一种低地板车车体之间自由铰接连接方法及铰接系统与流程

本发明涉及到一种车辆的连接方式及部件系统，具体涉及到一种低地板车车体与车体之间的自由铰连接方式及铰接系统装置，用以提高车辆之间的整体连接性能。属车辆关键部件制造技术领域。

背景技术：
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目前，低地板车多通过铰接装置进行车体之间的连接，铰接装置布置在车体两端连接部分，一般采用上下铰配合方式，通过各铰接装置限制车体运动，使低地板车辆有良好的过小半径曲线能力。低地板列车相邻车厢的车底间一般采用固定铰装置，相邻车厢的车顶间一般采用转动铰装置或转动铰与自由铰结合的方式。其中，车底的固定铰装置限制三个方向的平动，允许三个方向旋转，承受了列车的竖向力，传递相邻列车大部分的纵向牵引力（列车运行方向）和横向力；车顶间所采用转动铰接装置允许相邻列车间绕竖直轴线旋转，通过装置内部橡胶部件提供纵向和横向刚度，其通过配合车底固定铰接装置，承受了列车的部分纵向牵引，限制了相邻车体间的侧滚和点头运动，使相邻列车间仅存在相对摇头的自由度，满足城市小曲线半径要求；同时为了保证整列车能适应上下坡道,在一个悬浮车体和中间车体之间的上铰多采用自由铰连接,自由铰不限制相邻车体之间的垂向、纵向平动和三向转动,仅限制横向的平动,它也不承受垂向力和纵向力,仅承受横向力,自由铰主要用于限制车体之间的相对侧滚。

虽然自由铰为车辆铰接系统的辅助连接系统，但是及性能的好坏决定了车辆的安全程度，所以仍然是十分重要的部件。一般现在所采用的自由铰都较为简单，多数只是在车体的顶部位置上设置一个由一根抗侧滚拉杆构成的自由铰，抗侧滚拉杆的两端分别设有球铰关节副和弹性关节副，通过球铰关节副和弹性关节副分别与两端的车体进行连接；抗侧滚拉杆是由两个带反向螺纹的拉杆头和中间拉杆套组成的，为可调节拉杆；用于低地板车辆连挂的上铰接，使得车体能够满足通过小半径水平曲线和竖曲线的要求的同时，约束车辆间的侧滚运动。为了提高抗侧滚效果，现有的城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置多与油压减振器配合使用，在安装自由铰接装置的车体顶部两边分别安装油压减振器，形成一套抗侧滚系统，保证车辆直线运动平稳性。但是现有的城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置，普遍存在受力状况不好，容易出现断裂或松动现象；为了防止安装座的损坏，一般都将安装支座做得很大，十分笨重，安装也不方便。有效解决此问题，我们对此现象进行了仔细深入的研究，发现之所以会出现这样的问题，是由于自由铰仅限制横向的平动，所受的拉力主要是横向的拉力，而且由于两端的安装座与车体连接的安装面与自由铰拉杆虽说是近似平行的，但多数情况是斜向连接，自由铰拉杆与安装座连接铰是成一定角度的，所以在实际运行过程中自由铰安装座所受的的力多为斜向的复合作用力，这样自由铰安装座在运行中不仅仅只是承受自由铰拉杆的拉力，还承受着横向移动的横向剪切力，实际测试发现正式因为这种斜向复合作用力的存在，使得现有的安装座容易出现松动或损坏，因此很有必要对此加以进一步研究。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为cn200920015085.5，名称为“城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置”的实用新型专利，该专利公开了一种城市低地板轨道车辆铰接用自由铰接装置，其特征在于：其为“z”字型连杆结构，两端固定于车体上，与中间侧滚拉杆两端为球铰连接。它是低地板车辆之间的辅助连接机构，约束车辆车体间的侧滚运动，同时适应车辆通过小半径水平曲线和竖曲线的需要。它的优点是：为“z”字型连杆结构，释放车体间摇头和点头自由度，能够满足车辆通过小半径水平曲线和竖曲线的要求，同时约束车辆车体间的侧滚运动，与油压减振器配合使用，保证车辆直线运动平稳性。

