专利名称：铁路车辆转向架的制作方法
相关申请本申请要求2001年3月21日申请的美国临时申请No.60/277,930的优先权。
在美国专利No.3,670,660中所述的铁路车辆转向架被研制用来解决铁路车辆转向架由于在高速运行下转向架的摆动而出现的横向不稳定性，从而保证平稳的驾驶并减少维护。通过将转向架的边架用作摆动吊架并且通过使边架与横梁相互连接以加强转向架从而增加菱形刚度，因此专利No.3,670,660中的铁路车辆转向架提供了可自由摆动操作。
在过去几年中，铁路车辆结构上的发展已经使得车辆更轻，从而在边架中需要对横梁连接进行额外的约束以防止不稳定摆动。用螺栓将横梁固定在摇臂座上是一种提供额外约束的方法。但是，在专利No.3,670,660的铁路车辆转向架中，这只能够在将摇臂座和横梁分别装配进转向架的边架中之后来完成。这为潜在的装配误差留下了空间。如果转向架在装配时不是百分之百的方形的话，则在摇臂座和横梁中螺栓孔的公差允许在整个导轨上有0.4056英寸的脱方度(菱形)。这样的条件会导致转向架车轮与导轨出现倾向一边的轮缘接触并且导致车轮磨损。摇臂座和横梁在它们的界面处的表面条件还能够进一步改变校正和它们之间约束的所要求的量。本发明在横梁和摇臂座之间提供所要求的约束量，并且使得铁路车辆转向架能够不出现菱形式自由摆动而且允许摇臂座能够预装配在横梁上。
通过将摇臂座安装在横梁的每一端上来装配出铁路车辆转向架，从而每个摇臂座的承载表面的中心轴垂直于横梁的中心轴。枕梁安装在横梁的顶部上并且大体上与横梁平行。枕梁和横梁的端部都插入在边架的窗口中，从而横梁与边架的底部抗拉构件隔开。摇杆通过边架中的通道插入在边架的窗口中，在该情况下摇杆安装在摇臂座下面并且位于边架的底部抗拉构件上的凹槽内。使横梁下降直到摇臂座的承载表面可转动地啮合摇杆的承载表面。在横梁和枕梁之间插入多个弹簧。然后使枕梁下降到弹簧上。
优选实施例的详细说明本发明的铁路车辆转向架20包括两个边架22、枕梁24和横梁26。应当理解的是，虽然
图1和2显示出枕梁24和横梁26的一半，但是每一个的剩余一半以与所示的一半相同的方式构成，并且虽然图3显示出边架22的一半，但是边架剩下的一半以与所示的一半相同的方式构成。
从图3可以最清楚地看出，每个边架22在每个端部处包括有轴架30。每个轴架30适于接受包括两个轮子的轮组的轴。顶部压缩构件32和底部抗拉构件34在轴架30之间延伸。底部抗拉构件32包括两个倾斜构件36和在两个倾斜构件36之间延伸的大体上水平的底部构件38。边架22包括设在底部构件38和顶部压缩构件32之间以及在顶部压缩部件32和底部抗拉构件34之间大体上垂直地延伸的两个分开的支柱42之间的窗口。边架22包括从第一端部延伸到边架22的第二端部的中心轴44。如在图5和6中最清楚地显示出的一样，每个支柱42包括与窗口40相通的开口46。边架22的底部抗拉构件34还包括两个开口48，其分别设置在窗口的每一侧面上。通道50从每个开口48延伸到相应的开口46，从而从边架22的外部延伸到窗口40上。
如在图6中最清楚地显示出的一样，边架22的底部抗拉构件34的底部构件38的横断面大体上为U形。如在图3和5中最清楚地显示出的一样，凹槽52A和52B分别形成在底部构件38的每个端部处。每个凹槽52A-B包括大体上为平面的且垂直的底部表面54、从底部表面54的两个侧面向上延伸的一对分开的侧壁56以及端壁58。当在平面中看时侧壁56和端壁58大体上设置成U形。凹槽52A-B向上并朝向边架22的中心打开。如在图5中最清楚地显示出的一样，凹槽52A-B的底部表面54位于底部构件38的内表面60上方的平面上。
如图1和2所示，枕梁24在一对分开的端部70之间延伸。枕梁24包括在两个端部70之间延伸的中心轴72。枕梁24的每个端部70分别用来插入在相应边架22的窗口40中，从而边架22彼此平行地分开，并且枕梁24在横向上被设置成与边架22垂直，从而转向架形成为大体上呈“H”状。如图2和3所示，枕梁24的每个端部由多个弹簧74弹性地支撑。一对摩擦楔76分别设置在枕梁24的端部70和边架22的每个支柱42之间，并且由一个或多个弹簧78弹性地支撑。
