轨道车辆、转向架及其轴箱悬挂装置的制作方法

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种轨道车辆、转向架及其轴箱悬挂装置。

背景技术：

众所周知，转向架用于支承车体并引导车辆沿轨道行驶，承受来自车体及线路的各种载荷。对于轨道车辆来说，转向架是影响车辆动力学性能的核心部件。

以铁路货车转向架为例，从成型工艺的角度可划分为焊接构架式转向架和铸钢三大件式转向架两大类。焊接构架式转向架主要由构架组成、基础制动装置、轴箱悬挂装置和弹性旁承等组成，其中，轴箱悬挂装置与车辆的动力学性能强相关，直接决定和影响车辆的动力学性能。

一种典型的轴箱悬挂装置，由轮对及安装到轮对上的轴箱、弹簧、斜楔及磨耗板等组成，两个弹簧以轮对轴心为对称中心设置在轴箱两侧，斜楔位于弹簧和框架底部导框之间，且其顶部斜面与导框底部斜面相适配；位于轴箱两侧的斜楔分别通过磨耗板与轴箱侧面相适配。现有技术中，转向架端部轮对处采用前述双斜楔结构，中间轮对处无斜楔。受其自身结构的限制，端部轮对依靠双侧对称斜楔结构定位，平衡点位置不确定，直接影响结构稳定性；中间轮对处依靠弹簧的纵横向刚度定位，而轴箱弹簧本身刚度过小。整体上，车辆动力学性能不够稳定。

有鉴于此，亟待针对转向架的轴箱悬挂装置进行结构优化，以解决现有技术所存在的上述缺陷。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆、转向架及其轴箱悬挂装置，通过轴箱悬挂装置结构优化提高可靠性。

本发明提供的轴箱悬挂装置，包括垂向设置在轴箱旁侧的两个轴箱弹簧，每个所述轴箱弹簧与相应侧的导框间均设置有斜楔，每个所述斜楔与相应侧的轴箱侧面摩擦适配；还包括与所述斜楔相应配置的直顶弹性件，该直顶弹性件预形变设置在所述斜楔与导框之间，并配置为：形变后的所述直顶弹性件可形成施加于所述斜楔的作用力，以推动所述斜楔产生朝向相应侧所述轴箱侧面位移的趋势。

优选地，所述导框的本体具有第一弹性件安装凹部，所述第一弹性件安装凹部的底面形成与所述直顶弹性件的一端适配的第一限位面；相应地，所述斜楔的本体具有第二弹性件安装凹部，所述第二弹性件安装凹部的底面形成与所述直顶弹性件的另一端适配的第二限位面；所述直顶弹性件的两端分别与所述第一限位面和所述第二限位面压抵。

优选地，所述导框的本体上开设有连通所述第一弹性件安装凹部的第一过流孔，所述斜楔的本体上开设有与所述第二弹性件安装凹部连通的第二过流孔。

优选地，所述直顶弹性件为沿水平方向设置的直顶弹簧，所述第一过流孔和所述第二过流孔通过所述直顶弹簧的中心孔相对设置。

优选地，与所述导框的斜面适配的斜楔面位于所述第二弹性件安装凹部上方的所述斜楔的本体表面，且所述斜楔面与所述导框之间设置有导框磨耗板。

优选地，所述斜楔与相应侧所述轴箱侧面之间设置有主摩擦板，所述主摩擦板嵌装于所述斜楔的本体上。

优选地，所述导框与所述轴箱相对侧本体具有向下延伸形成的延伸部，所述延伸部具有中部过孔，所述斜楔穿过所述中部过孔与相应侧的轴箱侧面摩擦适配。

本发明还提供另一种轴箱悬挂装置，包括设置在轴箱旁侧的两个轴箱弹簧，每个所述轴箱弹簧与相应侧的导框间均设置有斜楔，每个所述斜楔与相应侧的轴箱侧面摩擦适配；还包括与所述斜楔相应配置的直顶弹性件，该直顶弹性件预形变设置在所述斜楔与构架之间，并配置为：形变后的所述直顶弹性件可形成施加于所述斜楔的作用力，以推动所述斜楔产生朝向相应侧所述轴箱侧面位移的趋势。

优选地，所述构架位于所述导框外侧的本体上具有与所述直顶弹性件的一端适配的第三限位面；相应地，所述斜楔的本体上具有第二弹性件安装凹部，所述第二弹性件安装凹部的底面形成与所述直顶弹性件的另一端适配的第二限位面；所述直顶弹性件的两端分别与所述第三限位面和所述第二限位面压抵。