2、专利申请号为cn201410293655.2，名称为“一种100%现代城市有轨电车上铰接安装座”发明专利，该专利公开了一种100%现代城市有轨电车上铰接安装座，包括上面板、下面板、连接筋板、后堵板，底座，所述连接筋板通过焊接的方式分别连接上面板、下面板、后堵板，所述上面板、下面板焊接在后堵板上，所述后堵板焊接在底座上，所述底座上设置有用于铆接的孔。本发明可用于100%低地板有轨电车上部铰接装置安装，由于其和车体连接方式为铆接，不仅不受车顶端部材料的限制，而且在其损坏后便于修复和替换。

3、专利号为cn201510611050.8，名称为“一种新型低地板有轨电车铰接机构安装座”的发明专利，该专利公开了一种新型低地板有轨电车铰接机构安装座，包括车体安装板和中空的梯形连接柱，梯形连接柱包括梯形上底板、梯形下底板、支撑板和工型支撑柱；支撑板的形状为平行四边形，从支撑板侧或从工型支撑柱侧看，梯形连接柱的投影为平行四边形；梯形上底板中心部位设有安装槽，该安装槽的两侧端面上各设置有一个铰接机构安装面，每个铰接机构安装面上各设置有一个螺栓安装孔。

4、专利号为cn201510611335.1，名称为“一种低地板有轨电车铰接机构安装座”的发明专利，该专利公开了一种低地板有轨电车铰接机构安装座，包括车体安装板、梯形连接柱和工型筋板，梯形连接柱的上底板与工型筋板固定连接，梯形连接柱的下底板与车体安装板固定连接；工型筋板包括上顶板、下顶板和竖向支撑柱，上顶板和下顶板各设有带有螺栓安装孔的铰接机构安装面；竖向支撑柱设有安装槽。

上述这些专利虽然都涉及到了低地板车自由铰装置，其中还有的专门针对自由铰安装座提出了改进技术方案，但所提出改进技术方案来看一些局部的改进，没有提出从整体的结构性能方面进行综合考虑；具体如何整体改变系统的结构参数，尤其是针对低地板车的特点从整体结构上的改进来改善低地板车铰接系统整体性能的方案，缺乏系统考虑，所以至今低地板车铰接系统仍然存在连接方式结构复杂，容易出现磨损，整体性能不佳，来回窜动大的问题，有待进一步加以研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有低地板车铰接系统自由铰受力情况不好，容易出现损坏，且结构笨重，不便于安装的问题，提出一种新的自由铰连接方式及系统装置，该自由铰连接方式及系统装置通过改变低地板车铰接系统自由铰铰接方式和结构来改善低地板车自由铰铰接性能，改善自由铰铰接系统的受力状况，并轻量化解决自由铰安装座，使得自由铰安装座结构更简单、合理，在更轻量化的结构下，提高自由铰的使用寿命，且结构简单容易进行维修和更换。

为了达到这一目的，本发明提供了一种低地板车车体之间自由铰铰接连接方法，根据自由铰铰接连接的位置，采取异形结构布置的自由铰安装座，并将异形结构布置的自由铰安装座与自由铰拉杆安装在同一水平面上，使得自由铰拉杆所产生的拉力与自由铰安装座的安装面在同一水平面上，减少自由铰垂直上下所产生的分力；其中，一端安装座采取三角形结构安装座，另一端采用人字形结构安装座，两种不同结构的安装座分别与自由铰的连接拉杆两端连接，且三角形结构安装座安装在两节车体连接靠外一侧的一边，三角形结构安装座与车体连接的安装面位于往车体内侧一边；人字形结构安装座安装在两节车体连接靠中间的位置，使得自由铰两端支座受力更加合理。

进一步地，所述的三角形结构安装座安装在于两节车体相接的顶部一侧，靠车体的外边，其中，三角形结构的直边位于向车体外的一边，使得三角形结构安装座与车体顶部接触的全部接触面在运行过程中处于受压的状态，增加三角形结构安装座的受力面积，改善靠车体外侧的支座的受力状况。

进一步地，所述的三角形结构安装座和的两直角边为大弧线过渡交接，通过弧线线过渡进一步减少支座的应力集中现象，从拉杆球铰安装位置起一直到三角形结构安装座与车体接触面为弧形线过渡连接。

