一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统的过载保护方法及结构与流程

本发明涉及一种过载保护方法及结构，具体地涉及一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统的过载保护方法及结构，属于轨道交通技术领域。

背景技术：

抗侧滚扭杆系统为连接转向架与车体的部件，是轨道车辆通过弯道时防止车体发生侧滚的重要安全部件。当车体发生侧滚倾向时，抗侧滚扭杆系统的两根连杆发生反向运动，一根连杆向上，一根连杆向下，扭杆轴承受扭矩，发生扭转变形，其弹性反力矩抵抗车体的侧滚。因此，当车体转弯幅度大、车体左右高度差过大时，扭杆轴的扭转变形量较大，连杆承受的压力也大。可能导致连杆断裂，抗侧滚扭杆系统失效。因此，需要设置连杆的过载保护机构和装置，使得在意外事故发生时，车辆的某些关键部位可以得到保护。

目前，轨道交通车辆上抗侧滚扭杆系统的过载保护，通常是在连杆中设置一个薄弱环节，通过薄弱环节的变形或断裂实现过载保护。它必须同时满足两个要求：一是在设计载荷范围内，连杆能够可靠地工作，因此连杆的薄弱环节不能发生塑性变形；二是当承受的载荷大于极限载荷时，连杆要失去传递载荷的功能，因此连杆的薄弱环节必须发生断裂。

专利申请号cn201610823367.2，名称为“一种轨道车辆用牵引连杆机构及构架防护方法”的发明专利公开了一种轨道车辆用牵引连杆机构，在抗倾杆组件上设有牵引杆组件、转向助力装置和过载保护装置；牵引杆组件的一端与抗倾杆组件连接，转向助力装置和过载保护装置的两端各与一组抗倾组件连接。在两组抗倾杆组件之间安装的油压弹簧组件中的油压弹簧一直向外提供一个张力，能增加牵引连杆机构的转动力，使得车辆转弯更容易；油压弹簧为弹性部件，能缓冲转弯时轨道对转向架的作用力，从而很好的保护转向架。在两组抗倾杆组件之间安装的横向连杆组件中的横向套管能在车辆载荷过大时自动断裂，从而使构架免遭破坏。

专利申请号cn201520317864.6，名称为“一种用于转向架上的连杆”的实用新型专利公开了一种用于转向架上的连杆，包括左关节轴承和右关节轴承，左关节轴承和右关节轴承上均装有关节，其特征在于所述的左关节轴承和右关节轴承分别固定连接在套管的左右两端，所述的左关节轴承与套管过盈连接伸入到套管中，左关节轴承上设有左防滑台阶与套管的左端面紧靠，所述的套管中间部位为薄弱段，所述的薄弱段为套管壁厚最薄的部位。本实用新型提供的一种用于转向架上的连杆，其过载保护功能可靠性和稳定性不受连杆的材料的屈强比和不同批次材料性能差异的限制，提高了连杆的可靠性和适用性。

上述专利都是本申请人之前提出的抗侧滚扭杆系统的过负荷保护的方法和装置，都是采用在连杆上设置薄弱部位，使其在承受过大载荷时断裂实现过载保护。这种方法存在以下缺点：

1、连杆过载荷时断裂，抗侧滚扭杆系统性能丧失，对车辆运行安全带来极大隐患。

2、连杆断裂，需要拆卸更换才能再次使用，成本太高。

3、不同的载荷和使用工况，需要通过理论论证和充分的试验验证才能装车使用。

因此，需要改进。

技术实现要素：

本发明针对当前抗侧滚扭杆系统过载保护功能的不足，提出了一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统的过载保护方法及结构，在抗侧滚扭杆系统载荷过大时，通过过载保护装置分担承受施加在连杆上的载荷，避免施加到连杆上的力超载，以至于折断连杆，导致扭杆系统性能失效，车辆发生侧滚的问题。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统的过载保护方法，通过在扭杆组件的末端设置过载保护装置，当车辆倾斜角度过大时，通过过载保护装置分担施加于连杆上的作用力，避免连杆超载来实现对抗侧滚扭杆系统的过载保护。

