專(zhuān)利名稱(chēng):尤其用于軌道車(chē)輛防傾桿的扭桿組件和方法
尤其用于軌道車(chē)輛防傾桿的扭桿組件和方法本發(fā)明涉及可拆卸的扭桿組件,特別涉及軌道車(chē)輛以及其它重負(fù)載應(yīng)用中使用的防傾桿組件。諸如防傾桿(在下文中稱(chēng)為“ARB”)的扭桿是被安裝成轉(zhuǎn)動(dòng)小角度范圍以在通常一對(duì)扭矩傳遞構(gòu)件(在下文中被稱(chēng)為“杠桿(lever)”)之間傳遞扭矩,一對(duì)扭矩傳遞構(gòu)件通常是從桿的各個(gè)端部徑向向外延伸的短臂但并不一定如此。這樣的組件通常承受頻繁且快速反向的負(fù)載,反向負(fù)載在用于載客的軌道車(chē)輛的ARB中可產(chǎn)生約20kNm的扭矩,桿的直徑通常約為65mm。因?yàn)榕U必須穿過(guò)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)部件,所以在將扭桿安裝于轉(zhuǎn)向架之后就地組裝至少一個(gè)杠桿是必然的。ARB組件必須要裝配在有限空間的外殼內(nèi),扭桿的軸向長(zhǎng)度受制于軌距規(guī)(track gauge)。因此,在連接杠桿與扭桿的裝置的設(shè)計(jì)上耗費(fèi)了許多精力,其中該裝置允許與在轉(zhuǎn)向架中就位的ARB進(jìn)行或不進(jìn)行連接,并能夠可靠地傳送如此重的負(fù)載而 不會(huì)不能接受地增加組件的尺寸和成本。這個(gè)問(wèn)題的一種常見(jiàn)解決方案包括例如W02004/091992A1示出的圓柱花鍵聯(lián)接?;ㄦI允許臂通過(guò)推入配合組裝至扭桿;然而,不利地,聯(lián)接在可逆負(fù)載的作用下受到反沖。此外,花鍵中的應(yīng)力集中要求扭桿的端部區(qū)域直徑擴(kuò)大以避免疲勞失效,疲勞失效是有害的,因?yàn)槠滹@著增加了扭桿的成本。為了減少這些問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了錐形花鍵聯(lián)接,然而錐形花鍵聯(lián)接的制造相當(dāng)昂貴。此夕卜,還發(fā)現(xiàn)了花鍵在使用中磨損,這需要在轉(zhuǎn)向架的使用壽命中將ARB組件更換若干次。還已知通過(guò)收縮或擠壓的圓柱形干涉配合來(lái)將杠桿組裝至重載ARB,干涉配合有利地避免了反沖,依賴(lài)于由壓力發(fā)展的摩擦力和匹配的干鋼表面之間的摩擦系數(shù)在對(duì)應(yīng)部分之間傳遞扭矩。這樣的ARB組件有利地緊湊、成本低且在很大程度上避免了應(yīng)力集中。然而,聯(lián)接組裝要求將杠桿加熱至高溫(這在軌道維修廠是有風(fēng)險(xiǎn)且不適宜的)或施加非常大的壓力(對(duì)轉(zhuǎn)向架中就位的ARB產(chǎn)生反作用是不切實(shí)際的)。GB1381699描述了用于軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向架的ARB組件,其中,杠桿被分開(kāi)以形成與ARB的端部接合的花鍵夾。這種一般類(lèi)型的夾持式花鍵圓柱聯(lián)接已成功用于點(diǎn)火器、地下軌道車(chē)輛,并有利地允許夾原位被收緊以減少或移除花鍵在使用中磨損時(shí)的反沖。然而,這樣的聯(lián)接還未被證實(shí)用在更重的應(yīng)用中,諸如標(biāo)準(zhǔn)地上載客軌道車(chē)輛,并且對(duì)其載重能力存在懷疑。一種替代方法提供了作為獨(dú)立部件的鎖圈,鎖圈接合在杠桿與ARB之間。已發(fā)現(xiàn),這種類(lèi)型的已知聯(lián)接適合于就地組裝和拆卸,但缺點(diǎn)在于其是復(fù)雜且笨重的。本發(fā)明的目的是提供可拆卸的扭桿組件,其更適合用于要求就地組裝的重負(fù)載應(yīng)用中,特別適合用作軌道車(chē)輛ARB組件。本發(fā)明的另一目的是提供相對(duì)應(yīng)的組裝方法。根據(jù)本發(fā)明,分別提供了可拆卸的扭桿組件及組裝方法,如權(quán)利要求中所限定的那樣。 下面將參照附圖,僅通過(guò)示例且不限制權(quán)利要求范圍的前提下對(duì)包括用于軌道車(chē)輛的ARB組件的說(shuō)明性實(shí)施方式進(jìn)行描述,在附圖中