如在图8-10中最清楚地显示出的一样，横梁26包括第一端部86和第二端部88。中心轴90在第一和第二端部86和88之间延伸。如在图10中最清楚地显示出的一样，横梁26的横断面大体上为U形。每个端部86和88包括大体上为平面的且竖直的腹板92，这些腹板在一对相对的且竖立的凸缘之间延伸。在每个端部86和88处的腹板92包括多个孔96，例如四个以相对于彼此的大体上为矩形的图案设置的孔。腹板92的每个端部86和88还包括沿着中心轴90设置的两个孔98。如在图1和2中最清楚地显示出的一样，横梁26的每个端部适用于设置在相应边架22的窗口40内，从而横梁26设置在枕梁24的下面。横梁26的中心轴90在共同的垂直平面中与枕梁24的中心轴72大体上平行地设置。横梁26的中心轴90和枕梁24的中心轴72设置成在横向上与边架22的中心轴44垂直。
横梁26的每个端部86和88通过摇臂连接件102可转动地支撑在相应边架22的底部抗拉构件34上。摇臂连接件102包括摇臂座104和摇杆106。每个摇臂座104包括具有多个孔110的大体上为矩形的板108和多个竖立的立柱111。板108用来啮合横梁26的腹板92的底部表面，从而摇臂座104中的每个孔110与横梁26中的相应孔98对准，并且每个立柱111延伸进入横梁26的腹板92中的相应孔96。板108通过多个紧固件112安装在横梁26的腹板92上。紧固件112优选为螺纹紧固件，例如螺栓和螺母。或者，板108可以通过焊接安装在横梁26的腹板92上。摇臂座104包括安装在板108的底部表面上的摇臂支承114。摇臂支承114包括凹入的大体上为圆筒形的承载表面，该表面通过从中心轴118延伸出的半径沿着中心轴118并在其周围形成。中心轴118设置成与边架22的中心轴44平行并且和中心轴44一起处于共同的垂直平面中。摇臂支承114包括向下延伸的边缘120A和120B，它们彼此大体上平行地隔开。凹入承载表面116设置在边缘120A-B之间。边缘120A-B沿着平行于中心轴118的方向大体上线性地延伸。每个边缘120A和B包括顶端122。必要时板108可以与横梁26的腹板92一体地形成，或者摇臂支承114可以在不采用板108的情况下安装在横梁26的腹板92上或与之一体地形成。
摇杆106包括第一端部130、第二端部132和从第一端部130延伸到第二端部132的中心轴134。摇杆106包括通过从中心轴134延伸出的半径而形成的凸起的大体上为圆柱形的承载表面136，该中心轴的长度大约与形成承载表面116的半径相等。承载表面136设置在摇杆106的上面部分上并且位于端部130和132之间。承载表面136用来可转动地啮合摇臂支承114的承载表面116，从而中心轴134大体上与中心轴118处于同一直线上，并且摇杆106可以相对于摇臂座104绕着中心轴134摇摆或转动。摇杆106的每个端部130和132包括向上延伸的纵向止动件138，从而止动件138将阻止摇臂座104和横梁26沿着平行于边架22的中心轴44的方向运动。如图3和5所示，摇杆106的每个端部130和132用来被容纳在边架22的顶部抗拉构件34中的相应凹槽52A和B中。每个端部130和132包括用来啮合凹槽52A和B的端壁58以及用来分别啮合凹槽52A和B的侧壁56的一对侧壁。从而凹槽52A和B阻止摇杆106相对于边架22进行纵向和横向运动，同时允许摇杆106垂直地上升离开凹槽52A和B。摇杆106的每个端部130和132包括用来帮助将摇杆插入进边架22的底部构件38或从中将其拆除的眼140。如图4和5所示，摇杆106的底部表面位于凹槽52A和B之间的底部抗拉构件24的底部构件38的内表面上方。
在操作中，摇臂支承114在边架22大约中间处将来自枕梁24的垂直力传递给摇杆106，但是仍然尽可能靠近每个边架22的支柱42。摇臂座104和摇杆106使边架22保持与枕梁24的中心轴72垂直，同时允许边架22沿着横向方向绕着轴线134摆动或转动。
通过将两个摇臂座104连接在横梁26的端部86和88上来装配该铁路车辆转向架20，从而中心轴118与横梁26的中心轴90垂直。两个边架22设置在一对装配导轨(未示出)的外侧上，与导轨平行并且其间隔宽度足以使横梁26和枕梁24能够与边架22垂直地设置在边架22之间，并且和轨道垂直。枕梁24和横梁26设置在边架22之间并且与边架22中的窗40对准。在没有将摩擦楔76A-B或弹簧74和78安装在其间的情况下将枕梁24安放到横梁26上。然后通过链条或吊索将枕梁24可移动地安装在横梁26的每个端部上。然后使边架22笔直上升并且将枕梁24和横梁26的端部送进边架22的窗口40中。然后使枕梁和横梁组件上升直到枕梁的端部70位于支柱42的摩擦板之间并且直到横梁26的凸缘94的顶端啮合摩擦板底端附近的支柱42。
