE的货车和平台，但也同等地可适用于Y-25UIC型轨距的转向架)采用了两个独立的滚动体组件(带有短轴或半轴的轮和两个轴承)。轮间轨距的变化是由两滚动体同时横向位移而实现的。系统的设计和操作原理与现行的泰勒高火车是相同的。
泰勒高货车的单轴滚动组件在每个滚动体的两轴承上都装备锁定装置，锁定装置中的一个常是主动的，而另一个则留做安全保障。相反，由申请人开发出的新轮轴组件仅在滚动体的内轴承上配备锁定系统，通过泰勒高轨距交换系统所拥有的大量实践经验，充分保证所提出解决方案运行的安全性。该解决方案便于实现新轮轴组件与安装在现行转向架上的固定轨距轮轴的互换性并且避免不必要的造价。
为了达到将帕滕斯·泰勒高自动轨距变换系统结合到常规转向架中的前述目的，由申请人开发出的轮轴组件，其特征在于它包括一轮轴架，该轮轴架上安装有两个滚动体组件和它们的锁定系统；一个用于连接两滚动体的装置；两个用于平移制动瓦的桁架；在轮或一电分流系统之间的电连接系统和一个用于检测内轴承发热状况的装置。
根据本发明，轮轴架包括一由焊接钢板制成或由铸造成半框架后焊接在一起的金属桁架，并且轮轴架与放置轴承的四个船形架刚性连接在一起；借助于相应的容室，使支撑在其上的弹簧悬置转向架。用于放置外轴承的船形架适于在其容室内以悬置方式支撑安装轮轴组件的转向架。
在外轴承的船形架的外垂直平面上配备有滑板，作为它们的配件，在轨距变换操作期间，它使滚动体组件易于横向移动。而所述船形架的内表面带有倾斜面，它起到垂直支承的作用。在变换轨距的操作中，轴承由倾斜面支撑并且可在其上横向滑动。内轴承船形架具有上、下支座和用于内轴承的导向部件和锁键。
根据本发明，所述的轮轴架具有外臂，外臂带有滑板和定心板，转向架由它们支撑。在变换轨距的操作中，转向架在用于轨距变换的固定装置的滑轨上横向引导和滑动。滑板具有一底板和一万向接头，万向接头将负荷传递给所述轮轴架并且保证滑板与所述滑轨保持良好的接触状态。
最好，滑板的底板和定心板由塑料制成。
根据本发明的另一方面，每个滚动体组件的外轴承具有倾斜平面，倾斜平面由其在其两垂直平面的下部加工而成，该斜面起到垂直支撑的作用并且该倾斜面由所述轴承的外船形架的相应支座支撑。在轨距变换操作中，轮子不承担负荷时，轴承在其上滑动以使轮子位移。而在每个滚动体组件的内轴承的两垂直平面上加工出凸块，凸块用于滚动体部件和轮轴架之间的固定和横向负荷的传递，所述凸块挤压并固定配合在内轴承船形架的支座和锁键28之间。
同样，内轴承的船形架包括四个上支座部件，每个支座部件配备弹性安装的楔形物，侧向支承的垂直平面和另一垂直平面用于支承和引导锁键。内轴承的凸块的倾斜表面上受到来自楔形物很大的压力，楔形物的边紧贴凸块并通过所述凸块的另一垂直面将所述的压力传递给锁键。所述船形架还包括四个下支座部件，在它的上侧具有一倾斜面，同样倾斜的凸块下表面压在所述倾斜面上，在变换轨距的操作中，内轴承的凸块的倾斜面由所述下支座部件的倾斜面支撑，凸块可在其上滑动，每个所述部件还具有用于引导锁键的一垂直平面。
根据本发明的另一方面，所述用于连接两滚动体组件的装置包括两钢轴套，每个钢轴套与轮半轴的内端用键固定在一起并且每个轴套配备有长度稍大于轨距间半差额的母内槽区段。轴套之间安装一轴，每轴的尾端具有带公外槽的头部，该公外槽置于轴套的母内槽区段中，橡皮圈被轻轻挤靠在半轴细直径端部。在每个轴套的端部安装有由两半环构成的一挡圈，挡圈有一紧靠其上的橡皮垫圈，橡皮垫圈受到轴粗直径端的头部轻轻的挤压并将轴箍紧，以避免灰尘或水进入前述的槽区。
做为另一例子，连接滚动体部件的所述装置包括两钢轴套，每个轴套与车轮半轴的尾端用键固定在一起并且每个轴套配备有长度稍大于轨距半差额的母内槽区段。轴套之间安装一轴，轴的端部具有带公外槽的头部，该公外槽置于轴套的母内槽区段中，橡皮圈轻轻压靠在半轴细直径端部，在每个轴套的尾端安装有由两半环构成的一挡圈，用另一轴套拧紧在上述轴套外，挡圈有一紧靠其上的热压橡胶部分，热压橡胶部分受到轴粗直径端的头部轻轻地挤压，带螺纹的轴套中有一垫圈用于将轴和轴套箍紧以避免灰尘或水进入前述的槽区。
根据本发明另一方面，用于平移制动瓦的每一所述桁架包括由桥连接在一起的两臂，它与内轴承的外壳相固结。在每个所述臂的末端设置一带有滑动内板的叉形物，它扣紧相应制动瓦支架，以便在轨距变换的操作中，将滚动体组件与桁架一起移动，迫使制动瓦也位移到与新轨距相应的位置。