优选地，与所述导框的斜面适配的斜楔面位于所述第二弹性件安装凹部上方的所述斜楔的本体表面，且所述斜楔面与所述导框之间设置有导框磨耗板；所述斜楔与相应侧所述轴箱侧面之间设置有主摩擦板。

本发明还提供一种转向架，包括构架和位于所述构架下方的至少两个轴箱悬挂装置，至少位于所述构架端部的轴箱悬挂装置采用如前所述的轴箱悬挂装置。

本发明还提供一种轨道车辆，包括如前所述的转向架。

与现有技术相比，本发明另辟蹊径针对轴箱悬挂装置提出了创新解决方案，对应于轴箱两侧的斜楔，分别相应配置有一个直顶弹性件。具体地，每个直顶弹性件预形变设置在相应的斜楔与导框或者构架之间，该直顶弹性件形变后储备弹性变形能，并以此形成施加于斜楔的作用力，以推动斜楔产生朝向相应侧轴箱侧面位移的趋势。基于两侧轴箱弹簧与斜楔在垂向上的关联适配关系，斜楔上的斜楔面与导框内的斜面贴合，轴箱弹簧形成的垂向力通过斜楔、导框的斜面产生水平分力，作用在相应的轴箱侧面。在此基础上，直顶弹性件预压缩设置在斜楔与导框之间，形成预压力并通过斜楔作用在轴箱侧面，也即，两个水平作用力拟合共同作用在轴箱侧面，构建斜楔与轴箱间摩擦适配的正压力。应用本方案，具有如下有益技术效果：

首先，通过在轴箱悬挂装置中设置直顶弹性件，提供给轴箱垂向减振阻尼正压力的同时，整体上可提高纵向定位刚度，确保车辆动力学性能。

其次，在车辆运行过程中，当适配部位产生磨耗时，基于直顶弹性件的设置，能够使得斜楔始终保持与相应轴箱侧面的摩擦适配关系，实现磨耗补偿。由此，通过确保两者间可靠正压力，当轴箱产生垂直相对位移时，在摩擦力作用下产生实现有效减振功能的稳定阻尼作用，可完全规避磨耗影响车辆性能的可能性。

第三，在轴箱两侧轴箱弹簧与斜楔在垂向上的关联适配关系下，针对建立垂向及横向承载适配关系的斜楔，本方案通过直顶弹性件辅以承载的补偿机制，能够更好的提供纵向定位功能，可提供适当的纵向刚度，进一步提高车辆运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1为实施例一所述转向架的整体结构示意图；

图2为图1中所示轴箱悬挂装置的局部放大图；

图3为图2中所述导框的整体结构示意图；

图4为图3中所示导框的另一角度示意图；

图5为图4的a-a剖视图；

图6为图2中所述斜楔的整体结构示意图；

图7为图6中所示斜楔的另一角度示意图；

图8为图7的b-b剖视图；

图9为实施例二所述轴箱悬挂装置的示意图。

图中：

轴箱1、轴箱侧面11、承台12、承载鞍2、轴箱弹簧3、斜楔4、斜楔面41、第二弹性件安装凹部42、第二限位面421、第二过流孔43、凹槽44、导框5、斜面51、第一弹性件安装凹部52、第一限位面521、第一过流孔53、延伸部54、中部过孔541、直顶弹簧6、导框磨耗板7、主摩擦板8；

构架10、第三限位面101、附座102、轮对20、旁承30。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式以图中所示配置有三组轮对的转向架作为描述基础，详细说明关于轴箱悬挂装置的优化改进方案。应当理解，该转向架的轮对配置数量及其自体结构形式非本申请的核心发明点所在，且对本申请请求保护的技术方案未构成实质性限制。

实施例一：

请参见图1，该图为本实施例所述转向架的整体结构示意图。

该转向架的构架10下方配置有三组轮对20，每组轮对20通过轴箱悬挂装置与构架10连接。图中所示，三组轮对20相对于构架10顶部旁承30对称设置。可以理解的是，基于不同轨道列车的总体设计要求，轮对20的具体数量可以根据需要进行选择，而非局限于图中所示的三组。也就是说，转向架可以是单轴转向架、二轴转向架，亦可为四轴转向架，或五轴等其他等多个轴的转向架。

其中，轮对20的轴端分别设置有轴箱悬挂装置，以获得良好的车辆动力学性能。该轴箱悬挂装置包括与轮对轴端适配的轴箱1和承载鞍2，轮对轴插装在轴箱1的轮轴容纳腔中，承载鞍2设置在该轮轴容纳腔的顶壁与轮轴之间。