进一步地，所述的三角形结构安装座为通过筋板结构减轻支座的重量，并且在中心部位靠与车体顶部接触的部位挖有通孔，便于三角形结构安装座的螺栓安装。

进一步地，所述的三角形结构安装座的斜边从与车体接触面的两个安装螺孔中间连接到拉杆球铰安装位置的根部，且为两头宽，中间窄的收缩边，三角形结构安装座与车体接触面，以及拉杆球铰安装位置为宽边，并逐步到中间位置向内两边对称收缩到中间位置为与三角形结构安装座中心部位一样厚度的连接边，这样既可以减少安装座的质量，又可有效分散斜边的受力。

进一步地，所述的人字形结构安装座为空心筋板结构支座，包括铰接连接头、车体安装座和连接筋板，所述的连接筋板为人字形空心筋板结构，连接筋板份上下两层，分别连接到车体安装座和铰接连接头。

进一步地，所述的人字形空心筋板的两边交接处为大弧形过渡连接，减少应力集中现象。

进一步地，所述的自由铰拉杆为套筒式可调结构，自由铰拉杆的套筒两头装有金属橡胶球铰，金属橡胶球铰采用螺栓安装到三角形结构安装座和人字形结构安装座上，使得连接更可靠，且容易更换。

一种低地板车车自由铰铰接连接系统，包括自由铰拉杆，自由铰拉杆两头分别通过金属橡胶球铰连接有安装座，并通过安装座安装到低地板两节连接的车体顶部，起特征在于，自由铰拉杆两头连接的安装座为不同结构形状的安装座；其中，一端安装座采取三角形结构安装座，另一端采用人字形结构安装座，两种不同结构的安装座分别与自由铰的连接拉杆两端连接，且三角形结构安装座安装在两节车体连接靠外一侧的一边，三角形结构安装座与车体连接的安装面位于往车体内侧一边；人字形结构安装座安装在两节车体连接靠中间的位置，使得自由铰两端支座受力更加合理。

进一步地，所述的三角形结构安装座安装在于两节车体相接的顶部一侧，靠车体的外边，其中，三角形结构的直边位于向车体外的一边，使得三角形结构安装座与车体顶部接触的全部接触面处于受压的状态，增加三角形结构安装座的受力面积。

进一步地，所述的三角形结构安装座的两直角边为大弧线过渡交接，进一步减少应力集中现象，从拉杆球铰安装位置起一直到三角形结构安装座与车体接触面为弧形线过渡连接。

进一步地，所述的三角形结构安装座为周边厚中间薄的筋板结构，并且在中心部位靠与车体顶部接触的部位挖有通孔，便于三角形结构安装座的螺栓安装和轻量化设计。

进一步地，所述的三角形结构安装座的斜边从与车体接触面的两个安装螺孔中间连接到拉杆球铰安装位置的根部，且为两头宽，中间窄的收缩边，三角形结构安装座与车体接触面，以及拉杆球铰安装位置为宽边，并逐步到中间位置向内两边对称收缩到中间位置为与三角形结构安装座中心部位一样厚度的连接边，这样既可以减少安装座的质量，又可有效分散斜边的受力。

进一步地，所述的人字形结构安装座为空心筋板结构支座，包括铰接连接头、车体安装座和连接筋板，所述的连接筋板为人字形空心筋板结构，连接筋板份上下两层，分别连接到车体安装座和铰接连接头。

进一步地，所述的人字形空心筋板的两边交接处为大弧形过渡连接，减少应力集中现象。

进一步地，所述的自由铰拉杆为套筒式可调结构，自由铰拉杆的套筒两头装有金属橡胶球铰，金属橡胶球铰采用螺栓安装到三角形结构安装座和人字形结构安装座上，使得连接更可靠，且容易更换。

本发明的优点在于：

本发明是在经过对现有低地板车铰接系统经常出现的问题进行反复研究后，发现之所以出现这样或那样的问题，主要还是铰接系统的主要系统部件缺乏优化，没有从整体结构方面进行合理修改，本发明通过调整自由铰铰接系统的结构形式，根据自由铰的受力的情况，采用不同结构的安装支座，改善支座的受力情况，同时采用螺栓连接受拉结构的橡胶金属球铰，使的自由铰更加安全可靠。

