专利名称：机车车身柔性连接件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连接件，用于将载荷从机车的底架传递到机车车身的上侧梁。该 连接件包括连接到该机车的底架上的基座，主体部分与基座附接。该主体部分承载与该机 车车身的上侧梁连接的大致对角定位的部件，使得在机车的底架弯曲时底架的一些载荷传 递到连接件的基座，通过该连接件的主体部分，传递到对角定位的部件，并传递到上侧梁。 根据本发明的另一方面，该连接件通常可以是柔性的，以适应该机车的车身和底架相对于 其各自的刚性进行的弯曲。
背景技术：
图1所示为传统机车。该机车的车身102通常在106处固定并焊接到底架100上， 并在108处焊接到驾驶室104上。该底架100和驾驶室104也在110处焊接在一起。在 该传统装置中，该底架100通常很重，其可以在大约70000到100000磅之间，通常是大约 90000磅。因此，底架100的任何弯曲通常极微小且平缓。然而，在操作过程中，该传统机车的发动机把震动传递到任何所连接的结构。这些 震动引起驾驶室结构的板震动，并引起驾驶室内噪声级升高。为了降低驾驶室结构内的噪 声级，驾驶室可以支撑在隔离器上。具有隔离的驾驶室的机车之所以更为可取，是因为这些 隔离的驾驶室除了限制噪音，还限制了驾驶室内的冲击震动。与传统机车相比，具有隔离的驾驶室的机车的底架的弯曲不是平缓的，并且由于 底架一般很轻且有柔性(在大约40000磅至50000磅之间，通常大约45000磅)，其容易弯 曲。在具有隔离的驾驶室204的机车上，如图2所示，或者在具有通常更轻且更有弹性的底 架200的其他机车上，该机车的可操作载荷从底架200结构传递到车身202。在该装置中，驾 驶室204与底架200和车身202隔离(即，在驾驶室204和底架200之间没有焊接，在驾驶 室204和车身202之间没有焊接)。作为替换，驾驶室204包括隔离器208 (例如衬套等)， 其限制了对驾驶室204的冲击震动。在该装置中，底架200和车身202是焊接的，并形成焊 接连接件，这导致底架200和车身202 —起旋转。旋转点212位于车身202和底架200在 驾驶室204后相交的点处。由于焊接这两个结构引起了相同的旋转值，它们不同的刚性值 将会在它们之间的连接处引起高应力集中。如图3所示，底架300和车身302的该旋转值 θ是相同的，在旋转点312处引起了高应力。因此，连接到隔离驾驶室的底架部分300a比 焊接到车身302的底架部分300b弯曲的更厉害，从而在旋转点312给底架300带来了高应 力。在名称为“机车的驾驶室隔离系统”的美国专利申请11/943261中描述了一种隔离驾 驶室系统的例子，其公开的部分以参照的方式结合于此并组成本文的一部分。已经进行了不同的尝试以提供用于机车和底架的构造，从而为车身的高应力部分 提供必要的强度和耐久性。例如，使用直接用螺栓连接的紧固件将发动机和发电机直接附 接在机车的底架上。然而，该装置在发动机座和基座结构上引起了过度应力，有时引起发动 机下部的扭曲、失准或变形。因此，为了解决力分布的问题，根据本发明的一个方面提供一种连接件，以从底架向上侧梁传递一些载荷，并通过底架传递回剩余载荷。根据本发明的另一个方面，该连接件 通常可以是柔性的，使得底架和车身相对于它们的刚性值以不同的旋转值旋转。由于两个 结构部件可以单独旋转，所以使该应力集中问题得以解决。
发明内容
根据本发明，提供一种连接件用于将载荷从机车的底架传递到其车身的上侧梁。 该连接件包括与机车的底架连接的基座，主体部分与基座附接。该主体部分承载与机车车 身的上侧梁连接的大致对角定位的部件，使得当机车的底架弯曲时一些载荷从底架传递到 连接件的基座，通过连接件的主体部分，传递到对角定位的部件，并传递到上侧梁。根据本发明的另一方面，提供一种方法，用于使用通常柔性的连接件将载荷从机 车的底架传递到机车的车身的上侧梁。该通常柔性的连接件便于将一些载荷从底架通常成 角度地传递到上侧梁，以适应底架相对于其自身的刚性进行的弯曲，以及适应车体相对于 其自身的刚性进行的弯曲。