根据本发明，在轮子之间的电连接系统包括条带式可弯曲电缆，它们将已与半轴的末端用键固定的两个轴套连接在一起，并且将该电缆放置在用于连接滚动体组件装置的轴的空心内。
另一可选择的例子是所述轮子之间的电连线系统包括电分流部件，它安装在外轴承的外壳上，并包括带有相应电刷的集电器并用条带式可弯曲电缆将轮轴架的金属桁架连接起来。
根据本发明的另一方面，用于检测内轴承发热状态的所述装置包括一机械型检测器，它包括一放置于半轴末端的膨胀式温控器，将内轴承固定在半轴的末端，在半轴内部设置一棒，它的末端几乎与温控器的钮盖相接触，借助于一弹簧件使棒保持在正常位置上，在棒的另一末端有一摩擦圆盘，摩擦圆盘摩擦外轴承的外壳。当内轴承区域发热达到最大允许温度时，温控器的钮盖向外移出并且推动棒。所述外轴承盖升温，该升温状态由安装在轨道上的检测器检测。
做为另一可选择的例子，用于检测内轴承发热状态的所述装置包括一气动式检测器，它包括安装在每个内轴承外盖上的一温控器以便检测其温度。当达到最大允许温度时，启动气动阀并且其进给管产生真空，促使紧急阀里的控制压力消失，紧急阀打开并使总制动系统管路排气，并产生最大的火车制动力，该装置还带有一止动气门，在启动紧急阀后，它可恢复火车的制动。
根据本发明，滚动体组件的锁键通常有一空心桥，空心桥与垂直轴相连接。该空心桥可接纳用于变换轨距的固定装置上的具有适当断面的导轨头部以便用于打开锁键。然而，由于特殊的要求，所述的桥最好为实心的。本发明已开发出一种新的锁键，其中实心连接桥比所述垂直轴的底座略宽，垂直轴具有一矩形横断面。所述连接桥的上、下表面由塑料覆盖，它适于在变换轨距时与固定装置上的开锁导轨相配合。该开锁导轨的头部具有一空心断面适于容纳所述桥。此外，锁键的每个轴上焊有一隔板，通过设置在用于放置滚动体组件内轴承船形架上部的一槽，该隔板可向上和向下移动，在隔板上部末端与螺旋形弹簧相连接，弹簧将锁键保持在锁定的位置上。
本发明的特征、目的和优点将结合所示的附图，通过以下描述更清楚的显露出来
图1和1a，为本发明的已装配轮轴组件的两个不同的方案。
图2，为图1和图1a轮轴组件的轮轴架。
图3，为本发明可用的滚动体组件。
图4，为图3滚动体组件的外轴承箱。
图5，为图3滚动体组件的内轴承箱。
图6和6a，为带有下垂直支承部件的外轴承船形架的剖面。
图7，为带有用于将内轴承箱定位和紧固部件的内轴承船形架的剖面。
图7a，为图7沿线A-A的剖面，表明内滚动体部件锁键止动器的装配详图。
图8，为本发明可采用的滚动体组件以及放置它轴承的船形架。
图9和9a，分别为本发明可采用的锁键部件的透视图和正视图。
图9b，为本发明可采用的另一锁键部件。
图10，当滑动和定心滑板放置于变换轨距所用的固定装置滑轨上时的剖面图。
图11，为可采用于本发明的变换轨距所用固定装置的平面视图。
图11a，为图11沿A-A线，变换轨距装置的剖面视图。
图12和12a，为本发明滚动体组件连接装置的两个不同方案。
图12b和12c-d，为在每个滚动体组件的轮子之间，建立电气联接的两个不同系统。
图13，为本发明可采用的机械式内轴承发热状态检测器。
图14，为本发明可采用的气动式内轴承发热状态检验器。
图15和15a，为可替换轮子的Y-21和Y-25转向架配备由帕滕特斯·泰勒高研制的自动轨距变换系统，图15与RENFE/UIC型转向架相对应并且图15a与RUSO/UIC型转向架相对应。
正如在先所表明的，本发明期待将泰勒高的轨距变换系统与RENFEY-21型转向架和UIC规格Y-25型转向架相结合，图15和15a的每一图代表装备有本发明新轮轴组件的这些转向架的一种。该新轮轴组件是经过特别设计的以便能适应不同轨距的转向架。图15相应为本发明在RENFE/UIC轨距(1668/1435mm)上运行的改进结构。然而，图15a代表适于在RUSO/UIC轨距(1520/1435mm)上运转的一种改型。本发明的轮轴组件还可实现适于在前面所述的三种轨距(RENFE/RUSO/UIC)上运行的一种改型。
Y-21和Y-25转向架结合泰勒高变换系统其重量的增加范围大约在630-830公斤之间。如果不需要安装滚动体之间的连接装置，其重量的增加范围大约在550至750公斤之间。