然后通过将摇杆106插入穿过每个边架22中的通道50来将摇杆106插入在横梁26的摇臂座下面，从而将摇杆106的端部130和132安放进边架22的底部抗拉构件34的相应凹槽52A和B中。然后使横梁和枕梁组件下降直到摇臂座104的摇臂支承114承载在摇杆106的承载表面136上。然后除去使枕梁24与横梁26相连的链条或吊索。然后使枕梁24上升直到枕梁的端部70的顶面接触到窗40上方的顶部压缩构件32的下面。然后安装摩擦楔76A-B以及弹簧74和78。然后使枕梁24下降以座落在弹簧上。然后可以将包括两个边架22、枕梁24和横梁26的转向架组件安放在用于安装的一对车轮副上面。该铁路车辆转向架20可以以相反的程序拆卸。
本发明的铁路车辆转向架20允许摇臂座104在使横梁26和枕梁24与边架22装配在一起之前能够连接在横梁26上。这允许摇臂座104在横梁26上的安装能够采用安装夹具或紧固件，从而摇臂支承114的中心轴118可以精确地与横梁26的中心轴90成真正的直角，并且因此与两个边架22的中心轴44平行。通过使摇臂座104与横梁26的连接坚固、安全且精确地对准从而防止转向架20出现菱形，从而该转向架20具有自由摇摆的性能。
边缘120A和B从板108向下延伸足够的距离以卷绕在摇杆106的侧面上，从而横梁端部86和88与安装的摇臂座104一起将在边架的窗40的入口开口中没有足够的空间以让边缘120A和B的顶端122在装配转向架20时能够在摇杆106顶部的上面移动。从而边缘120A和B防止了摇臂座104与摇杆106脱开，从而即使在脱轨的情况下也能将转向架20夹在一起。这个设计特征需要通过通道50插入摇杆106。必要时，摇臂座104的边缘120A和B可以缩短以允许有足够的空间，从而边缘120A和B可以在摇杆106的顶部上通过。在这种情况中，在将摇臂座104、横梁26和枕梁24插入进窗口40之前可以使摇杆106在底部抗拉构件34的凹槽52A和B内固定不动并且无须利用通道50。边缘120A和B以及摇杆106之间仍然存在大量重叠以防止意外脱开。
因而，本发明允许通过安装在横梁26上的摇臂座104来装配和拆卸铁路车辆转向架20。摇臂座104在横梁26上的预装配提供了更好的公差控制、对准、配合表面的表面条件以及紧固件的扭矩。减少了所需要存储、运输和处理的零件数量，并且减少了可能出现的装配错误量。由于凹入承载表面设置在凸起承载表面136的上方，所以还减少了积累在摇臂连接件中的尘土量。
虽然针对所示的本发明实施例已经具体显示并描述了本发明的各个特征，但是必须理解的是，这些具体的布置主要是说明性的，并且应该在附属的权利要求的范围内对本发明给出其最完全的解释。
权利要求
1.一种铁路车辆转向架，包括边架，包括中心轴、底部抗拉构件、顶部压缩构件、在所述底部抗拉构件和所述顶部压缩构件之间延伸的分开的第一和第二支柱以及位于所述底部抗拉构件和所述顶部压缩构件之间及所述第一和第二支柱之间的窗口；横梁，它具有第一端部、第二端部和中心轴，所述横梁的所述第一端部设置在所述边架的所述窗口内；以及在所述边架的所述底部抗拉构件上可转动地支撑着所述横梁的所述第一端部的摇臂连接件，所述摇臂连接件包括安装在所述横梁的所述第一端部上的摇臂座和可移动地支撑在所述边架的所述顶部抗拉构件上的摇杆，所述摇臂座包括具有凹入承载表面的摇臂支承和中心轴，所述摇臂支承的所述中心轴垂直于所述横梁的所述中心轴，所述摇杆包括用来可转动地啮合所述摇臂座的所述凹入承载表面的凸起承载表面，所述摇杆的所述凸起承载表面具有与边架中心轴平行地设置的中心轴；因而，所述摇杆与所述摇臂座的啮合将所述横梁的所述中心轴设置成垂直于所述边架的所述中心轴，并且所述摇杆和所述边架相对于所述摇臂座和所述横梁可以绕着所述摇杆的所述中心轴转动。
2.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述边架的所述底部抗拉构件包括第一开口和用来可移动地容纳所述摇杆的第一凹槽，并且所述第一支柱包括第二开口，所述第一和第二开口形成穿过所述边架与所述窗口相通的通道，从而所述摇杆可以通过所述通道并且定位在所述第一凹槽内。