图1是驾驶室、车身和底架焊接在一起的传统机车的侧视图。图2是具有隔离驾驶室的传统机车的侧视图。图3是由于传统机车的机车操作载荷所引起的变形的概念图。图4是根据本发明的连接件的概念图。图5是本发明的第一实施例的侧视图，其示出了 L形连接件。图6是本发明的第二实施例的侧视图，其示出了销连接件(pin-joint)。图7是本发明的第三实施例的侧视图，其示出了 C形连接件。图8A是如图7所示的C形连接件的实施例的侧视图。图8B是如图7所示的C形连接件的实施例的透视图。
具体实施例方式根据本发明的一个方面，提供一种用于机车的连接件，其允许当底架弯曲时，将一 些载荷从机车的底架传递到其上侧梁。该连接件通常包括基座和主体部分。该基座连接到 该连接件的主体部分，该基座承载着与机车车身的上侧梁连接的大致对角定位的部件，使 得当机车的底架弯曲时一些载荷从机车的底架传递到连接件的基座，通过连接件的主体部 分，传递到大致定位的部件，以及传递到上侧梁。另外，该连接件可包括顶部用于承载大致 竖直的立柱，该大致竖直的立柱连接到车身的上侧梁。该装置形成了大致C形的连接件，由 此当底架弯曲时一些载荷从机车的底架传递到连接件的基座，通过主体部分，传递到顶部， 传递到大致竖直的立柱，以及传递到上侧梁。图4示出了本发明的另一方面，其提供了一种新的连接方法，即使用通常柔性的 连接件430连接底架400和车身402。该连接件430通常是柔性的，使得底架400和车身 402相对于它们的刚性值以不同的旋转值Q1* θ 2分别旋转或弯曲。例如，该底架的旋转 值Q1与底架的与驾驶室相关联的部分400a的特性可能成比例。车身的旋转值θ2与底架 的与车身402相关联的部分400b和车身402的总特性可能成比例。由于连接件430通常是柔性的，所以底架400的与机车驾驶室相关联的部分与其自身刚性在Q1能够成比例弯曲， 而车身402与底架400的与到车身402连接的部分和车身402的刚性在θ 2的总刚性也能 够成比例弯曲。在本发明的连接件的第一实施例中，如图5所示，基座518和主体部分520 —起形 成了大致L形的连接件530。该主体部分520承载着大致对角定位的部件524，该大致对角 定位的部件524连接到车身502的上侧梁516。通过螺栓连接、焊接或以其他类似的固定 方式该大致对角定位的部件524以大约40°和大约75°之间的角度附接到主体部分520。 在机车的底架500弯曲时，将至少一些载荷从机车的底架500传递到连接件530的基座518 上，通过连接件530的主体部分520，传递到大致对角定位的部件524，以及传递到上侧梁 516。连接件530的基座518和主体部分520之间的连接处通常是柔性的，以适应机车的底 架500和车身502相对于它们各自的刚性进行的弯曲，如图4所示。图6示出了本发明的第二实施例，其中，该连接件包括主体部分620和销628，销 628用于将大致对角定位的部件624连接到主体部分620，从而形成销连接件630。可以以 大约40°和大约70°之间的角度将销628固定到大致对角定位的部件624，该大致对角定 位的部件624连接到机车的上侧梁616上。可以拧紧或松开该销628以调节大致对角定位 的部件624的角度。在该装置中，将一些载荷从机车的底架600传递到销连接件630，通过 大致对角定位的部件624，传递到上侧梁616。销连接件630的结构不是柔性的，但销连接件 630通过绕销628旋转能够弯曲。因此可以拧紧或松开该销628以增加或降低连接件630 的柔性。在该装置中，如图4所示，销连接件630适应机车的底架600和车身602相对于它 们各自的刚性进行的弯曲。可替代地，如图4所示，销连接件630的主体620也可以是柔性 的，以适应机车的底架600和车身602相对于它们各自的刚性进行的弯曲。在如图6所示的实施例的另一种装置中(未示出)，销连接件的主体可包括突出部 用以承载竖直立柱，使得该竖直立柱被螺栓连接、焊接或以其他类似的方式固定到连接件。 该竖直立柱也可连接到车身的上侧梁上。因此，可将一些载荷从底架传递到连接件的基座， 通过主体部分，传递到顶部，向上通过大致竖直的立柱，传递到上侧梁。在第三实施例中，如图7所示，提供了一种大致C形的连接件730，其包括基座 718、主体部分720和顶部714。该C形连接件730的主体部分720以选自大约40°至大约 75°之间的角度，承载大致对角定位的部件724，与上面讨论的装置相似。优选地，本实施例 中的该C形连接件730以大约68°的角度承载着大致对角定位的部件724。