本发明研制的新轮轴组件采用直径为920mm的轮子并且每个轴可允许的最大负荷与常规采用轴的最大负荷相同。此外，新轮轴组件配备的部件不需要润滑脂润滑。
正如图1，1a和2所示，本发明研制的轮轴组件包括一轮轴架1，两个滚动体组件2和它们的锁定部件安装在轮轴架1上；一个连接滚动体组件2之间的部件3，两个用于平移制动瓦的桁架4；一个轮子之间的电气连接系统，该系统包括条带式可弯曲电缆(图1)或电的分流系统5(图1a)，和一个用于检测内轴承发热状态的装置6。
轮轴架1包括由焊接的钢板制成的一金属桁架(或由铸造的半框架焊接在一起)，并且轮轴架1与放置轴承的四个船形架7和8刚性连接在一起，借助于相应的容室9，使支撑在其上的弹簧适于悬置转向架。
在将本发明的轮轴组件安装在转向架上时，外轴承19(图3)的船形架7仍然适宜于设置于转向架上的悬置支撑件的容室内。船形架7的外垂直面与滑板10结合为一体。轮轴组件和转向架座间纵向和横向的安装间隙与安装固定轨距轮轴的情况是相同的。
垂直支座11设置在外轴承19的船形架7的内表面14上，轴承由垂直支座11支撑并且在改变轨距的操作中横向滑动。内轴承20的船形架8(图3)还与上、下支座12、13和导向部件结合成一体，以便用于内轴承20和锁键28(图9)。
轮轴架1设有外臂，滑块15和定心板16安装在外臂上。在变换轨距的操作中，转向架由这些部件支撑并在其上横向滑动和引导。这些未加负荷的轮子和定心的轮轴组件。正如图10所示，借助于万向接头15a，滑块15将负荷传递给轮轴架1，以保证与用于变换轨距的固定装置滑轨33保持良好的接触。滑板15的底板15b和定心板16由塑料制成。
正如图3所示，每个滚动体部件2包括一整体轮17，轮17插有一半轴18，半轴18与外轴承19和内轴承20在其末端相结合。
通过如图4所示，外轴承19的上圆柱表面21和其垂直平面22，外轴承19容纳在外船形架7内，外轴承19上表面21和船形架7之间插入一塑料板23以便将负荷更均匀的分布在该部件上。垂直平面22做为纵向支承面起到防止轴承19相对船形架7旋转的作用，在垂直表面22的下部加工有包括倾斜面24的垂直支座。倾斜面24由船形架7的相应支座11支撑(也带有倾斜面)。在变换轨距的操作中轮17不受负荷的时候，将轴承19推入以使轮17移动。在正常运转的状态下，在斜面24和船形架7的支座11之间有大约5至7mm的间隙。
通过内轴承20上圆柱形表面25和其垂直平面26，内轴承20(图5)容纳在船形架8内，垂直平面26作为纵向支承面起到了防止轴承20相对船形架8旋转的作用。如前面所提到的23轴承的上表面和船形架之间也插入一塑料弯板，以达到适宜的负荷分布。
在轴承20的每一垂直面26上加工有一凸块27，凸块27用于滚动体部件2和轮轴架1之间的固定和横向负荷的传递。正如图7所示，凸块27压挤在与轴承20的船形架8结成一体的上支座12和锁键28之间并且精确配合。
内轴承20的船形架8采用四个上支座部件12，每个部件12配备弹性安装的一楔形物12a，侧向支承的垂直表面12c和用于锁键28支承和导向的另一垂直表面12b。(见图7)含有轴承20的凸块27边的楔形物12a通过凸块27的倾斜表面很重地挤压凸块27(用大于3000dan的力)。凸块27起反作用，通过垂直面27c将此力传递给锁键28。锁键28则被挤压在轴承20的凸块27和上、下支座部件相对边之间，该力大于使锁键开启的动力作用。
用大于7000dan的力，将滚动体部件2横向用弹性保持在轮轴架1上(见图8)，正常情况下施加在轮17上的动态横向力从不超出上述力。假如在异常的横向结点上超越此力，则楔形物12a被压缩(大约1mm)直到凸块的表面27c与支座部件12的表面12c相贴合。因此，在运行时轴承20、锁键28和船形架8的支座12之间将不会发生相对移动，以致于在其接触面上不产生磨损。
船形架8与另外四个下部支座部件13结成一体，在部件13的上部分有一倾斜面13a，同样倾斜的凸块下表面27b在倾斜面13a上(见图7)，在变换轨距的操作中，内轴承20的凸块27的下表面27b由倾斜面13a支撑并在其上滑动。在轨距的变换中，该倾斜有助于滚动体部件2的对心调整并且防止外来物在其上沉积。在轴承20锁定的情况下，在凸块27和下支座13的表面13a之间有大约5到7mm的垂直间隙。下支座13的垂直面13b也用于锁键28的导向。