圖I示出在車(chē)輛的轉(zhuǎn)向架框架中就位的組件;圖2是組件的一個(gè)端部的縱剖面;圖3示出在圖2的處于組裝位置的扭桿的轉(zhuǎn)動(dòng)的外表面;圖4示出在組裝期間處于初始位置的杠桿和扭桿;以及圖5示出在組裝期間處于最終(組裝)位置的杠桿和扭桿。在各圖中,相應(yīng)的參考數(shù)字指示相同的部分。參照
圖1,重載且可拆卸的扭桿組件包括高強(qiáng)鋼扭桿10以及一對(duì)杠桿20,高強(qiáng)鋼扭桿10的直徑為至少約50mm,通常為約50mm至約80mm,—對(duì)杠桿20從扭桿的端部11徑向向外延伸。在使用中,扭桿首先穿過(guò)軌道車(chē)輛轉(zhuǎn)向架的框架I中的孔,其中,扭桿支撐在已知類(lèi)型的軸承2中,使得其端部11從框架的側(cè)面延伸一小段距離。然后,杠桿20安裝在扭桿上(如下文進(jìn)一步所述),并通過(guò)對(duì)應(yīng)的連接件3與軌道車(chē)輛主體(未示出)聯(lián)接。軸承允許扭桿10響應(yīng)于主體的滾動(dòng)而繞扭桿的縱軸線Y轉(zhuǎn)動(dòng)足以在兩個(gè)杠桿20之間傳遞扭矩的小角度范圍。參照?qǐng)D2至圖5,在扭桿10的每個(gè)端部11上繞扭桿10的縱軸線形成平滑的、錐形的、截頭圓錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)外表面12。每個(gè)杠桿20設(shè)有插口 21,插口 21限定相應(yīng)錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)表面22。因?yàn)锳RB組件的總長(zhǎng)度必須包含在軌距規(guī)的外殼內(nèi),所以提供具有穿過(guò)杠桿中的插口向外延伸以便于組裝的螺紋軸節(jié)或類(lèi)似部分的扭桿是 不切實(shí)際的。因此,每個(gè)端部11還設(shè)有螺紋孔15,螺紋孔15在扭桿的軸向端面14處開(kāi)放,并便于張拉狀態(tài)下頂力(jackforce)對(duì)扭桿的反作用,如下面所述的那樣。內(nèi)螺紋壓力流體注入端口 23形成于杠桿中并且在其內(nèi)端與壓力流體排出槽連通,壓力流體排出槽形成于轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)表面22中并包括第一環(huán)形部24以及兩個(gè)較淺的螺旋部13,第一環(huán)形部24繞插口周向延伸。螺旋部13與槽24連通并優(yōu)選地在相反的方向延伸摩擦界面12’的總軸向長(zhǎng)度L的至少65%、更優(yōu)選地約75%,摩擦界面12’限定在如圖I、圖2、圖3和圖5所示的最終(組裝)位置中的協(xié)作的表面12與22之間。在轉(zhuǎn)向架框架I中安裝扭桿10之后,各個(gè)接觸表面12、22稍涂有非腐蝕性壓力流體,適當(dāng)?shù)赝坑谢诜栏偷陌惭b流體諸如LHMF300,其在20° C時(shí)具有300mm2/S的粘度并且可從荷蘭的Nieuwegein的SKF (RTM)維護(hù)產(chǎn)品購(gòu)得。杠桿通過(guò)使用對(duì)齊工具布置在正確的角位置,然后使用軟頭槌通過(guò)手動(dòng)用力被盡可能地驅(qū)動(dòng)到扭桿上,使得扭桿的端部11以摩擦錐形配合關(guān)系接合在插口 21中,這限定了杠桿的初始位置(如圖4所示)。然后,指示表35布置在任何合適的位置以感測(cè)杠桿20相對(duì)于扭桿10的位置,在初始位置調(diào)零,在圖4中由扭桿的軸向端面14與杠桿的鄰近軸向端面25之間的初始距離
