一种集成中心牵引销的空气弹簧

技术领域

本发明属于轨道车辆缓冲减震技术领域，具体涉及一种集成中心牵引销的空气弹簧。

背景技术

中心销牵引作为轨道车辆常见的两种牵引方式之一，它的主要作用包括：牵引力及制动力的正常传递；适应轨道车辆进出曲线时转向架相对于车体的回转运动。随着轨道交通行业的发展，轨道车辆需要进一步提升通过多曲线路况的能力。

在现有的轨道车辆转向架的二系悬挂牵引系统中，弹簧组件与中心牵引销是分开设置的，中心牵引销位于转向架的中心，弹簧组件则位于转向架的两侧，通过两点支撑的弹簧组件来传递转向架与车体之间的垂向载荷，通过中心销与转向架上牵引座的配合来传递纵向力。此种设置方式存在的不足主要包括：

(1)当轨道车辆过曲线或者转向架出现横向运动时，牵引销与牵引座在横向上的运动得不到缓解，对线路不平顺适应能力差，导致小半径曲线通过能力相对较差，增加了轮轨磨耗，运用成本较高。

(2)二系悬挂牵引系统结构复杂，不能满足轻量化设计的要求。

(3)转向架相对于车体的扭转角较小，转向架的回转阻力大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、安装方便、重载垂向刚度低、对曲线路况适应性高、舒适性和稳定性高的集成中心牵引销的空气弹簧。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种集成中心牵引销的空气弹簧，包括：上盖板、气囊和辅助弹簧组件，所述上盖板的子口通过所述气囊与辅助弹簧组件的子口连接，还包括沿竖直方向穿设在空气弹簧内部的中心牵引销，所述中心牵引销的顶部设置在上盖板的中间位置，所述中心牵引销的底部穿过辅助弹簧组件的中间位置，并延伸出空气弹簧底部；所述中心牵引销的顶部与车体连接，中心牵引销的底部与转向架连接。

作为本发明的进一步改进，所述辅助弹簧组件包括上端板、下端板和橡胶弹性体，所述上盖板的子口通过气囊与上端板的子口连接，所述上端板和下端板之间连接有橡胶弹性体，所述中心牵引销的底部依次穿过上端板、橡胶弹性体和下端板的中间位置。

作为本发明的进一步改进，所述下端板的底部设有环形凸台，所述环形凸台用于辅助空气弹簧与转向架的接口进行定位。

作为本发明的进一步改进，所述下端板的下端面为平直面，所述下端面与转向架的接口进行平面径向密封，以实现空气弹簧与转向架密封连接。

作为本发明的进一步改进，所述中心牵引销的底部套设有尼龙套组件。

作为本发明的进一步改进，所述上盖板上设有导气管，两个所述导气管分别对称设置在中心牵引销两侧，所述导气管用于实现气囊充排气。

作为本发明的进一步改进，所述中心牵引销的内部设有空腔，所述空腔用于实现空气弹簧轻量化。

作为本发明的进一步改进，所述中心牵引销包括上销体和下销体，所述上销体与上盖板的顶面进行可拆卸连接，所述下销体与上盖板的底面进行可拆卸连接。

作为本发明的进一步改进，所述中心牵引销与上盖板一体成形。

作为本发明的进一步改进，所述中心牵引销与上盖板进行焊接固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的集成中心牵引销的空气弹簧，通过将中心牵引销沿竖直方向穿设在空气弹簧内部，中心牵引销的顶部和底部分别与车体和转向架连接，使得中心牵引销与空气弹簧集成于一体，空气弹簧和中心牵引销各自的功能也得到了集成。中心牵引销既可以传递牵引力、缓和纵向冲击，又可以适应转向架架构相对于车体之间的转动和横动；与此同时，空气弹簧作为轨道车辆的悬挂减振系统，车体及乘客的重量主要通过空气弹簧传递给转向架，集成了中心牵引销的空气弹簧可以利用中心牵引销分担部分载重，降低了空气弹簧在重载下的垂向刚度，提高了空气弹簧在重载下的舒适性；另外，中心牵引销的底部依次穿过上端板、橡胶弹性体和下端板的中间位置，也可以有效防止辅助弹簧发生横向失稳，提高了空气弹簧横向位移的稳定性；且中心牵引销还可以防止车体与转向架在高载荷和动载等情况下互相干涉，提高了轨道车辆的运营安全性。本发明的空气弹簧既保证了车辆的减振能力及变形能力，又传递了车体与转向架之间的牵引力和制动力，提高了轨道车辆进出曲线时的舒适性和稳定性，降低了轮轨在曲线路况中的磨耗。

