轨道车辆单元的制作方法_3

文档序号:8690701阅读:来源:国知局
111形成与相关联的车轮单元103的轮副轴承单元103.1牢固连接的旋转臂112的一个枢轴界面。旋转臂112通过枢轴螺栓连接113旋转式地连接至框架主体107。该枢轴螺栓连接113包括一个定义了一个枢轴轴线113.2的枢轴螺栓113.1。枢轴螺栓113.1被插入到旋转臂112的一个叉部的匹配凹部和枢轴界面部111的凸缘111.2上的一个枢轴界面凹部111.1里(该凸缘111.2位于旋转臂112的端部之间)。
[0059]为了降低框架主体107的复杂性,枢轴界面部111被整合到纵梁108的角形部
108.3里,从而实现一种非常紧凑的结构。更准确地说,将枢轴界面部111整合到角形部
108.3里使框架主体有一个较光滑、无分枝的几何外形。
[0060]此外,这种紧凑的、光滑的、无分枝的结构使框架主体107可能形成为一种一体铸件。更准确地说,该框架主体107可由灰口铸铁材料通过自动化铸造过程制成一种单独的铸件。灰口铸铁材料有以下优点:由于其碳含量高,在铸造时有特别好的流性,从而保证了非常高的加工可靠性。
[0061]铸造在一种自动化的铸造生产线的传统型箱里进行。因此,框架主体107的制造被显著地简化,且比传统的焊接框架主体方案更有效地节约了成本。事实上,(与传统的焊接框架主体相比)这种自动化铸造工艺能节约越过50%的成本。
[0062]本实施例中使用的灰口铁材料是目前欧洲标准EN1563中规定的一种所谓的球状石墨铸铁材料或球墨铸铁(SGI)材料。更准确地说,使用一种EN-GJS-400-18ULT的材料,其刚度、断裂延伸率和韧性的平衡度很好,特别是在低温的时候。显然地,根据框架主体的机械要求,可选用如上所述的其它任何合适的铸造材料。
[0063]为了实现将枢轴界面部111适当地整合到角形部108.3里,在纵向方向上(X轴)枢轴界面部111缩进相关联的自由端部108.1后面。
[0064]此外,(特别地,从图5中可看出),由于初级悬挂界面110的设置以致作用于自由端108.1区域的总支撑合力Ftks (即当运行装置架104被支撑在车轮单元103时,通过初级悬挂装置105作用于自由端108.1区域的支撑力的总合力)大致地关于Xz平面平行,同时以一个初级悬架角apsF x关于纵向方向(X轴)倾斜,并以一个互为余角的初级悬挂角
[0065]α PSF,z_9G _ aPSF, X ⑴
[0066]关于高度方向(z轴)倾斜,从而实现了建筑空间(运行装置102中框架主体107所需的)的大量减小。与DE4136926A1中的结构相比,这种总支撑合力Ftks的倾斜允许该初级悬挂装置105.1更靠近轮副103,更准确地讲,更靠近轮副103的旋转轴线103.2。这种方法的优点不仅包括:初级悬挂界面110能更靠近车轮单元,明显地节省了运行装置102的中心部所占的空间。此外,连接至轮副轴承单元103.2的旋转臂112可以为一种更小、更轻和更简单的设计。
[0067]此外,根据待审核的专利号102011110090.7 (整个公开文本被纳入本文中以供参考)的德国专利申请中更详细的描述细节,这种倾斜的总支撑合力Ftks能提高在枢轴界面111上实现旋转臂112和框架主体107的连接的可能,旋转臂和框架主体都为负荷下自我调节(由于作用于纵向方向和高度方向上的总合力Ftks的部件),同时当没有支撑负荷Ftks时容易被拆卸。
[0068]最后,这种设计的优点在于,尤其是由于初级悬挂界面部110向轮副103靠近,其进一步地促进了框架主体107的通过自动化铸造方法的自动化生产。
