一种轨道车辆及其转向架、转向架横梁、转向架横梁模组的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆及其转向架、转向架横梁、转向架横梁模组。


背景技术：

2.随着轨道交通的快速发展，轨道车辆的转向架已成为行业内重点关注的研发方向。传统金属材质转向架构架的横梁结构，普遍采用两根圆管或方管，与辅助梁、各安装支座焊接成一体。金属材质转向架横梁重量较重，且转向架横梁的成型需要下料、焊接等较多的工序步骤，制造复杂。此外，金属材质的转向架横梁内部容易存在锈蚀等问题。
3.现有一种典型的碳纤维转向架横梁，采用分体式的两个“口”型碳纤横梁结构的形式；同时为了增加两个根单独横梁的整体刚度，采用辅助梁与两根横梁装配连接。基于分体式横梁与辅助梁的组合结构，增加了转向架横梁的装配难度。
4.有鉴于此，亟待针对碳纤维转向架横梁进行改进优化，以兼顾整体刚度及装配工艺性。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆及其转向架、转向架横梁、转向架横梁模组，通过结构优化可有效提高横梁整体刚度，并提升装配工艺性。
6.本发明提供的转向架横梁，包括具有三个型腔的碳纤维梁体，且所述三个型腔沿横梁本体的延伸方向设置；在所述转向架横梁的横截面内，所述三个型腔中的第一型腔位于中部，所述三个型腔中的第二型腔和第三型腔对称设置在所述第一型腔的两侧；其中，所述第一型腔的中心位置处具有上下贯通的安装孔。
7.可选地，所述转向架横梁的底面中部具有向上形成的内凹部，所述安装孔的下部孔缘位于所述内凹部。
8.可选地，所述转向架横梁的两侧端面设置有用于与转向架侧梁适配的连接接口。
9.可选地，所述安装孔为方孔。
10.本发明还提供一种转向架横梁模组，包括气室组件和如前所述的转向架横梁；所述气室组件包括内置于所述转向架横梁的梁体内的两个内置气瓶，以分别用于与转向架两侧的空气弹簧相连，其中，第一内置气瓶位于所述转向架横梁的第二型腔内，第二内置气瓶位于所述转向架横梁的第三型腔内，且所述第一内置气瓶和所述第二内置气瓶均沿相应型腔的延伸方向布置。
11.可选地，所述气室组件还包括外置于所述转向架横梁的梁体底部的两个外置气瓶，其中，所述第一内置气瓶与第一外置气瓶通过安装管路相互连通组成一个气室，所述第二内置气瓶与第二外置气瓶通过安装管路相互连通组成另一个气室。
12.可选地，所述第一外置气瓶和所述第二外置气瓶分别位于转向架横梁的两端侧，且均沿与所述转向架横梁的梁体相垂直的方向布置。
13.可选地，所述气室组件还包括两个阀组和差压阀，所述第一内置气瓶与所述第一外置气瓶之间通过第一阀组连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第一气室接口位于所述第一阀组上；所述第二内置气瓶与所述第二外置气瓶之间通过第二阀组连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第二气室接口位于所述第二阀组上；所述差压阀连接在两个气室之间。
14.可选地，所述第一阀组、所述第二阀组和所述差压阀均设置在所述转向架横梁的第一型腔内。
15.本发明还提供一种转向架构架，包括两个纵向设置的转向架侧梁和横向设置的转向架横梁；所述转向架横梁采用如前所述转向架横梁。
16.本发明还提供一种轨道车辆，包括转向架，所述转向架采用如前所述的转向架构架。
17.针对现有碳纤维转向架横梁，本发明另辟蹊径提出了一种整体式碳纤维横梁，具体地，包括沿横梁本体的延伸方向设置的三个型腔，在转向架横梁的横截面内，三个型腔中的第一型腔位于中部，三个型腔中的第二型腔和第三型腔对称设置在第一型腔的两侧；其中，第一型腔的中心位置处具有上下贯通的安装孔，以安装中央牵引装置、横向止挡、垂向止挡等部件。如此设置，整体上可提高横梁的整体刚度，在满足总装设计要求的基础上，具有较好的承载能力；同时基于碳纤维材质可降低横梁重量，具有较好的装配工艺性。