进一步地，在扭杆组件的末端设置过载保护装置，即将扭杆组件的末端同时与过载保护装置的一端以及连杆的一端连接，过载保护装置的另一端与车体连接，连杆的另一端与转向架连接，扭杆通过安装座与车体连接，当车体倾斜角度超过设计极限值时，来自扭杆的力同时传递给连杆和过载保护装置，以降低连杆的载荷，实现对抗侧滚扭杆系统的过载保护。

进一步地，过载保护装置包括转动组件一和转动组件二，转动组件一和转动组件二其中一个的另一端与车体活动连接，另外一个的另一端与扭杆组件的末端活动连接，以当车辆倾斜时，过载保护装置能够根据车体的运动调节其各部分的位置状态。

进一步地，转动组件一上设置通槽，转动组件二的两个面之间设置销轴且销轴穿过通槽来限制转动组件二与转动组件一的相对运动区间，以限制车体的垂直运动范围。

进一步地，当车体倾斜角度未超过极限值时，转动组件一和转动组件二可在通槽内自由旋转，不承受垂向力。

进一步地，扭杆组件、连杆和过载保护装置的规格根据不同型号车辆的需求设置。

一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统连杆的过载保护结构，包括扭杆组件、支撑座、过载保护装置和连杆，其中扭杆组件通过支撑座与车体连接，扭杆组件的末端同时与过载保护装置以及连杆的一端连接，过载保护装置的另一端与车体连接，连杆的另一端与转向架连接。

进一步地，过载保护装置包括转动组件二和转动组件一，转动组件二的一端通过轴三与转动组件一的一端活动连接；转动组件二的另一端通过轴一与扭杆组件末端以及连杆的一端连接、转动组件一的另一端通过轴二与车体连接，或者转动组件一的另一端通过轴一与扭杆组件末端以及连杆的一端连接、转动组件二的另一端通过轴二与车体连接。

进一步地，转动组件一上设有平面，在平面上设有通槽，转动组件二上设有穿过通槽并能沿通槽运动且固定在转动组件二上的销轴。

进一步地，转动组件二为u型挂件，u型挂件的底端通过轴一与扭杆组件末端以及连杆的一端连接、或者通过轴二与车体连接，u型挂件的两u型边分别位于转动组件一平面的两侧，且u型挂件的两u型边的末端与转动组件一通过轴三连接，销轴穿过通槽后的两端分别固定在两u型边。

进一步地，转动组件二包括两块平板，两块平板的一端通过轴一与扭杆组件末端以及连杆的一端连接、或者通过轴二与车体连接，两块平板分别位于转动组件一的平面的两侧，且另一端与转动组件一通过轴三连接，销轴穿过通槽后的两端分别固定在两块平板上。

进一步地，连杆与轴一连接处相对的另一端通过轴四与转向架连接。

进一步地，扭杆组件、连杆和过载保护装置的规格根据不同型号车辆的要求确定。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在抗侧滚扭杆系统上设置过载保护装置，当车辆倾斜角度过大、车体左右高度差超过设计极限值、抗侧滚扭杆系统载荷过大时，利用过载保护装置分担承受施加在连杆上的载荷，使车体自身抵消掉一部分从车体传来的作用力，避免连杆承受的作用力过大，以至于折断连杆，导致抗侧滚扭杆系统性能失效，车辆发生侧滚的问题。

2.本发明将过载保护装置设置成能够旋转的两部分。通过设置通槽限制两旋转部件的运动范围，从而限制车体侧滚角度。车体倾斜角度未超过设计极限值时，两旋转部件在通槽内自由旋转，不承受垂向力。