由图9显示，锁键28包括两个截面为矩形的垂直轴28a，它们由一空心桥28b连接在一起，空心桥28b要设计为相应的尺寸形状以便用于交换轨距而固定安装的T型未固定导轨34(见图11)的头部可以插入。用于导轨34的空心桥28b的设计应满足允许其在导轨上可有所倾斜。锁键28与导轨34是通过安装在锁键28上滑块28c而相互接触的。
虽然，锁键28紧紧禁固在轴承20的凸块27和船形架8支座12和13的侧面之间。为安全起见，所述的锁键采用四个弹簧29(图7)。该弹簧29的预张力大于垂直动态力和锁键28重量的总和。
此外，锁键28的每个轴28a由两个弹簧止动装置30(图7a)包围。弹簧止动装置30为未锁定的锁键28提供附加的安全保障。四个止动装置30使锁键28保持在锁定的位置，它所承受的止动力大于企图使止动力下降的垂直力。
图9b为本发明可采用锁键的一种变型。此种变型设想用于恶劣的天气状况，如在下雪期间，锁键的空心桥内不可能排除积雪或冰。此时，连接桥28b′是实心的并且比锁键垂直轴的底座宽，垂直轴具有矩形截面。所述桥的上、下面由塑料28c′覆盖，由于塑料与金属表面相比较塑料上的冰和雪的依附力较小，因此有助于清除在桥上积累的雪和冰。该实心桥应与变换轨距的固定装置相配合，即固定导轨34的头部34a的截面呈一空心状以适于容纳所述的桥28b′。
此外，锁键的每个轴28a′焊有隔板28d′，通过一槽(在图中未示)隔板(拖着轴28a′一起)可向上、向下移动。该槽设置在用于放置每个滚动体组件2内轴承20的船形架8的上部。该隔板上部末端与螺施形弹簧29′相连接，弹簧29′有助于使锁键保持在锁定位置。不同类型锁键的弹簧29′用于替代如图9和9a中所示的所述锁键的弹簧29。
隔热箱上的检测器6(见图1)安装在轮17的轴上和内轴承20的区域，或在轴承20的外壳上。无论宽轮距或窄轨距，由于安装在轨道上的检测器可更好的检测热态，因此在外轴承19上末安装该类装置。
本发明的轮轴组件的滚动件的内端由装置3相连接。装置3用于两滚动体组件2轴之间的连接。然而或许也可以不采用装置3，它取决于经过试验其尾部是否便于与转向架相结合或许采用自由轮后者将显示更好的性能。
如果设置了这个装置3，那么用于连接在滚动体组件2之间的装置3的功能是固定本发明轮轴组件的两个滚动体组件2而不致于相互的回转。但为实现变换轨道的需要，应允许它们横向移动。轮轴组件2的两个滚动体部件会因轮17是一个锥体而获得很好的自动对准和导向，就像一个整体的轮轴一样。
考虑到常规的转向架，如RENFE型Y-21或UIC规格Y-25转向架不带有轮轴控制系统，所以两滚动体2之间需要配备装置3。然而，对于已装备有导向系统的泰勒高单轴滚动体或具有可控制轮轴的转向架时，那么轮17之间将不需要连接装置。在该情况下，取消连接装置，采用自由轮转向架或滚动体后稳定性得到改善。但在本发明的描述中，在新轴轴组件上将考虑安装装置3。
正如图12所示，用于连接在两滚动体2之间的装置3包括两个钢轴套37，每个轴套37固定在轮17的半轴18的内端上。每个轴套37内具有一个母内槽区段，该母槽区的长度稍大于两种轨距的半差额。
两个轴套37之间安装有一轴38，轴38的每个端部具有带公外槽的头38a，将该头的公外槽置于轴套37内的母内槽中。轴38的两端部安装有橡皮圈41，该橡皮圈41被轻轻挤靠在半轴18细直径端部。
安装在轴套37端部的是一挡圈40，挡圈40由两半环构成，挡圈40有一个紧靠其上的弹性圈39，弹性圈39受到在轴38粗直径头部38a轻轻地挤压，同时当它与轴相固紧时可防止灰尘或水进入槽区。
在图12a中所示的为连接在滚动体部件2之间装置3的一种改型。所述的装置包括两钢轴套37，一个轴套与轮17半轴18的内端用销固定。每个轴套内具有内母槽区段，内母槽区段的长度稍大于两种轨距的半差额。
两个轴套37之间设置一轴38，轴38的端部具有带公外槽的头38a，将头38a的公外槽置入轴套37的母内槽内，轴38的两末端带有橡皮圈38b，它被轻轻挤靠在半轴18细直径端部。
安装在轴套37末端的是一挡圈39′，它由两半环构成，并用另一带螺纹的轴套40′拧压在轴套37外端上。挡圈39′具有紧靠其上的橡胶部分，热压橡胶部分受到轴38粗直径端的头部38a轻轻地挤压。
带螺纹的轴套40′配备固定环42和43，它们分别与轴38和轴套37箍紧，以防止灰尘或水进入螺纹。