18.在本发明的可选方案中，所提供的转向架横梁模组包括气室组件和如前所述的转向架横梁；该气室组件包括内置于转向架横梁的梁体内的两个内置气瓶，以分别用于与转向架两侧的空气弹簧相连；这样，基于具有整体承载能力的碳纤维横梁，充分利用横梁本体内部的空间集成有附加气室，进一步利用于整车总体布置。另外，气室组件还包括外置于转向架横梁的梁体底部的两个外置气瓶，第一内置气瓶与第一外置气瓶通过安装管路相互连通组成一个气室第二内置气瓶与第二外置气瓶通过安装管路相互连通组成另一个气室，进一步利用转向架底部空间扩展气室布置，可更好的满足空气弹簧的配置需要。
19.在本发明的另一可选方案中，气室组件还包括两个阀组和差压阀，第一内置气瓶与所述第一外置气瓶之间通过第一阀组连通，第二内置气瓶与第二外置气瓶之间通过第二阀组连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第二气室接口位于所述第二阀组上，差压阀连接在两个气室之间，以保证行车安全。这里，第一阀组、第二阀组和差压阀均设置在转向架横梁的第一型腔内；如此设置，可进一步提高转向架横梁模组的集成度。
附图说明
20.图1为具体实施方式中所述转向架横梁模组的整体结构示意图；
21.图2为图1的a向视图；
22.图3为图1中所示转向架横梁的侧向视图；
23.图4为图2中所示转向架横梁的结构示意图；
24.图5为具体实施方式所述气室组件的整体结构示意图；
25.图6为图5的b向视图；
26.图7为图5的c向视图；
27.图8为具体实施方式所述气室组件的气路原理图；
28.图9为具体实施方式中所述转向架横梁与转向架纵梁的组装关系示意图。
29.图中：
30.转向架横梁模组100、转向架横梁10、第一型腔101、第二型腔102、第三型腔103、方孔104、内凹部105、气室组件20、第一内置气瓶201、第二内置气瓶202、第一外置气瓶203、第二外置气瓶204、第一阀组205、第一气室接口2051、第二阀组206、第二气室接口2061、差压阀207、侧梁30。
具体实施方式
31.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
32.不失一般性，本实施方式以图示转向架横梁作为表述基础，应当理解，作为示例性说明，该转向架横梁的各构成部分的尺寸比例关系，对本技术请求保护的范围并不构成实质性的限制。请参见图1和图2其中，图1为本实施方式中所述转向架横梁模组的整体结构示意图，图2为图1的a向视图。
33.如图1和图2所示，该转向架横梁模组100包括转向架横梁10和气室组件20，在作为转向架构架构成部分的转向架横梁10上，集成设置气室组件20，并以此形成分别与空气弹簧(图中未示出)连接的附加气室。
34.其中，该转向架横梁10的本体为整体式碳纤维横梁，包括沿横梁本体的延伸方向设置的三个型腔。具体地，在转向架横梁的横截面内，第一型腔101位于中部，第二型腔102和第三型腔103对称设置在所述第一型腔101的两侧，呈“目”字型结构。本实施方式所描述的转向架横梁10，可以采用碳纤维实现相应的铺层结构，并根据该横梁的铺层结构，通过缠绕、模压、手工铺层等成型工艺实现该转向架横梁的加工制造。
35.请一并参见图3和图4，其中，图3为图1中所示转向架横梁的侧向视图，图4为图2中所示转向架横梁的结构示意图。
36.该整体式碳纤维转向架横梁的结构左右对称设置，也即相对于该端面竖向中心线对称设置。第一型腔101中心位置处具有上下贯通的方孔104。该方孔104将第一型腔101分隔，用于安装中央牵引装置、横向止挡、垂向止挡等部件。在其他具体实现中，该方孔104作为安装孔也可以为圆形，而非局限于图中所示的方形通孔。
37.该转向架横梁10的底面中部具有内凹部105，也即，沿转向架横梁10的长度方向，该内凹部105两侧的转向架横梁10的底面向下突出。如图所示，中部方孔104的下部孔缘位于内凹部105。
38.这样，基于该内凹部105的设置可满足转向架结构的限界，实现横梁与中央牵引装置的安装连接；与此同时，内凹部105两侧的转向架横梁10的底面相对向下突出，该部分用于转向架侧梁30连接，能够最大程度地提高横梁刚度。整体上，在满足总装设计要求的基础上，具有较好的承载能力；同时基于碳纤维材质可降低横梁重量，具有较好的装配工艺性。