Cl1表不。然后,適當(dāng)?shù)厥?0mm直徑螺栓30的螺紋張力構(gòu)件接合在孔15中,中空液壓千斤頂31布置在外板33與內(nèi)板34之間,外板33與螺栓頭的支承表面接合,內(nèi)板34支承在杠桿20上。千斤頂?shù)囊簤罕?2被致動(dòng),使得千斤頂伸展,將杠桿從初始位置在扭桿上擠壓第一軸向行進(jìn)距離,該距離適合地為約2. 5mm,從而在接觸表面12、22之間發(fā)展足夠的界面壓力來(lái)產(chǎn)生足夠的邊緣壓力,提供密封以在接觸表面之間注入加壓的潤(rùn)滑膜。高壓手動(dòng)操作的液壓泵36 (適合的可從SKF (RTM)(上述)獲取的模型TMJE-400)與注入端口 23連接并運(yùn)行以在約70N/mm2的典型初始?jí)毫ο缕仁箟毫α黧w37進(jìn)入表面12、22之間的界面,同時(shí)保持千斤頂中的壓力。然后,千斤頂和泵36同時(shí)運(yùn)行以進(jìn)一步在扭桿上擠壓杠桿,流體37的壓力逐漸增加,典型地達(dá)到約300N/mm2,直到杠桿到達(dá)其最終組裝位置,組裝位置通過(guò)從初始位置行進(jìn)預(yù)定軸向距離(例如IOmm)來(lái)限定,如指示表所指示的以及在圖中由Cl1 (圖4)與相應(yīng)的距離d2 (圖3)之間的差值所表示的。預(yù)定的軸向行進(jìn)距離通過(guò)計(jì)算和測(cè)試來(lái)確定以在兩個(gè)部件之間產(chǎn)生所需的干擾壓力。在實(shí)踐中,可方便地用已知厚度的墊片代替指不表來(lái)確定兩個(gè)部分的相對(duì)軸向位移。然后,泵36被解壓,允許壓力流體通過(guò)排出槽13、24和注入端口 23從對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)表面之間流出約10分鐘,在此之后,千斤頂31被移除,優(yōu)選地,類(lèi)似的螺栓30’重新裝配有固位板38作為安全措施。上述注油維形配合組裝方法(oil injection taper fit assembly method)與常用于在軸上組裝轉(zhuǎn)動(dòng)部件(諸如火車(chē)車(chē)輪和軸承)的傳統(tǒng)的注油錐形配合組裝方法相類(lèi)似。 在平滑錐形的接觸表面之間存在的潤(rùn)滑壓力流體使這樣的聯(lián)接不能傳遞在扭桿組件且特 別在ARB組件中生成的相對(duì)較重且相對(duì)較快波動(dòng)和反向的扭矩。然而,申請(qǐng)人意外發(fā)現(xiàn),通過(guò)形成具有非常緊公差的協(xié)作的錐形表面來(lái)提供表面之間的盡可能均勻的干擾壓力,通過(guò)在匹配的表面之間提供壓力流體排出槽以及通過(guò)采取組裝程序,其中最終位置通過(guò)從錐形接觸表面的初始位置行進(jìn)預(yù)定距離來(lái)限定,可在兩個(gè)部件之間的充分接觸面積上發(fā)展足夠的摩擦力來(lái)傳遞尤其是ARB組件中所遇到的極大的扭矩(對(duì)于75mm直徑的軸而言為約20-25kNm)而不會(huì)滑動(dòng)。優(yōu)選地,排出槽延伸界面12’的軸向長(zhǎng)度的至少65%,更優(yōu)選地約75%,并被布置成多個(gè)分隔的部分,多個(gè)分隔的部分分布在界面上從而在槽的軸向方向上幾乎遍布界面上的所有點(diǎn)。這通過(guò)形成螺旋地繞插口的圓周的槽方便地實(shí)現(xiàn),從而形成多個(gè)分隔的螺旋圈(如圖所示)??商鎿Q地,例如,多個(gè)平行的軸向槽可連接在一起并繞插口的圓周分隔,或多個(gè)平行的環(huán)形槽可連接在一起并沿插口的軸向長(zhǎng)度分隔。