不论图12或图12a的改型，都在两轴套37间有一条式可弯曲电缆，它保证轮轴的两轮17之间良好的电连接。
设计成两种改型的组件在滚动件2之间的轴38既不传递垂直负荷也不传递纵向负荷。公槽和母槽间微小的间隙和轴38的头部38a的尺寸可使其装配能吸收滚动体2的轴所存在的小的不同轴误差和偏心。因此，轴38仅传输这些滚动体间产生的扭矩。
正如图1和1a所示，本发明轮轴组件配备用于平移制动瓦的两桁架4，每个桁架包括由一桥4b连接在一起的两个臂4a，它将内轴承的外壳裹住。设置在每个臂4a末端的是带有可调内板的叉型接头，它扣紧相应的制动瓦支架。瓦夹通常安装在转向架上，转向架将必须进行修改以便用大尺寸的垂直板来装备他们，在该处它们由叉形接头4c扣紧。
桁架4在一固定位置支撑该瓦，在变轨距的操作中，桁架4移动滚动件2迫使瓦平移到新轨距相应的位置。
在本发明轮轴组件上也配备有用于检测内轴承20发热状态的检测器6。尽管采用已研究过的其它解决方案来检测内轴承20的发热是可以的，但我们认为以下描述的此装置的两种不同型式更可行，功能更可靠且更经济。
第一种改型在图13中已表明，它包括一机械型的检测器，它的操作原理基于当内箱8内的温度超过最大允许温度时，外箱7将产生热量。安装在导轨上的隔热箱的检测器将检测外箱7产生的热量。
此装置3包括一膨胀式温控器44，它放置在半轴18的末端，内轴承20固定的地方，放置在半轴18内部的是一棒44b，它的一端几乎与温控箱44的钮盖相接触。在棒的另一端带有一摩擦盘44a，它经弹簧机构45而固定在如图13所示的位置上。
当内轴承20的局部温度达到最大允许温度时，温控箱44的钮盖向外位移出，推动棒44b并且迫使其摩擦44a摩擦外轴承19的外盖。由温控器44的轴施加的压力是足够高的以便在车速达100km/h时，由摩擦产生的能量约为800w，由这一数值在轴承19的外盖上产生的热量足以使安装在导轨上的检测器检测出来。
当内轴承20冷却时，弹簧45使棒44b和温控器44的轴返回它们原始位置。
此类型的温控器是很可靠的，当温度变化仅仅在设定温度以上大约5℃时，从开始到移动完成，它的轴的位移大约有5至7mm的行程。
装置6的第二种改型如图14所示，它包括一气动式检测器，内轴承20的每个外盖装有一温控器46检测其温度。该恒温器与在先描述的方案相近似。设计方案为当达到最大允许温度时，气动阀47开启，使进给管48抽空。当管成真空时，紧急阀49内的控制压力消失并且紧急阀打开，使总制动系统管路50排气，从而使火车产生最大的制动作用，装置与安装在铁路货车上的紧急机构完全相似。
与转向架相应的四个温控器46和四个阀门47在图14中已画出。所述阀的运行发生设置故障时，紧急阀49将启动，装置另外配备一端气门51以便恢复火车的制动。
尽管还有其它装置可用于检测内轴承20的温度，但是它们的设计更复杂并且造价更高。
外轴承19的温度由安装在导轨上的检测器进行控制，用泰勒高的轨道变换系统，由于它们与轮17一起移动。因此，完全可保证这些轴承19的检测可用于任何轨距。
如果将连接在滚动体2(图1)之间的装置3安装在本发明的轮轴组件上。那么，为保证在轮17之间的电连续性将采用固定在半轴18末端部的条带式可弯曲电缆(图12b)并将条带43安置在连接装置3的轴38内的空心里。
另一方面，如果本发明的轮轴组件上没有安装连接在滚动体2之间的装置3，为保证轮子之间的电连续性将采用电分流部件5(图1a)，它们与在泰勒高滚动体的配备是相同的。这些部件的详情在图12c和图12d中表明。将这些部件安装在每个滚动体部件2的外轴承19的外壳上通过多年连续的使用，显示了完全满意的性能。这些分流部件包括带有相应电刷的集电器43a，它们通过条带式可弯曲电缆43b与轮轴架1的金属桁架1相连接。通过所述的桁架，使电路闭合。
本发明的轮轴组件与常规货车转向架结合主要的优点如下轨距变换系统和滚动体组件的使用与泰勒高滚动体组件是完全相同。在欧洲网络和两西班牙轨距的商业服务中泰勒高滚动体组件已经作了大量试验。
轮子的位置或制动瓦作了更改，轨距的变换完全是自动的。
轨道不论是宽轨距或窄轨距。外轴承的发热状态完全可保证由安装在轨道上的通用检测器来控制。
系统配备一安全装置，该装置用于检测系统内轴承的发热状况。
由于所有的系统部件由轮轴架的板金属保护，因此它为防止未固定的滚动体在轨道上的外来物(工具，落下的大碎片，铺道碴等等)的侵入提供了最大安全保证。