2、本发明的集成中心牵引销的空气弹簧，通过在中心牵引销的底部套设尼龙套组件，利用尼龙套组件保障空气弹簧与车体、转向架发生扭转时所需的回转性能；通过在下端板的底部设置环形凸台，利用环形凸台实现空气弹簧与转向架的接口精准定位，并且将下端板的下端面设置为平直面，将下端面与转向架的接口进行大平面径向密封，满足了空气弹簧与转向架之间的密封需求；利用辅助弹簧和尼龙弹性元件实现了空气弹簧与转向架进行柔性连接，确保了车体与转向架之间实现各向转角变化，显著增强了轨道车辆对各种曲线路况的适应性，提高了乘坐的舒适性。

附图说明

图1为本发明实施例1中集成中心牵引销的空气弹簧的结构原理示意图。

图2为本发明实施例2中集成中心牵引销的空气弹簧的结构原理示意图。

图3为本发明实施例3中集成中心牵引销的空气弹簧的结构原理示意图。

图例说明：1、上盖板；11、导气管；2、气囊；3、上端板；4、下端板；41、环形凸台；42、下端面；5、中心牵引销；51、空腔；52、上销体；53、下销体；6、橡胶弹性体；7、尼龙套组件；8、焊缝；9、螺钉组件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明的集成中心牵引销的空气弹簧，包括：上盖板1、气囊2和辅助弹簧组件，上盖板1的子口通过气囊2与辅助弹簧组件的子口连接。还包括沿竖直方向穿设在空气弹簧内部的中心牵引销5，中心牵引销5的顶部设置在上盖板1的中间位置，中心牵引销5的底部穿过辅助弹簧组件的中间位置，并延伸出空气弹簧底部；即中心牵引销5的底部穿过气囊2和辅助弹簧组件的中心空腔后穿出空气弹簧底部。中心牵引销5的顶部用于连接车体，中心牵引销5的底部用于连接转向架。进一步地，中心牵引销5与上盖板1一体成形，有效简化了中心牵引销5与上盖板1的连接设置，以便于空气弹簧整体的安装。可以理解，与中心牵引销5一体成形的上盖板1作为空气弹簧系统中关键的承载部件，可以选用高强度的结构合金钢材料进行制备，以满足整个空气弹簧系统在应用过程中的重载需求。

本实施例中，辅助弹簧组件包括上端板3、下端板4和橡胶弹性体6。上盖板1的子口通过气囊2与上端板3的子口连接，上端板3和下端板4之间连接有橡胶弹性体6，中心牵引销5的底部依次穿过上端板3、橡胶弹性体6和下端板4的中间位置。

本实施例中，在上盖板1的设计过程中，需要综合考虑产品接口尺寸要求、水平刚度特性要求、重量要求以及与气囊2上子口的配合要求，来确定其外形及尺寸大小。气囊2上子口与上盖板1密封连接，气囊2小子口与上端板3密封连接。气囊2上子口与上盖板1的连接部位、气囊2小子口与上端板3的连接部位均采用橡胶硫化保护，减轻气囊2上子口和气囊2小子口在重载下的磨损情况，可以提高气囊2和辅助弹簧组件的使用寿命。可以理解，为了使空气弹簧的功能不受中心牵引销5的影响，可以通过调整气囊2的容积和有效面积来调整垂向刚度，以获得理想的刚度特性曲线，提高空气弹簧在重载下的舒适性。

本实施例中，为了满足安装空间和产品功能方面的需求，并进一步降低轮轨之间的磨耗，将轨道车辆的二系悬挂系统设计成单个空气弹簧，即一个转向架只设置一个空气弹簧，且置于转向架的中心位置。又考虑到转向架中心位置是轨道车辆中心牵引销的作用点，因此需要将单空气弹簧与带有牵引功能的中心销进行集成设计，既保证了车辆的减振能力及变形能力，又传递了车体与转向架之间的牵引力和制动力，有效提高了轨道车辆进出曲线时的舒适性和稳定性。此外，与双空簧的转向架相比较，利用单空簧连接车体和转向架、并支撑牵引车体，使得转向架在小半径曲线上发生偏转时，单空弹簧的纵向位移和扭转变形可以减小，从而改善单空弹簧的工作条件，提高轨道车辆对曲线路况的适应能力，同时也降低了轮轨在曲线路况中的磨耗。而且单空簧较双空簧具有更高的载荷承受能力，车体及乘客的重量主要通过空气弹簧传递给转向架，单空簧需要承受的载荷接近双空簧的两倍。