如图所示，在轴箱1的旁侧对称设置有两组减振缓冲机构：轴箱弹簧3、斜楔4、导框5以及直顶弹性件(6)。请一并参见图2，该图为图1中所示轴箱悬挂装置的放大示意图。

其中，位于轴箱1两侧的两个轴箱弹簧3，垂向设置在轴箱1底部延伸形成的承台12上，在每个轴箱弹簧3与相应侧的导框5之间均设置有斜楔4，每个斜楔4的顶部斜楔面41与导框5斜面适配，并与相应侧的轴箱侧面11摩擦适配。来自于车体的载荷，通过焊接固定在构架10底部的导框5以及斜楔4作用于轴箱弹簧3。

这样，基于两侧轴箱弹簧3与斜楔4在垂向上的关联适配关系，斜楔4上的斜楔面41与导框5内的斜面51贴合，轴箱弹簧3受压形成的垂向力通过斜楔4、导框5的斜面产生水平分力，构建作用在相应的轴箱侧面11的正压力，当轴箱产生垂直相对位移时，两者间形成的摩擦力产生稳定的阻尼作用，可有效吸能减振。可以理解的是，位于轴箱旁侧的两个轴箱弹簧3，其中每个轴箱弹簧3并非指代为一个单圈弹簧，本方案中轴箱弹簧3可以采用不同的配置形式，例如但不限于图中所示由内圆弹簧和外圆弹簧构成的轴箱弹簧3；当然，轴箱弹簧3也可根据产品设计需要配置为单圈弹簧。

其中，与斜楔4相应配置的直顶弹性件(6)预形变设置在斜楔4与导框5之间，并配置为：形变后的直顶弹性件(6)可形成施加于斜楔4的作用力，以推动斜楔4产生朝向相应侧轴箱侧面11位移的趋势。实际工作状态下，直顶弹性件(6)形成的预压力同样通过斜楔作用在轴箱侧面，也即，两个水平作用力拟合共同作用在轴箱侧面11，一并构建用于斜楔4与轴箱1间摩擦适配的正压力。

本方案通过在轴箱悬挂装置中设置直顶弹性件(6)，提供给轴箱垂向减振阻尼正压力的同时，整体上还可提高纵向定位刚度，能够有效提高车辆动力学性能。

另外，在车辆运行过程中，当斜楔4与轴箱1间适配部产生磨耗时，基于直顶弹性件的设置，能够使得斜楔始终保持与相应轴箱侧面的摩擦适配关系，实现磨耗补偿。由此通过确保两者间的可靠正压力，规避磨耗影响车辆性能的可能性。此外，在轴箱1两侧轴箱弹簧3与斜楔4在垂向上的关联适配关系下，针对建立垂向及横向承载适配关系的斜楔4，本方案通过直顶弹性件(6)辅以承载，该载荷补偿机制能够进一步提高车辆运行的安全性和可靠性。

可以理解的是，直顶弹性件可以为钢弹簧，亦可为非金属弹性元件。例如但不限于，图中所示的直顶弹簧6沿水平方向配置，以获得良好的受力状态得以最佳，也即图中所示沿转向架前后方向设置，簧体受压时稳定性更高，且与斜楔4与轴箱1间正压力方向一致，结构效率高。

需要说明的是，直顶弹簧6的两端分别与斜楔4和导框5压抵适配，斜楔4和导框5上的相应适配结构可以根据需要进行选择，只要能够满足直顶弹簧6预压缩的功能需要均可。作为优选，本方案的导框5和斜楔4上分别具有弹性安装凹部，以获得可靠的组装位置关系。

其中，导框5的本体具有第一弹性件安装凹部52，直顶弹簧6的一端插装置于第一弹性件安装凹部52中，该第一弹性件安装凹部52的底面形成与直顶弹簧6的一端适配的第一限位面521。请参见图3、图4和图5，其中，图3和图4分别从不同角度示出了导框的整体结构，图5为力4的a-a剖视图。

其中，斜楔4的本体具有第二弹性件安装凹部42，直顶弹簧6的另一端插装置于第二弹性件安装凹部42中，该第二弹性件安装凹部42的底面形成与直顶弹簧6的另一端适配的第二限位面421。请一并参见图6、图7和图8，其中，图6和图7分别从不同的角度示出了导框的整体结构，图8为图7的b-b剖视图。