39.本实施方案中，气室组件20包括两个内置气瓶和两个外置气瓶，其中，两个内置气瓶可内置于转向架横梁10的梁体内，两个外置气瓶外置于转向架横梁10的梁体底部。请一并参见图5、图6和图7，其中，图5为本实施方式所述气室组件的整体结构示意图，图6为图5的b向视图，图7为图5的c向视图。
40.图中所示，第一内置气瓶201位于转向架横梁10的第二型腔102内，第二内置气瓶
202位于转向架横梁10的第三型腔103，且沿两个型腔的延伸方向布置，充分利用转向架横梁10的内部空间。请一并参见图1和图2，第一外置气瓶203和第二外置气瓶204均位于转向架横梁10的梁体下方，这里，两个外置气瓶分别位于转向架横梁10的两端侧，且沿与转向架横梁10的梁体相垂直的方向布置。
41.其中，第一内置气瓶201与第一外置气瓶203通过安装管路相互连通组成一个气室，第二内置气瓶202与第二外置气瓶204通过安装管路相互连通组成另一个气室，分别与相应侧的空气弹簧相连通。
42.在具体实现中，两个外置气瓶非局限于图中位于转向架横梁10的端部，也可距离梁体端部具有一定距离，只要能够与相应的内置气瓶构建形成上述气室均可。
43.当然，在其他具体实现中，根据不同车型有总体设计要求以及空气弹簧的参数设定，两个外置气瓶可以选择性配置，换言之，通过两个内置气瓶即可分别满足空气弹簧的功能需要。
44.对于成组配置的两个内置气瓶和两个外置气瓶，各组内两个气瓶可以通过阀组实现集成连通。如图所示，第一内置气瓶201与第一外置气瓶203之间通过第一阀组205连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第一气室接口2051位于第一阀组205上；第二内置气瓶202与第二外置气瓶204之间通过第二阀组206连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第二气室接口2061位于第二阀组206上。请一并参见图8，该图为本实施方式所述气室组件20的气路原理图。
45.进一步地，该气室组件20还包括差压阀207，该差压阀207设置在两个气室之间，基于差压阀207的配置，保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，以避免超过为保证行车安全规定的阈值。
46.需要说明的是，第一阀组205、第二阀组206和差压阀207的具体功能实现，非本技术的核心发明点所在，本领域的技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
47.本实施方案中，第一阀组205、第二阀组206和差压阀207均集成配置在转向架横梁10内部。再如图1和图2所示，第一阀组205、第二阀组206和差压阀207均位于转向架横梁10的第一型腔101内，可以理解的是，根据实际管路的布置位置，相应的连管可选择性穿过型腔之间的间壁即可实现必要的气路连通关系。
48.请一并参见图9，该图为本实施方式中所述转向架横梁与转向架纵梁的组装关系示意图。
49.图中所示，该转向架构架包括图1至图4中所描述的转向架横梁10，以及两个转向架侧梁30。转向架横梁10的两侧端面配置有与转向架侧梁30适配的连接接口106。
50.组装时，转向架横梁10的两端与相应侧的侧梁30连接并固定，形成图9中所示的转向架构架。在实际应用中，转向架横梁10的上部用于实现横向减振器安装座、齿轮箱吊座的安装，转向架横梁10的梁体旁侧用于实现电机安装支座、牵引拉杆安装座的安装。
51.需要说明的是，该转向架构架的侧梁30及其他功能构成非本技术的核心发明点所在，且本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
52.除前述转向架横梁、转向架横梁模组和转向架构架外，本实施方式还提供一种轨道车辆，该轨道车辆包括前所述的转向架构架。基于碳纤维转向架横梁结构设置，相较于分体横梁，取消了辅助横梁装配连接，提高了转向架横梁的整体刚度，降低横梁重量的同时，