附图说明

图1为本发明安装示意图；

图2为本发明主视示意图；

图3为本发明左视示意图；

图4为实施例一车辆倾斜时抗侧滚扭杆系统位于弯道内侧的部分受力示意图；

图5为实施例一车辆倾斜时抗侧滚扭杆系统位于弯道外侧的部分受力示意图；

图6为实施例二左视示意图；

图7为实施例五俯视示意图；

图8为实施例五立体示意图；

其中：1.扭杆组件，10.弯扭杆，11.直杆，12.立杆，2.支撑座，3.过载保护装置，31.转动组件二，311.销轴，32.转动组件一，321.平面，322.通槽，4.连杆，5.轴一，6.轴二，7.轴三，8.轴四。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一

如图1-图3所示，一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统连杆的过载保护结构，包括扭杆组件1、支撑座2、过载保护装置3和连杆4，其中扭杆组件1通过支撑座2与车体连接，扭杆组件1的末端同时与过载保护装置3以及连杆4的一端连接，过载保护装置3的另一端与车体连接，连杆4的另一端与转向架连接。扭杆组件1、过载保护装置3和连杆4在一端三者连接，当车辆转弯抗侧滚扭杆系统承载时，将来自扭杆组件1的作用力同时传递给过载保护装置3和连杆4，避免了传统抗侧滚扭杆系统中将从车体传来的所有作用力都传递给连杆4而使连杆4容易过载的情况。

过载保护装置3包括转动组件二31和转动组件一32，转动组件二31的一端通过轴三7与转动组件一32的一端活动连接，转动组件二31的另一端通过轴一5与扭杆组件1末端以及连杆4的一端连接、转动组件一32的另一端通过轴二6与车体连接。

转动组件一32上设有平面321，在平面321上设有通槽322，转动组件二31上设有穿过通槽322并能沿通槽322运动且固定在转动组件二321上的销轴311。

过载保护装置3的转动组件二31和转动组件一32间通过活动轴连接使过载保护装置3在受到来自扭杆组件1的作用力时转动组件二31和转动组件一32之间相对运动调节其位置和状态以达到分担施加给连杆4的作用力的最好效果，而通槽322和销轴311的设置使得转动组件二31和转动组件一32在相对运动时的范围不会太大，避免车体和转向架之间的运动幅度过大。

转动组件二31为u型挂件，u型挂件的底端通过轴一5与扭杆组件1末端以及连杆4的一端连接，u型挂件的两u型边分别位于转动组件一32平面的两侧，且u型挂件的两u型边的末端与转动组件一32通过轴三7连接，销轴311穿过通槽322后的两端分别固定在两u型边。

连杆4与轴一5连接处相对的另一端通过轴四8与转向架连接。

扭杆组件1、连杆4和过载保护装置3的规格根据不同型号车辆的要求确定。

如图4和5所示，当车辆转弯时，抗侧滚扭杆系统弯道内侧部分的情况如图4所示，连杆4受到来自转向架的推力，销轴311移至通槽322的最上方处，过载保护装置3提供一个向下压的作用力；弯道外侧部分的情况如图5所示，连杆4受到来自转向架的拉力，销轴311移至通槽322的最下方处，过载保护装置3提供一个向上拉的作用力；来自车体和转向架的作用力在轴一5处通过三个方向分散，抵消了连杆4承受的作用力。

实施例二

本实施例基本与实施例一相同，不同之处在于：如图6所示，过载保护装置3包括转动组件二31和转动组件一32，转动组件二31的一端通过轴三7与转动组件一32的一端活动连接，转动组件一32的另一端通过轴一5与扭杆组件1末端以及连杆4的一端连接、转动组件二31的另一端通过轴二6与车体连接。

转动组件二31为u型挂件，u型挂件的底端通过轴二6与车体连接，u型挂件的两u型边分别位于转动组件一32平面321的两侧，且u型挂件的两u型边的末端与转动组件一32通过轴三7连接，销轴311穿过通槽322后的两端分别固定在两u型边。