附图说明

图1是本发明一个原理结构示意图；

图2实施例的总体结构布局示意图；

图3是一个实施例的自由铰三角形支座立体结构示意图；

图4是一个实施例的自由铰人字形支座立体结构示意图；

图5是一个实施例的自由铰拉杆立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

附图1和2给出了本发明一个实施例的原理示意，从附图1中可以看出，本发明涉及一种低地板车车自由铰铰接连接系统，包括自由铰拉杆1，自由铰拉杆1两头分别通过金属橡胶球铰2连接有安装座3，并通过安装座3安装到低地板两节连接的车体顶部9，起特征在于，自由铰拉杆1两头连接的安装座为不同结构形状的安装座；其中，一端安装座采取三角形结构安装座4，另一端采用人字形结构安装座5，两种不同结构的安装座分别与自由铰的连接拉杆1两端连接，且三角形结构安装座4安装在两节车体连接靠外一侧的一边，三角形结构安装座4与车体连接的安装面6位于往车体内侧一边；人字形结构安装座安装在两节车体连接靠中间的位置，使得自由铰两端支座受力更加合理。

如附图3所示，所述的三角形结构安装座4安装在于两节车体相接的顶部一侧，靠车体的外边，其中，三角形结构的直边7位于向车体外的一边，三角形结构安装座4与自由铰拉杆铰接点8位于靠车体接触面6以外的a处位置，使得三角形结构安装座4与车体顶部接触的全部接触面h处于受压的状态，增加三角形结构安装座的受力面积。

进一步地，所述的三角形结构安装座4的两直角边为大弧线10过渡交接，进一步减少应力集中现象，从拉杆球铰安装位置11起一直到三角形结构安装座与车体接触面6为弧形线过渡连接。

进一步地，所述的三角形结构安装座4为周边厚中间薄的筋板结构，并且在中心部位靠与车体顶部接触的部位挖有通孔12，便于三角形结构安装座的螺栓安装。

进一步地，所述的三角形结构安装座的斜边13从与车体接触面6的两排安装螺孔14中间连接到拉杆球铰安装位置11的根部，且为两头宽，中间窄的收缩边，三角形结构安装座与车体接触面6，以及拉杆球铰安装位置11为宽边，并逐步到中间位置向内两边对称收缩到中间位置为与三角形结构安装座中心部位一样厚度的连接边，这样既可以减少安装座的质量，又可有效分散斜边的受力。

如附图4所示，所述的人字形结构安装座5为空心筋板结构支座，包括铰接连接头15、车体安装座16和连接筋板17，所述的连接筋板17为人字形空心筋板结构，连接筋板分上下两层，分别连接到车体安装座16和铰接连接头15；上下两层之间通过筋板19连接起来，形成一个人字形空心筋板结构。

进一步地，所述的人字形空心筋板17与铰接连接头15和车体安装座16为整体铸造成型，形成一体化结构。

进一步地，所述的人字形空心筋板17的两边交接处18为大弧形过渡连接，减少应力集中现象。

如附图5所示，所述的自由铰拉杆1为套筒式可调结构，自由铰拉杆1的套筒19两头装有金属橡胶球铰20，金属橡胶球铰20采用螺栓安装到三角形结构安装座和人字形结构安装座上，使得连接更可靠，且容易更换。

通过上述设计，使得本实施例的自由铰的受力状况将得到很大的改观，首先采用不同结构的支座，并将三角形支座安装在靠车体外边的一侧，使得三角形支座与车体接触面的受力得到很大改善。