结合图2所示，直顶弹簧6的两端分别置于第一弹性件安装凹部52和第二弹性件安装凹部52中，分别与第一限位面531和第二限位面421压抵。这里，第一限位面521与第二限位面421之间的距离，小于常态下直顶弹簧6的高度尺寸，以便直顶弹簧6预压缩后形成施加于斜楔4的作用力，以推动斜楔4产生朝向相应侧轴箱侧面11位移的趋势；当然，为了获得较好的补偿能力，上述尺寸关系下形成的直顶弹簧6的预压缩量，需要满足基础磨耗后斜楔4还可保持与相应轴箱侧面的摩擦适配关系。

车辆运行出现瞬时载荷时，第二弹性件安装凹部42和第一弹性件安装凹部52相对围合形成的容腔体积相应突变，为避免瞬时载荷下空气阻力影响直顶弹簧6的作动性能，可以开设过流孔。具体地，在导框5的本体上开设有连通第一弹性件安装凹部52的第一过流孔53，在斜楔4的本体上开设有与第二弹性件安装凹部42连通的第二过流孔43，这样，若容腔体积瞬时增加或减小，两个过流孔的设置能够使得容腔内外压力快速平衡，可避免空气阻力影响。

如图所示，第一过流孔52和第二过流孔43可通过直顶弹簧6的中心孔相对设置。

本方案中，与导框5的斜面51适配的斜楔面41位于所述第二弹性件安装凹部上方的斜楔4本体表面，也即，部分斜楔4本体表面形成该斜楔面41，以避让直顶弹簧6的装配空间。并且，该斜楔面41与导框5之间设置有导框磨耗板7，以减小两者间的磨耗；这里，该导框磨耗板7。

进一步地，本方案的斜楔4与相应侧轴箱侧面11之间设置有主摩擦板8，以减小两者间的磨耗；如图2所示，主摩擦板8嵌装于斜楔4的本体上。结合图7和图8所示，在斜楔4与轴箱侧面11相对的本体表面开设有凹槽44，除容置固定主摩擦板8外，同时，凹槽44的下部槽壁可形成对主摩擦板8的垂向限位，工作状态下关联适配关系由此更加稳定可靠。

此外，导框5作为传递受力的承载结构，其结构强度直接影响轴箱悬挂装置安全可靠性。作为优选，可以对导框5的结构作优化，结合图4和图5所示，导框5与轴箱相对侧本体具有向下延伸形成的延伸部54，以提升结构承载强度；其中，该延伸部54具有中部过孔541，如图2所示，斜楔4穿过该中部过孔541与相应侧的轴箱侧面11摩擦适配。

实施例二：

本方案与实施例一的区别在于，直顶弹性件(6)预形变设置在斜楔4与构架10之间。请一并参见图9，该图为本实施例所述轴箱悬挂装置的示意图，为了清楚示出本方案与实施例的区别和联系，图中的相同构成和结构以同一标记进行示明。

如图9所示，形变后的直顶弹性件(6)可形成施加于斜楔4的作用力，以推动斜楔4产生朝向相应侧轴箱侧面11位移的趋势。具体地，构架10位于导框5外侧的本体上具有与直顶弹性件(6)的一端适配的第三限位面101，具体可形成在固定在构架10下方的附座102上。

这里，方位词“外侧”是以轴箱1作为描述基础定义的是，也即远离两侧轴箱侧面11的一侧为“外侧”。应当理解，该方位词的使用仅用于清楚说明结构间的相对位置关系，而非构成对本方案的限制。

相应地，斜楔4的本体具有第二弹性件安装凹部42，直顶弹性件(6)的另一端插装置于第二弹性件安装凹部42中，该第二弹性件安装凹部42的底面形成与直顶弹性件(6)的另一端适配的第二限位面421。图中所示，直顶弹性件(6)的两端分别与第三限位面101和第二限位面421压抵。当然，直顶弹性件也可以为直顶弹簧6，同样亦可为非金属弹性元件。

本方案所述轴箱悬挂装置其他构成及连接关系与实施例一相同，在此不再赘述，

除前述轴箱悬挂装置外，本实施方式还提供一种转向架，包括构架、基础制动装置、轴箱悬挂装置和旁承，该轴箱悬挂装置采用如前所述的轴箱悬挂装置，以在整体上可提高纵向定位刚度，有效提高车辆动力学性能。这里需要说明的是，前述轴箱悬挂装置可以设置在转向架端部轮对位置，亦可设置在端部轮对位置和中间轮对位置，亦可仅设置在中间不同位置轮对。应当理解，该转向架的其他功能构成非本申请的核心发明点所在，且本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。

除前述转向架外，本实施方式还提供一种轨道车辆，包括如前所述的转向架。应当理解，该轨道车辆的其他功能构成非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。