该C形连接件 730还包括顶部714，该顶部714被螺栓连接到、焊接到或其他类似方式固定到大致竖直的 立柱732，该大致竖直的立柱732也连接到车身702的上侧梁716。该大致竖直的立柱732 通过螺栓728可连接到车身702的侧框架(sideframe) 736的外壳734。尽管相对于螺栓 728没有示出外壳734的截面，或者没有示出外壳734的截面延伸到竖直立柱732，但是该 外壳734通常会延伸到该竖直立柱732。将该外壳734螺栓连接到竖直立柱732以便允许 连接件730能够充分弯曲。如果换成焊接外壳734，会限制连接件的柔性，而且会有太多的 重量放置在底架700上。该大致竖直的立柱732与驾驶室704分立并间隔开，从而隔离驾 驶室704。当机车的底架700弯曲时，该装置允许一些载荷从机车的底架700传递到连接件 730的基座718，通过主体部分720，向上传递到对角定位的部件724，并传递到机车的上侧梁716。另外，将一些载荷从底架700传递到连接件730的基座718，通过主体部分720，传 递到顶部714，向上通过大致竖直的立柱732，传递到上侧梁716。连接件730的基座718和 主体部分720之间的连接通常是柔性的，以适应机车的底架700和车身702相对于其各自 的刚性进行的弯曲，如图4所述。图8a和图8b示出了 C形连接件830的另一个实施例。连接件830大约是250mm 高，318mm长。连接件830大约是50mm宽。该连接件830包括基座818和主体部分820，该 基座818连接到机车的底架800。在位于基座818和底架800之间的连接处，形成的角度选 自大约18°至大约28°之间。优选地，该角度为大约23°。该C形包括两个不同的半径。 第一半径Rl为大约60mm，第二半径R2为大约92mm。顶部814可以包括厚度为大约50mm 和长度为大约90mm的突出部。在该装置中，连接件830大约为23. 4kg，并可由高强度、低 合金的结构钢(例如，ASTM A572等级50等)构造。该构造允许该连接件耐久且通常有柔 性。图8A所示的装置可以在具有通常较轻和更有柔性的底架800 (通常大约为45000 磅)的机车上使用，如图8B所示。传统地，由于底架800轻且有柔性，因此易于弯曲，所以 大的应力将会施加在底架800和车身802上。然而，如图8A和图8B所示该C形连接件装 置允许一些载荷从底架800传递到车身802的上侧梁816上。更具体地，在该装置中，连接 件830的主体部分820以大约为68°的角度承载大致对角定位的部件824。可以将该大致 对角定位的部件824螺栓连接到、焊接到或者以其他类似的方式固定到连接件830的主体 部分820上。在底架800弯曲时，该装置允许一些载荷从底架800传递到连接件830的基 座818，向上通过主体部分820，传递到大致对角定位的部件824，并传递到上侧梁816，从而 减轻一些施加在底架800上的应力。另外，连接件830的顶部814的突出部可以适合于承载大致竖直的立柱832，可以 将该突出部螺栓连接到、焊接到或以其他类似的方式固定到大致竖直的立柱832，其还连接 到车身802的上侧梁816上。该该大致竖直的立柱832可以通过螺栓连接到车身的侧框架 的外壳上。将该外壳螺栓连接在竖直立柱832上，从而允许连接件830足够弯曲。当底架 800弯曲时，该装置允许一些载荷从底架800传递到连接件的基座818，通过主体部分820， 向上传递到顶部814，向上通过大致竖直的立柱832，并传递到车身802的上侧梁816。位于 连接件830的基座818和主体部分820之间的连接处通常可以是柔性的，以适应机车的底 架800和车身802相对于它们各自的刚性进行的弯曲，如图4所述。本发明的实施例涉及一种用于机车的连接件，更具体地，涉及一种连接件，该连接 件设计成将载荷从机车的底架传递到其车身的上侧梁。根据本发明的另一方面，该连接件 通常是柔性的，以适应机车的车身和底架相对于其各自的刚性进行的弯曲。示出了上述描 述以使得本领域的普通技术人员能够实现和使用本发明，且符合专利申请的内容和要求。此处描述的不同的实施例的修改以及一般原理和特征对于本领域技术人员而言 是易于理解的。例如，尽管图5-8的不同实施例示出了具有位于隔离器上的隔离驾驶室的 机车，但是并不必须使用隔离驾驶室本发明才有效。本发明的装置对于任何具有通常轻和 有柔性的底架的机车通常都是有效的。因此，本发明并不是为了局限于所示实施例，而是要 符合与此处描述的原理和特征一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种连接件，用于将载荷从机车的底架传递到机车车身的上侧梁，所述连接件包括基座，其连接到所述机车的所述底架，以及与所述基座连接的主体部分，用于承载与所述机车的所述车身的所述上侧梁连接的大 致对角定位的部件，使得在所述机车的所述底架弯曲时一些所述载荷从所述机车的所述底 架传递到所述连接件的所述基座，通过所述连接件的所述主体部分，传递到所述对角定位 的部件，并传递到所述上侧梁。