系统与其它解决方案相比具有更短的改造周期和更低的造价。
在现有固定装置里，泰勒高客运火车配备本发明轮轴组件的车即可进行轨距的变换。它将意味着在那些地区，如在西班牙，这些设备已经是现有的，所以不需要新的投资。
只要把固定轨距轮轴换成本发明带有轨距变换系统的新组件，本系统即可与已制成的转向架相结合。
最后，系统可实现所有的技术要求，所有的运行和维修的需要。到目前为止，此事由UIC辅助委员会45/B/42胜任。
以下对图11和11a的描述是关于通过设计用于实现轨矩变换的一直道固定装置来变换轨距的过程，该固定装置的尺寸小巧并且座落于变换站。尽管此装置的设计是为了用于带空心桥的锁键，但是很明显，将所述的锁键的未锁定导槽在形式上销做改变，所述的装置便可用于具有带实心桥锁键的滚动体。该装置的使用方式在两个例子中是相同的。因此，尽管以下描述是关于空心桥锁键的情况，但对于实心桥的例子也是有效的。
当车箱以不超过20km/h的速度通过固定装置时，变换过程完成是自动的。
图11表示用于变换轨距的固定装置，其主要构成部件如下较大轨距轨道的端部31。
较小轨距轨道的端部。
用于滑动和定心的导轨33。
用于锁定和开启锁键28的导轨34。
用于传输滚动体组件2的导轨，包括弹性的部分35和刚性部分36。
固定装置是双向运行的，在一个方向上轨距发生从宽到窄的变化。在另一个相反方向上轨距将实现相反的变化即从窄到宽。
货车由宽轨矩来到转轨站时进行的轨距变换的过程如下当轮17到达轨道31末端的下降区域时，转向架开始逐渐下降，直到滑板15与滑轨和定心轨道33相接触。从此时开始，滚动体部件2不负荷，该状况持续整个变换过程，直到完成时与较窄轨距轨道32相接触为止。
当每个滚动体部件2不负荷时，由于它的重量，使它稍微下降直到外轴承19的表面24和内轴承20的27b分别由下支座部件11和船形架7和8的下支座11和13a来支撑。在此位置上，内轴承20的弹性楔形物12a不压在凸块27上，凸块27靠着锁键28的轴28a将后者松开并且处于未锁定状态。
一旦轮轴组件由导轨33支撑并且在导轨33上定心，即将开锁导轨34的末端头部插入锁键28的空腔28b。导轨34的第一部分具有一向下的型面，它迫使锁键28下移，克服弹簧29和止动器30的力，直到将内轴承20的凸块27松开。从此点开始，开锁导轨34保持水平型面。在它的另一末端，在滚动体部件2进入到窄轨距的位置时，所述导轨34再一次转变成向上的型面，使带有滚动体部件2座落在新轨距上并将锁键28予以锁定。
当松开锁键28的过程开始时，用于传送滚动体组件2的轨道的弹性区域35开始与轮17的内表面相接触，在其上施加向外的压力以促使锁键28向下运行。如果由窄轨距向宽轨距变换，将与轮17的外部相接触并且将他们向内推。
其后，随着锁键28完全松开，轮17与用于传送滚动体部件2的导轨的刚性区域36相接触，以将他们移向窄轨距的位置。然后，轮17与这些导轨的另一端的弹性区域35相接触，迫使其保持在横向内侧止挡位置上(由窄轨距向宽轨距时，他们将保持在他们外侧止挡位置上，这将便于松开锁键28。当轮17在该区域时，锁键28的导轨34迫使锁键28上升以便在向上的位置上保持锁定状态。
一旦将内轴承20锁定后，锁键28离开他们的锁定导轨34并且轮17与窄轨距轨道32向上的区域相接触，迫使轮17上升至外、内轴承19、20向上的表面21和25，分别开始与他们的船形体7和8相接触，并且将内轴承20的凸块27压紧，在楔形物12a和锁键28的轴28a之间，滚动体部件2的锁定过程即完成。
当轮17由轨道32的末端上升时，滑板15不再由滑轨33的支撑，结束轨矩变换运行。
由窄轨距向宽轨矩的变换过程完全是相似的，用于变换轨矩固定装置的长度约为12m。
申请人希望以上的描述提供了本发明详细的必要特征。然而，专家们认为即使对所述的轮轴组件进行细小的更改，也不脱离本发明的范围，因为本发明的保护范围仅由本文的附属权利要求所限定。
权利要求