实施例三

本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：转动组件二31包括两块平板，两块平板的一端通过轴一5与扭杆组件1末端以及连杆4的一端连接，两块平板分别位于转动组件一平面321的两侧，且另一端与转动组件一32通过轴三7连接，销轴311穿过通槽322后的两端分别固定在两块平板上。

实施例四

本实施例与实施例二基本相同，不同之处在于：转动组件二31包括两块平板，两块平板的一端通过轴二6与车体连接，两块平板分别位于转动组件一32平面321的两侧，且另一端与转动组件一32通过轴三7连接，销轴311穿过通槽322后的两端分别固定在两块平板上。

实施例五

本实施例与上述实施例基本相同，不同之处在于：如图7和8所示，扭杆组件1为整体呈“凵”型的弯扭杆10，包括位于中间的直杆11和位于两端的立杆12，弯扭杆1的直杆11部分通过支撑座2与车体连接，两根立杆12的末端各通过一个轴一5与过载保护装置3以及连杆4连接。

本发明还涉及一种轨道车辆抗侧滚扭杆系统的过载保护方法，通过在扭杆组件1的末端设置过载保护装置3，以当车辆倾斜角度过大时，通过过载保护装置3分担施加于连杆4上的作用力以避免连杆4超载来实现对抗侧滚扭杆系统的过载保护。

在扭杆组件1的末端设置过载保护装置3即将扭杆组件1的末端同时与过载保护装置3的一端以及连杆4的一端连接，过载保护装置3的另一端与车体连接，连杆4的另一端与转向架连接，扭杆通过安装座与车体连接，当车体倾斜角度过大时，来自扭杆的力同时传递给连杆4和过载保护装置3，以降低连杆4的载荷，实现对抗侧滚扭杆系统的过载保护。

当车体倾斜角度过大时，来自扭杆组件1的作用力变大，连杆4承受的载荷也大，在扭杆组件1末端设置过载保护装置3后，来自扭杆组件1的作用力在扭杆组件1、连杆4和过载保护装置3的连接处同时传动给连杆4和过载保护装置3，将来自一个方向的作用力分散成两个方向，避免了传统的抗侧滚扭杆系统中所有作用力全部传递给连杆4以至于连杆4过载而被损坏的情况。

过载保护装置3包括在一端活动连接的转动组件一32和转动组件二31，转动组件一32和转动组件二31其中一个的另一端与车体活动连接，另外一个的另一端与扭杆组件1的末端活动连接，以当车辆倾斜时，过载保护装置3能够根据车体的运动调节其各部分的位置状态。

当车体倾斜时，过载保护装置3根据车体的倾斜状况以及来自扭杆组件1的力的大小和方向调节转动组件一32和转动组件二31的位置和状态，以便从更优的角度和方向更多的分担施加在连杆4上的作用力，以对连杆4提供更好的保护。

转动组件一32上的设置有通槽322，转动组件二31的两个面之间设置销轴311且销轴311穿过通槽322来限制转动组件二31与转动组件一32的相对运动区间，以锁定车体的垂直运动范围。避免当车辆倾斜角度大，抗侧滚扭杆系统承受载荷大时，车体与转向架之间的相对运动幅度过大。

其中扭杆组件1、连杆4和过载保护装置3的规格根据不同型号车辆的需求设置。

从上述实施例可以看出，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过在抗侧滚扭杆系统上设置过载保护装置，当车辆倾斜角度过大、车体左右高度差超过设计极限值、抗侧滚扭杆系统载荷过大时，利用过载保护装置分担承受施加在连杆上的载荷，使车体自身抵消掉一部分从车体传来的作用力，避免连杆承受的作用力过大，以至于折断连杆，导致抗侧滚扭杆系统性能失效，车辆发生侧滚的问题。

2.本发明将过载保护装置设置成能够旋转的两部分。通过设置通槽限制两旋转部件的运动范围，从而限制车体侧滚角度。车体倾斜角度未超过设计极限值时，两旋转部件在通槽内自由旋转，不承受垂向力。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。