2.如权利要求1所述的连接件，其中所述主体部分还包括销，用于将所述部件连接到 所述连接件，从而形成销连接件。
3.如权利要求1所述的连接件，其中所述基座和主体部分形成大致L形的连接件。
4.如权利要求1所述的连接件，还包括顶部，用于连接大致竖直设置的立柱，所述大致 竖直设置的立柱连接到所述车身的所述上侧梁。
5.如权利要求4所述的连接件，其中所述基座、主体部分和顶部形成大致C形的连接件。
6.如权利要求5所述的连接件，其中所述C形的连接件以大约为68°的角度承载对角 定位的部件。
7.如权利要求4所述的连接件，其中所述车身包括侧框架和附接于其上的外壳，其中 所述大致竖直设置的立柱连接到所述外壳。
8.如权利要求6所述的连接件，其中所述竖直设置的立柱通过螺栓连接到所述外壳。
9.如权利要求1所述的连接件，其中所述主体部分以大约为40°至75°之间的角度承 载所述对角定位的部件。
10.如权利要求1所述的连接件，其中所述主体部分以大约为45°的角度承载所述对 角定位的部件。
11.如权利要求1所述的连接件，其中所述机车包括驾驶室，所述连接件的所述基座位 于所述驾驶室的后面。
12.如权利要求11所述的连接件，其中所述机车的驾驶室是隔离的驾驶室。
13.如权利要求4所述的连接件，其中所述机车包括驾驶室，所述大致竖直设置的立柱 定位成与所述驾驶室分立且间隔开。
14.如权利要求1所述的连接件，其中所述基座和主体部分之间的所述连接处通常是 柔性的，以适应所述机车的底架相对于其自身的刚性进行的弯曲。
15.如权利要求1所述的连接件，其中所述基座和主体部分之间的所述连接处通常是 柔性的，以适应所述机车的车身相对于其自身的刚性进行的弯曲。
16.如权利要求1所述的连接件，其中所述基座和主体部分之间的所述连接处通常是 柔性的，以适应所述机车的车身相对于其自身的刚性进行的弯曲，以及适应所述机车的所 述底架相对于其自身的刚性进行的弯曲。
17.一种用于机车的通常柔性的连接件，所述机车包括用来承载驾驶室和车身的底架， 所述连接件包括主体部分，其通常连接到所述机车的所述车身，以及连接到所述主体部分和所述机车的所述底架的基座，所述主体部分和基座形成可选形状，其允许所述机车的所述车身相对于其自身的刚性进行的弯曲以及所述机车的所述底架 相对于其自身的刚性进行的弯曲。
18.如权利要求17所述的连接件，其中所述机车车身焊接到所述底架的一部分，而所 述驾驶室是隔离驾驶室，由所述底架的另一部分承载，所述驾驶室与所述车身分立且间隔 开。
19.如权利要求18所述的连接件，其中所述机车的所述车身的弯曲与所述底架的焊接 到所述车身的所述部分的总刚性以及所述车身的所述刚性成比例。
20.如权利要求18所述的连接件，其中所述底架的与所述隔离驾驶室相关联的所述弯 曲部分与所述底架的那部分的刚性成比例。
全文摘要
本发明提供一种连接件，用于将载荷从机车的底架传递到其车身的上侧梁。该连接件包括连接到该机车底架上的基座，而且主体部分与基座附接。该主体部分承载着与该机车车身的上侧梁连接的大致对角定位的部件，使得在该机车底架弯曲时底架的载荷传递到连接件的基座，通过该连接件的主体部分，传递到对角定位的部件，并传递到上侧梁。根据本发明的另一方面，提供了一种连接件，该连接件通常是柔性的，以适应该机车的车身和底架相对于其各自的刚性进行的弯曲。
文档编号B61D17/10GK102112355SQ200980130017
公开日2011年6月29日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年7月29日
发明者B·B·纳卢里, R·T·斯科特, Y·D·海尔纳, 刘晓坤 申请人:电动内燃机公司