[0069]从根本上说,尽管总支撑合力Ftks可能会有任何需要的、适当的关于纵向方向和高度方向的倾斜,在本实施例中,总支撑合力Ftks以一个初级悬挂角a psf;x=45°关于纵向方向倾斜。因此,总支撑合力以一个与初级悬挂角度互为余角的角度a PSF z=90° -apsF;x=45°关于高度方向倾斜。因此,这种倾斜提供了一个特别紧凑的、有利的设计。此外,其也更好地将支撑负荷Ftks从轮副103应用到框架柱体107上。最后,因此,支柱部或端部108.1可以为一种轻微地前倾结构,其有利于促进铸造材料的流性以及自动化铸造方法的使用。
[0070]从图5中进一步地可以看出,由于初级悬挂界面110和初级悬挂装置105.1的设置,总支撑合力Ftks贯穿轮副103的一个轮副轴103.3,导致支撑负荷能更好地从轮副103应用至初级悬挂装置105.1并向前地被应用至框架主体107。更准确地讲,总支撑合力Ftks贯穿车轮轴103.3的车轮旋转轴线103.2。
[0071]此外,这种结构使总支撑合力Ftks的杠杆臂较短(例如,枢轴螺栓113.1处的杠杆臂ATKS),因此也使作用于纵梁108的弯曲力矩较低,其反过来允许框架主体107的一种更轻的设计。
[0072]以上所述结构的进一步优点在于,旋转臂112可为一种非常简单和紧凑的设计。更准确地讲,在本实施例中,整合除了叉部(安装枢轴螺栓113.1用)外的轮副轴承单元103.1的旋转臂112需简单地为位于靠近轮副轴承单元103.1的外围的初级弹簧装置105.1提供一个相应的支撑表面。因此,与现有的结构相比,不需要复杂的臂或者类似部件来将支撑力应用至初级弹簧装置105.1o
[0073]横梁单元109包括两个横梁109.1,其大致地关于一个平行于yz_平面的对称面彼此对称地设置,并设置在框架主体107的中心。横梁109.1 (在纵向方向上)被一个间隙
109.5隔开。
[0074]从图3中可以看出,在一个平行于Xz平面的截面内,每个横梁109.1都设有带有一个内墙109.2、一个上墙109.3和一个下墙109.4的一个大致为C形的横截面。该C形横截面的设置方式为,在纵向方向上,其开口朝向(位于更近的)框架主体107的自由端,同时其大致地被与框架主体107的中心相邻的内墙面109.2封闭。换句话说,横梁109.1的开口侧相互背离。
[0075]横梁109.1的这种开口设计的优点在于(虽然所用材料刚性一般),不仅单个的横梁109.1的扭矩较为柔软,即关于横向的y轴的抗扭矩强度较低(与横梁的一般的封闭、盒形的设计相比)。由于内墙109.2 (在纵向方向上)位于横梁单元109的较中心处,这点也适用于作为整体的横梁单元109,因此它们关于横向的y轴的抗扭矩强度较低。
[0076]此外,位于框架主体107中心区域的间隙109.5设有一个最大纵向间隙尺寸Le,max,其为纵向方向上的横梁109.1中的一个的最小纵向尺寸Lmmin的100% (位于框架主体107的中心区域)。间隙109.5的优点在于,在没有增加框架主体107质量的前提下,两个横梁
109.1的主要延伸面内(平行于xy_平面)的抗弯强度增加了,因此实现了一种较轻的结构。
[0077]此外,间隙109.5能容易地用于安装运行装置102的其它部件(例如图6中所示的横向减震器114),其特别有利于现代轨道车辆中关于可用建筑空间的严格限制。
[0078]C形横截面延伸越过横梁单元109的一个横向中心部,因此,在这个位置实现了横梁单元的抗扭强度的一种特别有利的影响。在本实施方案中,该大致为C形的横截面延伸越过在横向方向上的横梁单元的整个延伸(即从一个纵梁108到另一个纵梁108)。因此,在本实施例中,该C形横截面延伸越过一个横向的尺寸Wtb。,其为在横梁单元109区域内的纵梁108的纵向中心线108.4间的横向距离Wi的85%。通过这种方式和这种灰口铸铁框架主体107,能实现一种特别有利的抗扭强度。