本实施例中，通过将中心牵引销5沿竖直方向穿设在空气弹簧内部，中心牵引销5的顶部和底部分别与车体和转向架连接，使得中心牵引销5与空气弹簧集成于一体，空气弹簧和中心牵引销5各自的功能也得到了集成。中心牵引销5既可以传递牵引力、缓和纵向冲击，又可以适应转向架架构相对于车体之间的转动和横动。与此同时，空气弹簧作为轨道车辆的二系悬挂减振系统，车体及乘客的重量主要通过空气弹簧传递给转向架，集成了中心牵引销的空气弹簧可以利用中心牵引销分担部分载重，降低了空气弹簧在重载下的垂向刚度，提高了空气弹簧在重载下的舒适性。另外，中心牵引销5穿设在气囊2和辅助弹簧组件之间，也可以有效防止辅助弹簧发生横向失稳，提高了空气弹簧横向位移的稳定性；且中心牵引销5还可以防止车体与转向架在高载荷和动载等情况下互相干涉，提高了轨道车辆的运营安全性。

本实施例中，集成在上盖板1上的中心牵引销5从空气弹簧内部穿过，因此空气弹簧与转向架之间无法采用现有的轴向密封方式，加之空气弹簧的密封条件要求苛刻，因此需要对下端板4的底部结构进行改进。相应的，在下端板4的底部设有环形凸台41，环形凸台41用于辅助空气弹簧与转向架的接口进行准确定位，提高空气弹簧安装的工作效率。进一步地，下端板4的下端面42加工为光洁度很高的平直面，环形凸台41设置在下端面42的最内侧。下端面42与转向架的接口进行大平面径向密封，以实现空气弹簧与转向架密封连接，很好地满足了空气弹簧与转向架之间的密封需求。

本实施例中，通过在下端板4的底部设置环形凸台41，利用环形凸台41实现空气弹簧与转向架的接口精准定位，并且将下端板4的下端面42设置为平直面，将下端面42与转向架的接口进行大平面径向密封，满足了空气弹簧与转向架之间的密封需求；利用辅助弹簧和弹性元件实现了空气弹簧与转向架进行柔性连接，确保了车体与转向架之间实现各向转角变化，显著增强了轨道车辆对各种曲线路况的适应性。

本实施例中，中心牵引销5的底部套设有尼龙套组件7。利用尼龙套组件7提供空气弹簧与车体、转向架发生转角变位时所需的回转性能。

本实施例中，上盖板1上设有导气管11，两个导气管11分别对称设置在中心牵引销5两侧，且导气管11与上盖板1一体成形。导气管11用于实现气囊2充排气。

本实施例中，中心牵引销5的内部设有空腔51。具体地，中心牵引销5的上部设置为圆柱体结构，中心牵引销5的下部设置为圆锥体结构，且圆锥体呈“上大下小”的结构形式。通过采用圆柱体和圆锥体相结合的形式，有利于提高牵引传动的成效，提高轨道车辆通过曲线路径是平稳性。进一步地，圆柱体结构的内部设置了空腔51，利用空腔51实现空气弹簧的轻量化设计。

实施例2

如图2所示，本发明的一种集成中心牵引销的空气弹簧，其结构设置和工作原理与实施例1中的空气弹簧大致相同，区别点在于：中心牵引销5与上盖板1进行焊接固定。中心牵引销5穿过上盖板1顶部，分别在上盖板1的顶面和底面进行焊接，实现中心牵引销5与上盖板1连接固定。

本实施例中，通过采用焊接的方式实现中心牵引销5与上盖板1的固定连接，具有操作简单、连接可靠的优点，同时也降低了中心牵引销5和上盖板1的制造难度和制造成本。

实施例3

如图3所示，本发明的一种集成中心牵引销的空气弹簧，其结构设置和工作原理与实施例1中的空气弹簧大致相同，区别点在于：中心牵引销5包括上销体52和下销体53。上销体52与上盖板1的顶面通过螺钉组件9进行可拆卸连接，下销体53与上盖板1的底面也通过螺钉组件9进行可拆卸连接。

本实施例中，通过采用螺钉连接的方式实现了中心牵引销5与上盖板1进行可拆卸连接，具有安装方便、连接可靠的优点，同时也降低了中心牵引销5和上盖板1的检修维护难度。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。