申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)這有利地允許壓力流體迅速且完全排出足以使兩個(gè)表面12、22之間發(fā)展足夠的摩擦力來(lái)允許在注入泵解壓之后僅10分鐘千斤頂被安全地移除,而不存在杠桿彈離扭桿的任何風(fēng)險(xiǎn)。然后,聯(lián)接可被交付使用,盡管在實(shí)踐中不多于3小時(shí)的進(jìn)一步延遲是謹(jǐn)慎的以確保在界面處實(shí)現(xiàn)全部摩擦力。各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面優(yōu)選地形成有I : 30與I : 80之間更優(yōu)選地約為I : 50的錐形,這有利地允許通過(guò)容易獲取的手動(dòng)操作的中空千斤頂在高壓潤(rùn)滑下的兩個(gè)部件之間的相對(duì)軸向位移的實(shí)際范圍內(nèi)生成必要的干擾壓力。這提供了非常方便的組裝方法,其適合用于軌道維修廠中在轉(zhuǎn)向架中就位的扭桿。各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面被制造成使直徑公差不大于0. 030mm (ISO公差等級(jí)IT7)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),將這些表面制造成使直徑公差小于0. 019mm (ISO公差等級(jí)IT6)是極其困難的。申請(qǐng)人:已發(fā)現(xiàn),通過(guò)根據(jù)上述傳統(tǒng)的注油錐形配合組裝方法組裝兩個(gè)部分得到了不穩(wěn)定的組件,其中組裝位置由兩個(gè)部分的相對(duì)位置限定(例如通過(guò)位于軸和分別車(chē)輪或軸承上的兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的參考表面的對(duì)齊或之間的預(yù)定分離來(lái)確定),其中,由于公差范圍內(nèi)的不同組件的各個(gè)部分之間的干擾壓力的變化導(dǎo)致杠桿可在重扭矩下滑動(dòng)。
因此,根據(jù)新穎的方法,杠桿與扭桿的最終(組裝)相對(duì)位置通過(guò)如上所述參照初始位置確定,其中,初始位置由兩個(gè)部分被手動(dòng)接合至相對(duì)位置來(lái)限定,相對(duì)位置依賴(lài)于兩個(gè)對(duì)應(yīng)的接觸表面的每個(gè)中實(shí)現(xiàn)的實(shí)際的直徑、錐形角度和軸向位置,因此,在不同的組件之間是可變化的。已發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的錐形和公差范圍導(dǎo)致不同組件之間杠桿在扭桿的縱軸線Y上的位置變化,該變化方便地測(cè)量為初始位置中的距離Cl1或組裝位置中的d2的變化,其中對(duì)于Cl1至少為+/-2. Omm且(包括預(yù)定的軸向行進(jìn)距離中的另外的公差)對(duì)于d2至少為+/-2. 5mm。在實(shí)踐中,當(dāng)一個(gè)表面被形成為IT6且另一個(gè)被形成為IT7時(shí),在距離d2中實(shí)現(xiàn)+/-4_的公差,導(dǎo)致在包括一對(duì)杠桿的ARB組件的整個(gè)軸向長(zhǎng)度中的通常為+/-8_的公差,其被連接件3和與ARB組件協(xié)作的其它傳統(tǒng)部件所容許。如上所述,組件可通過(guò)首先重新安裝千斤頂31和泵36進(jìn)行拆卸。然后,操作泵以在匹配的表面之間注入壓力流體,可選地更粘的卸裝流體諸如可從SKF (RTM)(上述)獲取的LHDF900,杠桿中的箍應(yīng)力導(dǎo)致兩個(gè)部件彈離,該運(yùn)動(dòng)由千斤頂安全地控制。