[0079]至于在横向方向上的延伸,同样(指C形横截面)也适用于间隙109.5的延伸。此夕卜,值得指出的是,纵向间隙的尺寸不需要和横向方向上的相同。根据需要可选用所需的间隙。
[0080]在本实施例中,每个横梁109.1都定义了一个横梁中心线109.6,在平行于xy-平面的第一平面和平行于yz平面的第二平面里,其一般为曲线的或多边形的形状。这种一般为曲线的或多边形的形状的横梁中心线109.6的优点在于,各个横梁109.1适应于作用于各个横梁09.1的负荷分布,从而使各个横梁109.1里的应力平稳分布,并最终使框架主体107的质量较轻和应力最优化。
[0081]因此,从图2和图6中可以看出,横梁单元109是一个带有一个收窄中心部109.7的中心收窄单元,该收窄中心部109.7定义了横梁单元的一个最小纵向尺寸LTBU,min (在纵向方向上),在本实施例中,最小纵向尺寸Lmuin为横梁单元的最大纵向尺寸L TBU,_(在纵向方向上)的65%。在本实施例中,该最大纵向尺寸被定义在横梁单元109和纵梁108的连接处。
[0082]一般来说,横梁单元109的收窄程度可被选作框架主体107需要实现的机械性能(特别地指框架主体107的抗扭刚度)的一种关系变量。在任何情况下,本文中所述的横梁单元的设计为一种平衡性好的结构,且抗扭刚度较低(关于横向方向)和抗弯曲刚度较高(关于高度方向)。由于运行装置架104能提供倾向于平衡轮副103的所有四个车轮的车轮到轨道的接触力的一定扭转变形,这种结构对关于运行装置102的脱轨安全性能特别有利。
[0083]从图3和图6中进一步地可以看出,在本实施例中,每个自由端部108.1在背离初级弹簧界面110 (因此朝向运行装置102的纵向中心)的一个截面里形成旋转缓冲装置115的一个缓冲界面。四个旋转缓冲装置115整合了车厢体101.1的一个旋转缓冲装置和一个纵向缓冲装置的功能。此外,根据本实用新型,所述四个旋转缓冲装置115也适应于成对地在框架主体107和通过次级悬挂装置106支撑在框架主体107上的车厢体101.1间形成一种牵引连接。应当指出的是,由于其提供一种高程度的功能整合并能实现一种较轻的整体设计,这种结构特别有利,以下会更详细地作出阐述。
[0084]由于牵引力传递的迟发性,在没有明显地降低乘坐舒适度的前提下,该旋转缓冲装置115整合能力以在运行装置102和车厢体101.1间形成一种牵引连接。更准确地说,位于纵向方向上和运行装置中心同侧(但是在运行装置102的不同侧边)的两个旋转缓冲装置115构成了第一旋转缓冲装置115和一个第二旋转缓冲装置115,其不仅适应于降低运行装置102和车厢体101.1间的关于平行于高度方向的旋转轴线的旋转运动。该第一旋转缓冲装置115和第二选装缓冲装置115被设置用来形成运行装置102和车厢体101.1间的牵引连接,该运行装置和车厢体被设置用来传递总牵引力Ftt中的至少一个主要部分,总牵引力在运行装置102和车厢体101.1间沿纵向方向被传递。
[0085]在本实施例中,除开由旋转缓冲装置115形成的牵引连接,在运行装置102和车厢体101.1间没有其它的牵引连接元件。因此,由第一和第二旋转缓冲装置115(安装在框架主体107和本实用新型意义上的第一接触部件)形成的牵引连接在第一方向(例如向前行驶的方向)传递总牵引力Ftt的剩下部分中将被传递至车厢体101.1 (本实用新型意义上的第二接触
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