具有较好的装配工艺性。同时集成有附加气室，合理利用装配空间，提高转向架的组装集成度。应当理解，该轨道车辆的其他功能构成非本技术的核心发明点所在，且本领域技术人员能够基于现有技术实现，本文不再赘述。
53.此外，本文所使用的序数词“第一”和“第二”等，仅用于在描述技术方案中相同功能的构成或结构。可以理解的是，上述序数词“第一”和“第二”等的使用，对本技术请求保护的技术方案未构成理解上的限制。
54.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种转向架横梁，其特征在于，所述转向架横梁包括具有三个型腔的碳纤维梁体，且所述三个型腔沿横梁本体的延伸方向设置；在所述转向架横梁的横截面内，所述三个型腔中的第一型腔位于中部，所述三个型腔中的第二型腔和第三型腔对称设置在所述第一型腔的两侧；其中，所述第一型腔的中心位置处具有上下贯通的安装孔。2.根据权利要求1所述的转向架横梁，其特征在于，所述转向架横梁的底面中部具有向上形成的内凹部，所述安装孔的下部孔缘位于所述内凹部。3.根据权利要求2所述的转向架横梁，其特征在于，所述转向架横梁的两侧端面设置有用于与转向架侧梁适配的连接接口。4.根据权利要求1至3中任一项所述的转向架横梁，其特征在于，所述安装孔为方孔。5.一种转向架横梁模组，其特征在于，包括气室组件和权利要求1至4所述的转向架横梁；所述气室组件包括内置于所述转向架横梁的梁体内的两个内置气瓶，以分别用于与转向架两侧的空气弹簧相连，其中，第一内置气瓶位于所述转向架横梁的第二型腔内，第二内置气瓶位于所述转向架横梁的第三型腔内，且所述第一内置气瓶和所述第二内置气瓶均沿相应型腔的延伸方向布置。6.根据权利要求5所述的转向架横梁模组，其特征在于，所述气室组件还包括外置于所述转向架横梁的梁体底部的两个外置气瓶，其中，所述第一内置气瓶与第一外置气瓶通过安装管路相互连通组成一个气室，所述第二内置气瓶与第二外置气瓶通过安装管路相互连通组成另一个气室。7.根据权利要求6所述的转向架横梁模组，其特征在于，所述第一外置气瓶和所述第二外置气瓶分别位于转向架横梁的两端侧，且均沿与所述转向架横梁的梁体相垂直的方向布置。8.根据权利要求6或7所述的转向架横梁模组，其特征在于，所述气室组件还包括两个阀组和差压阀，所述第一内置气瓶与所述第一外置气瓶之间通过第一阀组连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第一气室接口位于所述第一阀组上；所述第二内置气瓶与所述第二外置气瓶之间通过第二阀组连通，用于与相应侧空气弹簧相连的第二气室接口位于所述第二阀组上；所述差压阀连接在两个气室之间。9.根据权利要求8所述的转向架横梁模组，其特征在于，所述第一阀组、所述第二阀组和所述差压阀均设置在所述转向架横梁的第一型腔内。10.一种转向架构架，包括两个纵向设置的转向架侧梁和横向设置的转向架横梁；其特征在于，所述转向架横梁采用权利要求1至4中任一项所述转向架横梁。11.一种轨道车辆，包括转向架，其特征在于，所述转向架采用权利要求10所述的转向架构架。

技术总结
本发明公开一种轨道车辆及其转向架、转向架横梁、转向架横梁模组，该转向架横梁包括具有三个型腔的碳纤维梁体，且所述三个型腔沿横梁本体的延伸方向设置；在所述转向架横梁的横截面内，所述三个型腔中的第一型腔位于中部，所述三个型腔中的第二型腔和第三型腔对称设置在所述第一型腔的两侧；其中，所述第一型腔的中心位置处具有上下贯通的安装孔。本方案整体上可提高横梁的整体刚度，在满足总装设计要求的基础上，具有较好的承载能力；同时基于碳纤维材质可降低横梁重量，具有较好的装配工艺性。同时，转向架横梁模组集成配置有附加气室，可进一步充分利用转向架横梁的组装空间，具有较好的集成度。较好的集成度。较好的集成度。


技术研发人员：孙厚礼 葛继文 谢金路 倪宇峰 魏阜伦
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/5/4