1.装备有一自动轨距变换系统的铁路轮轴组件，它适于与常规的货车转向架相结合以代替已安装的固定轨距轮轴，所述轮轴组件包括两个独立的滚动体组件(2)，每个滚动体组件包括带有半轴和两轴承。一个外轴承(19)和另一内轴承(20)的整体型轮子(17)；内轴承(20)带有一锁定系统，它包括一锁键(28)，锁键具有两个截面为矩形的垂直轴(28a；28a′)，两垂直轴由一连接桥连接在一起，在连接桥上设置有便于锁键开启且随后锁合的部件，其特征在于它包括一轮轴架(1)，安装在轮轴架(1)上的两滚动体部件(2)和它们的锁定系统；连接在滚动体(2)之间的一装置3；用于平移制动瓦的两桁架(4)，在车轮(17)之间的电连续系统(5)或一电分流系统(43)和用于检测内轴承(20)发热状况的一装置(6)。
2.根据权利要求1所述的轮轴组件，其特征在于所述轮轴架(1)包括由焊接钢板制成或由铸造的两半廓焊接在一起的一金属桁架，轮轴架与放置轴承(19，20)的四个船形架(7，8)刚性连接在一起；并借助于相应的容室(91)，用弹簧支撑着以适于悬置转向架；用于放置外轴承(19)的船形架(7)适于在其客室内以悬置方式支撑安装轮轴组件的转向架。
3.根据权利要求2所述的轮轴组件，其特征在于在轨距变换操作期间，为了便于滚动体组件(2)的横向移动。船形架(7)的外垂直平面配备有滑板(10)；而所述船形架(7)的内表面带有倾斜面(11)，它起到垂直支承的作用，并且在变换轨距的操作中，轴承(19)的倾斜面支撑在其上横向滑动；船形架(8)具有上、下支座(12)(13)和用于内轴承(19)的导向部件和锁键(28)。
4.根据在先权利要求所述的轮轴组件，其特征在于所述轮轴架(1)具有带滑板(15)和定心板(16)的外臂，转向架由他们支撑，以便在变换轨距的操作中，转向架在用于轨距变换的固定装置的滑轨(33)上横向滑动和导向；滑板(15)具有一底板(15b)和一万向接头(15a)，以便万向接头(15a)将负荷传递给所述轮轴架(1)并且保证滑板(15)与所述滑轨(33)保持良好的接触状态。
5.根据权利要求4所述的轮轴组件，其特征在于滑板(15)的底板(15b)和定心板(16)由塑料制成。
6.根据在先的权利要求所述的轮轴组件，其特征在于外轴(19)具有倾斜平面(24)，该倾斜平面(24)是在其两垂直平面(22)的下部加工而成，该平面起到垂直支承的作用，该倾斜面(24)由外船形架7的相应支座(11)支撑。在轨距变换操作中，当轮子(17)不受负荷时，将轴承推入以使轮子(17)位移，内轴承(20)具有凸块(27)，它加工在内轴承的两个垂直平面(26)上，凸块(27)用于固定和传递滚动体组件(2)和轮轴架(1)之间的横向负荷，将所述凸块(27)压入轴承(20)的船形架(8)的上支座(12)和锁键(28)之间并进行配合。
7.根据权利要求6所述的轮轴组件，其特征在于内轴承(20)的船形架(8)包括四个所述上支座部件(12)，每个支座部件具有一弹性安装的楔形物(12a)，侧向止挡用的垂直平面(12c)和用于止挡和导向锁键(28)的另一垂直平面(12b)；轴承(20)上的凸块(27)的倾斜表面上受到来自楔形物(12a)很大的压力，该压力是因楔形物的边包含凸块而引起，并且通过所述凸块(27)的一垂直面(27c)将所述的压力传递给锁键(28)；所述船形架(18)包括四个所述下支座部件(13)，支座部件(13)的上部具有一倾斜面(13a)，同样倾斜的凸块下表面(27b)支撑在倾斜面(13a)上，并在变换轨距的操作中，凸块(27)可在其上滑动；每个所述部件(13)还具有用于引导锁键(28)的一垂直平面(13b)。
8.根据在先的权利要求所述的轮轴组件，其特征在于连接在滚动体组件(2)之间的装置3包括两钢轴套(37)；每个钢轴套(37)与轮(17)半轴(18)的内端固定在一起并且每个轴套(37)配备有长度稍大于轨距半差额的母内槽区段。轴套(37)之间安装一轴(38)，轴的两尾端各具有带公外槽的头部(38a)，该外公槽置于轴套的内母槽区段中；并且橡皮垫圈(41)被轻轻挤靠在半轴(18)细直径端部，在每个轴套(37)的尾端安装有由两半环构成的一挡圈(40)，挡圈(40)中有一紧靠其上的橡皮垫圈，橡皮圈受到在轴粗直径端的头部(38a)轻轻地挤压；该橡皮圈将轴(38)箍紧以避免灰尘或水进入前述的螺纹槽。(图12)