申請(qǐng)人:還發(fā)現(xiàn),如果孔15延伸基本小于界面12’的軸向長(zhǎng)度L (圖3),則兩個(gè)部件的分離意外地難以實(shí)現(xiàn)。這被認(rèn)為是由于扭桿的端部11的中空部分與實(shí)心部分之間的彈性的變化并且因此由于匹配的表面之間的界面12’處實(shí)現(xiàn)的干擾壓力的變化,在孔的端部之外的扭桿的實(shí)心部分的壓力與扭桿的中空部分相比不成比例地高???5(無(wú)需使其整個(gè)長(zhǎng)度具有螺紋)因此優(yōu)選地如圖所示地延伸至少界面12’的軸向長(zhǎng)度(即,其優(yōu)選地完全延伸通過(guò)形成限定界面的表面的扭桿部分),這被認(rèn)為盡可能地實(shí)現(xiàn)了匹配的表面12、22之間的整個(gè)界面上的均勻的干擾壓力并有利地允許簡(jiǎn)單的拆卸??偠灾瑑?yōu)選的重載扭桿組件、特別是用于軌道車(chē)輛的防傾桿組件包括杠桿,通過(guò)注油錐形配合安裝在扭桿上;協(xié)作表面,具有排出槽并且優(yōu)選地被形成為117或更好的公差,其中,最終的組裝位置通過(guò)杠桿從由兩個(gè)部分的手動(dòng)接合限定的初始位置開(kāi)始的預(yù)定軸向位移來(lái)確定。新穎的組件可適合于其它應(yīng)用,其中重的波動(dòng)負(fù)載必須從扭桿傳遞至杠桿或在布置在扭桿的各個(gè)端部的一對(duì)杠桿之間傳遞。在可替換的實(shí)施方式中,杠桿不需要為短的、直的臂,而可以是將扭矩傳遞至扭桿的任何構(gòu)件。壓力流體排出槽可設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)表面與轉(zhuǎn)動(dòng)外表面中,并可被布置成在杠桿的初始位置與組裝位置之間的所有位置中都連通,從而除了在將其組裝之后排出壓力流體之外,還幫助(如示出的實(shí)施方式中的槽的作用)在組裝及拆卸期間分配壓力流體。在較不優(yōu)選的實(shí)施方式中,壓力流體注入端口可設(shè)置在扭桿中而不是杠桿中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解,可在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行許多其它修改。
權(quán)利要求
1.可拆卸的扭桿組件,包括扭桿和至少一個(gè)杠桿, 所述扭桿具有在其端部形成的錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)外表面, 所述杠桿具有插口,所述插口限定錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)表面, 在組裝位置中所述插口適于接納所述扭桿的所述端部,其中,各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面以摩擦錐形配合關(guān)系協(xié)作以限定轉(zhuǎn)動(dòng)表面之間的界面, 所述扭桿的所述端部具有在其軸向端面開(kāi)放的螺紋孔, 所述組件包括壓力流體注入端口,在所述組裝位置中所述壓力流體注入端口適于將壓力流體傳送至所述界面, 所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面中的至少一個(gè)具有壓力流體排出槽,在所述組裝位置中所述排出槽與所述注入端口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可拆卸的扭桿組件,其中,所述排出槽在所述組裝位置中延伸所述界面的軸向長(zhǎng)度的至少65%,并被布置成多個(gè)分隔的部分,所述分隔的部分分布在所述界面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可拆卸的扭桿組件,其中,所述螺紋孔延伸所述界面的至少軸向長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可拆卸的扭桿組件,其中,所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面具有I: 