3.如权利要求2所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述底部抗拉构件包括第二凹槽，所述第一和第二凹槽用来容纳所述摇杆的相应端部并且用来防止所述摇杆相对于所述边架进行纵向运动。
4.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述凹入承载表面和所述凸起承载表面大体上为圆柱形。
5.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述摇臂支承包括第一和第二向下延伸的边缘，每个所述边缘设置在所述凹入承载表面的相应侧面上，所述边缘用来防止所述摇杆与所述摇臂座意外脱开。
6.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述摇臂座包括用来安装在所述横梁上的板，所述摇臂支承安装在所述板上。
7.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述摇杆包括止动件，用来啮合所述摇臂座以防止所述摇臂座相对于所述边架进行纵向运动。
8.如权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，包括具有第一端部和第二端部的枕梁，所述枕梁设置在所述横梁上方，并且所述枕梁的所述第一端部位于所述窗口中，该转向架还包括在所述横梁的所述第一端部和所述枕梁的所述第一端部之间延伸的多个弹簧。
9.一种用来安装在铁路车辆转向架的横梁上的摇臂座，所述摇臂座包括用来安装在横梁上的板；安装在所述板上的摇臂支承，所摇臂支承包括围绕着中心轴形成的大体上为圆柱形的凹入承载表面以及设置在所述凹入承载表面的相应侧面上的第一和第二边缘。
10.如权利要求9所述的摇臂座，其特征在于，包括多个立柱，所述立柱从所述板中向上延伸并且用来延伸进设在横梁中的孔中。
11.一种用来可移动地支承在边架的底部抗拉构件上并且可转动地啮合摇臂座的摇杆，所述摇杆包括设在所述摇杆的第一端部处的第一止动件；设在所述摇杆的第二端部处的第二止动件；设在所述第一和第二止动件之间的大体上为圆柱形的凸起承载表面，所述凸起承载表面用来可转动地啮合摇臂座。
12.如权利要求11所述的摇杆，其特征在于，包括用来帮助从边架的底部抗拉构件将所述摇杆拆除的孔眼。
13.一种装配铁路车辆转向架的方法，包括将包括具有中心轴的承载表面在内的摇臂座安装在具有中心轴的横梁的端部上，从而所承载表面的所述中心轴垂直于所述横梁的所述中心轴；将枕梁安放在横梁的顶部上并且大体上与横梁平行；将枕梁的端部和横梁的端部插入在边架的窗口中，从而横梁与边架的底部抗拉构件隔开；在摇臂座下面并且在边架的顶部抗拉构件上插入具有承载表面和中心轴的摇杆；使横梁下降直到摇臂座的承载表面啮合摇杆的承载表面；在横梁和枕梁之间插入多个弹簧；使枕梁下降到弹簧上。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，借助使摇杆通过形成在边架中的通道的方式在摇臂座的下面插入所述摇杆。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括在安放进窗口中之后使横梁和枕梁向上升起的步骤，从而使横梁与边架的底部抗拉构件隔开。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括在将横梁和枕梁的端部插入进边架的窗口中之前使横梁与枕梁连接，并且在横梁已经下降之后使横梁与枕梁脱开，以使摇臂座的承载表面与摇杆的承载表面啮合。
全文摘要
一种铁路车辆转向架,具有一对边架以及在边架之间横向延伸的枕梁和横梁。相应的摇臂座刚性地且永久地安装在横梁的每个端部上并且可转动地支承在由边架的抗拉构件支承的摇杆上。摇臂座和摇杆之间的转动连接将横梁设置成与边架垂直并且提供边架相对于横梁的转动运动。该铁路车辆转向架是通过以下步骤装配的:将枕梁和横梁的端部插进边架的窗口中,然后通过边架中的通道将摇杆插入到位于摇臂座下面且在边架的底部抗拉构件上面的位置。然后将在横梁和枕梁之间插入弹簧,从而枕梁弹性地支承在边架上。
文档编号B61F5/04GK1380213SQ0210749
公开日2002年11月20日 申请日期2002年3月20日 优先权日2001年3月21日
发明者汉斯·B·韦伯, 斯科特·R·邓肯 申请人:梅里迪安铁路信息系统公司