[实用新型]一种用于防止扭杆横向窜动的支撑球铰及其支撑球铰装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种抗侧滚扭杆的支撑球铰及其支撑球铰装置，尤其涉及一种用于防止扭杆横向窜动的支撑球铰及其支撑球铰装置。

背景技术

    随着国家经济的发展，目前我国的铁路、地铁及轻轨等轨道交通发展迅速，轨道交通车辆在设计时，其安全性成为一个重要的研究方向。如图1所示，车辆的振动主要有六个方向的自由度：X方向的伸缩振动、Y方向的横摆振动、Z方向的浮沉振动、绕Y轴的点头振动、绕Z轴的摇头振动、绕X轴的侧滚振动。目前的轨道交通车辆转向架均为两级悬挂，抗侧滚扭杆系统用于调节车辆侧滚刚度、控制车辆侧滚振动，以保证车辆的安全运行。

图1为抗侧滚扭杆系统的机构运动图，图中M为车体，E、F为扭杆支承座组成，安装于构架上，A、B、C、D为橡胶球铰或金属关节轴承，可在三个方向转动。由图可见，如果不考虑相对于系统刚度小得多的支承座组成和橡胶关节的影响，当车体相对于转向架发生浮沉振动时，两根连杆同时往一个方向运动，整个装置绕支撑球铰同时转动，扭杆并不承受力或扭矩，故并不影响车体的浮沉振动，同样对除侧滚以外的其它几个运动同样不提供任何附加的力或扭矩。而当车体与构架之间发生绕X轴的相对转动即侧滚时，左右连杆向相反的方向上下运动，通过扭转臂（图中FD、EC）使扭杆发生扭转变形，扭杆由于抗扭弹性而产生抗扭反力矩，这一反力矩作用在垂向连杆上表现为一对大小相等方向相反的垂向力，而这对垂向力作用在车体上就形成了与车体侧滚方向相反的抗侧滚力矩，抗侧滚力矩的作用将阻止车体相对于转向架侧滚角度的增加，从而抑制车辆的侧滚，提高车辆的横向平稳性。

如图2所示，一种现有的抗侧滚扭杆支撑装置包括扭杆1、上半盖2、下半盖3和设置在上半盖2和下半盖3之间的橡胶套4，扭杆1穿过橡胶套4，在扭杆1的一端上设置有转臂5，通过连接螺栓6依次穿过下半盖3和上半盖2拧入到车体构架中从而将扭杆支撑连接在车体构架上。

但是，在实际的工作过程中，扭杆有时会发生沿横向的窜动（沿横向即指当抗侧滚扭杆系统安装好后，沿扭杆的轴向，在图1中即表示为Y向）。

授权公告号为CN103072592A，申请公布日为2013年5月1日的中国发明专利中记载了这种扭杆的横向窜动将带来如下的危害：

1.扭杆轴窜动将使得抗侧滚扭杆装置偏离其初始设计安装位置，如在车辆横摆的同时，复合车体侧滚运动，将急剧增加扭杆轴以及其它抗侧滚扭杆装置零部件的载荷；

2.扭杆轴发生窜动，当横摆运动回复后，通常不能及时复位，即使得抗侧滚扭杆装置组成偏离初始安装位置，后续车辆在任何方向的运动时，抗侧滚扭杆装置零件的载荷均将急剧增加；

3.扭杆轴的反复窜动，将使得扭杆轴与支撑座组件的层状支撑球铰发生频繁摩擦，磨损将使得支撑座组件的层状支撑球铰提前失效；

同时上述专利文献记载了现有的防止扭杆横向窜动的几种结构以及其不足之处，因此，上述专利文献公开了一种设置在轨道交通车辆扭杆轴上的防窜动固定结构，该固定结构为分体式结构，包括：第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件通过配合连接结构相互连接形成环状的卡箍结构，该防窜动结构能够防止抗侧滚扭杆轴在车辆横摆时发生相对支撑座组件的横向窜动。

另外，申请公布号为CN103241257A ，申请公布日为2013年8月14日的中国发明专利公开了一种新型轨道车辆用抗侧滚扭杆横向弹性定位方法，首先在所述支承座与扭转臂的装配端分别开设一个凹槽；然后在支承座与扭转臂之间设置一个弹性推力垫，所述弹性推力垫两端分别卡在所述支承座和扭转臂上的凹槽内，进行横向弹性定位；同时所述弹性推力垫两端分别使用螺栓或销钉固定在所述支承座和扭转臂上，在实现横向弹性定位的同时实现周向定位，保证在扭转和剪切时不产生周向运动。

但是，上述两篇专利文献中记载的防窜动固定结构或横向弹性定位方法都还是需要另外设计安装一个限位部件，这样做的话，一是提高了制造成本，二是安装起来也不是很方便。

综上，如何设计一种扭杆的支撑装置，使其在现有的结构上进行改进，不需额外增加部件，既能达到防止扭杆横向窜动的目的，又降低了制造成本，还便于安装是急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种用于防止扭杆横向窜动的支撑球铰及其支撑球铰装置，其是在现有的结构上进行改进的，不需额外增加部件，其既能达到防止扭杆横向窜动的目的，又降低了制造成本，还便于安装。