实施例二

实施例二与实施例一的结构基本一样，只是自由铰铰接系统的自由铰拉杆结构有所不同，所述一种低地板车车自由铰铰接连接系统，包括自由铰拉杆，自由铰拉杆两头分别通过金属橡胶球铰连接有安装座，并通过安装座安装到低地板两节连接的车体顶部，其特征在于，自由铰拉杆两头连接的安装座为不同结构形状的安装座；其中，一端安装座采取三角形结构安装座，另一端采用人字形结构安装座，两种不同结构的安装座分别与自由铰的连接拉杆两端连接，且三角形结构安装座安装在两节车体连接靠外一侧的一边，三角形结构安装座与车体连接的安装面位于往车体内侧一边；人字形结构安装座安装在两节车体连接靠中间的位置，使得自由铰两端支座受力更加合理。

进一步地，所述的自由铰拉杆为油压减振器结构，油压减振器的活塞杆和套筒分别与两端不同结构形状的安装座连接，再通过两端不同结构形状的安装座连接到两节车体上。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种低地板车车体之间自由铰铰接连接方法，根据自由铰铰接连接的位置，采取异形结构布置的自由铰安装座，并将异形结构布置的自由铰安装座与自由铰拉杆安装在同一水平面上，使得自由铰拉杆所产生的拉力与自由铰安装座的安装面在同一水平面上，减少自由铰垂直上下所产生的分力；其中，一端安装座采取三角形结构安装座，另一端采用人字形结构安装座，两种不同结构的安装座分别与自由铰的连接拉杆两端连接，且三角形结构安装座安装在两节车体连接靠外一侧的一边，三角形结构安装座与车体连接的安装面位于往车体内侧一边；人字形结构安装座安装在两节车体连接靠中间的位置，使得自由铰两端支座受力更加合理。

进一步地，所述的三角形结构安装座安装在于两节车体相接的顶部一侧，靠车体的外边，其中，三角形结构的直边位于向车体外的一边，使得三角形结构安装座与车体顶部接触的全部接触面在运行过程中处于受压的状态，增加三角形结构安装座的受力面积，改善靠车体外侧的支座的受力状况。

进一步地，所述的三角形结构安装座和的两直角边为大弧线过渡交接，通过弧线线过渡进一步减少支座的应力集中现象，从拉杆球铰安装位置起一直到三角形结构安装座与车体接触面为弧形线过渡连接。

进一步地，所述的三角形结构安装座为通过筋板结构减轻支座的重量，并且在中心部位靠与车体顶部接触的部位挖有通孔，便于三角形结构安装座的螺栓安装。

进一步地，所述的三角形结构安装座的斜边从与车体接触面的两个安装螺孔中间连接到拉杆球铰安装位置的根部，且为两头宽，中间窄的收缩边，三角形结构安装座与车体接触面，以及拉杆球铰安装位置为宽边，并逐步到中间位置向内两边对称收缩到中间位置为与三角形结构安装座中心部位一样厚度的连接边，这样既可以减少安装座的质量，又可有效分散斜边的受力。

进一步地，所述的人字形结构安装座为空心筋板结构支座，包括铰接连接头、车体安装座和连接筋板，所述的连接筋板为人字形空心筋板结构，连接筋板份上下两层，分别连接到车体安装座和铰接连接头。

进一步地，所述的人字形空心筋板的两边交接处为大弧形过渡连接，减少应力集中现象。

进一步地，所述的自由铰拉杆为套筒式可调结构，自由铰拉杆的套筒两头装有金属橡胶球铰，金属橡胶球铰采用螺栓安装到三角形结构安装座和人字形结构安装座上，使得连接更可靠，且容易更换。

本发明的优点在于：

本发明是在经过对现有低地板车铰接系统经常出现的问题进行反复研究后，发现之所以出现这样或那样的问题，主要还是铰接系统的主要系统部件缺乏优化，没有从整体结构方面进行合理修改，本发明通过调整自由铰铰接系统的结构形式，根据自由铰的受力的情况，采用不同结构的安装支座，改善支座的受力情况，同时采用螺栓连接受拉结构的橡胶金属球铰，使的自由铰更加安全可靠，具有以下一些特点：

1、在不影响车辆良好的过曲线能力的前提下，采用不同结构的三角形支座和人字形支座，有效改观自由铰的受力情况，提高自由铰整体的性能。

2、自由铰的支座都采取轻量化设计，结构简单，满足结构强度要求的同时节约了成本。

3、自由铰的拉杆组件具有长度可调节功能，能适应不同车型使用要求。