30到I 80之間的錐形,所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面具有不小于0.019mm且不大于0.030mm的直徑公差,所述杠桿的組裝位置在所述扭桿的縱軸線上設(shè)有至少+/-2. 5mm的公差。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可拆卸的扭桿組件,其中,所述組件被布置成軌道車(chē)輛中的防傾桿組件。
6.組裝扭桿組件的方法,包括以下步驟 a)提供扭桿和至少一個(gè)杠桿; b)在所述扭桿的端部形成錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)外表面; c)將所述杠桿設(shè)有插口,所述插口限定錐形的轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)表面; d)形成在所述扭桿的所述端部的軸向端面開(kāi)放的螺紋孔; e)提供壓力流體注入端口,所述壓力流體注入端口與各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面中的一個(gè)連通; f)將所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面中的至少一個(gè)設(shè)有壓力流體排出槽,其中,在所述組件的組裝位置中所述槽與所述注入端口連通; g)將所述杠桿驅(qū)動(dòng)到所述扭桿上使得所述扭桿的所述端部以摩擦錐形配合關(guān)系接合在所述插口中以限定所述杠桿相對(duì)于所述扭桿的初始位置; h)在所述孔中接合張力構(gòu)件并在所述張力構(gòu)件與所述杠桿之間布置千斤頂; i)使所述千斤頂伸展以在所述扭桿上將所述杠桿擠壓第一軸向行進(jìn)距離; j)迫使壓力流體經(jīng)過(guò)所述注入端口而位于所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面之間; k)使所述千斤頂伸展以在所述扭桿上將所述杠桿擠壓第二軸向行進(jìn)距離至組裝位置,其中,所述組裝位置與所述初始位置相隔預(yù)定軸向距離; I)允許所述壓力流體通過(guò)所述排出槽和所述注入端口從所述各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)表面之間離開(kāi);以及 m)移除所述千斤頂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中,所述扭桿組件被布置成軌道車(chē)輛中的防傾桿組件,在所述杠桿被驅(qū)動(dòng)到所述扭桿上之前所述扭桿穿過(guò)所述軌道車(chē)輛的轉(zhuǎn)向架中的孔。
8.基本參照附圖描述的可拆卸的扭桿組件。
9.基本參照附圖描述的方法。
全文摘要
重載扭桿組件、特別是用于軌道車(chē)輛的防傾桿組件,包括杠桿,通過(guò)注油錐形配合安裝在扭桿上;協(xié)作表面,具有排出槽并且優(yōu)選地被形成為IT7或更好的公差,其中,最終組裝位置通過(guò)杠桿從由兩個(gè)部分的手動(dòng)接合限定的初始位置開(kāi)始的預(yù)定軸向位移來(lái)確定。
文檔編號(hào)B61F5/24GK102712325SQ201080051496
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者保羅·布特里爾, 鄧肯·吉爾馬丁 申請(qǐng)人:巴姆邦德?tīng)栠\(yùn)輸有限公司