9.根据权利要求1到8所述的轮轴组件，其特征在于连接在滚动体部件(2)之间的装置(3)包括两钢轴套(37)，每个轴套与车轮(17)的半轴(18)的尾端固定在一起并且每个轴套配备有长度稍大于轨距半差额的母内槽区段区域。轴套(37)之间安装有一轴(38)，轴(38)的两尾端各具有带外公槽的头部(38a)该公外槽置于轴套(37)的母内槽区段中，并且橡皮垫圈(38b)被轻轻挤压靠在半轴(18)细直径端部，在每个轴套(37)的端部安装有由两半环构成的一挡圈(39′)，将另一轴套(40′)用螺纹拧在轴套(37)外，挡圈(39′)具有紧靠其上的热压橡胶部分，该橡胶部分受到轴(38)粗直径端的头部(38a)轻轻地挤压；带螺纹的轴套40′配备固定环(42)(43)，它们分别与轴38和轴套37箍紧以避免灰尘或水进入前述的槽内。(图12a)
10.根据在先权利要求所述的轮轴组件，其特征在于用于平移制动瓦的每一桁架(4)包括由一桥(4b)连接在一起的两臂(4a)，该桥(4b)与内轴承(20)的外壳相团结，在每个所述臂的末端设置一带有可调整内板的叉形物(4c)，该内板扣紧相应制动瓦支架，以便在轨距变换的操作中，滚动体组件(2)与桁架(4)一起移动时，迫使制动瓦也位移到与新轨距相应的位置。
11.根据在先权利要求所述的轮轴组件，其特征在于在轮(17)之间的电连接系统包括条带式可弯曲电缆(43)，它们与轴套(37)连接在一起，轴套(37)与半轴(18)的末端相固定，该电缆(43)放置在装置(3)的轴(38)的空心内，以便用于滚动体组件(2)之间的连接。(图12b)
12.根据权利要求1到7和10所述的轮轴组件，其特征在于位于轮子(17)之间的电连线系统包括电分流部件(5)，它安装在外轴承(19)的外壳上，该分流部件(5)包括带有相应电刷的集电器，并由条带式可弯曲电缆(43b)与轮轴座(1)的金属桁架相连接。(图12c和12d)
13.根据在先权利要求所述的轮轴组件，其特征在于检测内轴承(20)发热状态的装置(6)包括一机械型检测器，它包括一放置于半轴(18)末端的膨胀式温控器(44)，将内轴承(20)固定在半轴(18)的末端上，在半轴(18)内部设置一棒(44b)，它的末端几乎与温控器(44)的钮盖相接触，借助于一弹簧件(45)将棒(44b)保持在静止的位置上，在棒的另一末端带有一摩擦圆盘(44a)，当内轴承(20)的发热达到最大允许温度时，温控器(44)的钮盖向外移出推动棒(44b)，以致所述的外轴承(19)的外壳发热，该发热状态由安装在轨道上的检测器检测。
14.根据权利要求1到12所述的轮轴组件，其特征在于用于检测内轴承(20)发热状态的装置(6)包括一气动式检测器，它包括安装在每个内轴承(20)外壳上的一温控器(46)以便检测其温度。当达到最大允许温度时，启动一气动阀(47)并且其进给管(48)产生真空，促使在紧急阀(49)内的控制压力消失，紧急阀(49)打开并且使总制动系统管路(50)排气，和火车刹车一样；装置(6)带有一止动气阀(51)，在起动紧急阀(49)后，可恢复火车的制动。(图14)
15.根据在先权利要求所述的轮轴组件，其中使用一锁键28，它的垂直轴(28a′)由一横向连接桥(28b′)连接在一起，其特征在于所述桥(28b′)是实心并且比所述轴(28a′)的底座宽。以便桥28b′可与变换轨距的固定装置相配合。固定装置中有一开启导轨(34)，其头部(34a)呈一适于接纳所述桥(28b′)的空心断面，所述桥(28b′)具有一矩形横断面，所述桥的上、下表面由塑料(28c′)覆盖，锁键的每个轴(28a′)焊有一隔板(28d′)，通过设置在用于放置滚动组件(2)内轴承(20)的船形架(8)上部的一槽，隔板可向上和向下移动，隔板上部末端与螺旋形弹簧(29′)相连接，弹簧(29′)用于将锁键保持在锁定的位置上。
全文摘要
适于货车转向架并装备自动轨距变换系统的铁路轮轴组件。它包括两独立的滚动体组件2，每个组件2包括一轮，一半轴，一外轴承和一内轴承，内轴承带有一锁键，锁键带有由一桥连接在一起的两垂直轴，桥包含便于锁键开启随后锁合的部件。它还包括一轮轴架1其上安装滚动件2和锁定系统和装置3，两个用于平移制动瓦的桁架4，以及在轮间的电连接系统和装置6。本发明有助于将固定轴的现行转向架改装成带有轮轴可横向移动的转向架。
文档编号B61F7/00GK1163210SQ9710390
公开日1997年10月29日 申请日期1997年4月10日 优先权日1996年4月17日
发明者何塞·路易斯·洛佩斯·戈麦斯, 路易斯·阿奇利亚·阿尔德亚努埃瓦, 古利欧·弗鲁托斯·阿瓜多 申请人:帕朋佩斯·塔尔戈股份公司