[发明专利]一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置及其实现变刚度的方法

说明书

一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置及其实现变刚度的方法，将扭杆装置的至少一个扭转臂组件设置为活动臂组件，活动臂组件包括活动臂、轴承和止挡，轴承和止挡套设在扭杆轴外侧，活动臂套设在轴承和止挡外侧，且轴承与扭杆轴之间光滑接触，扭杆轴与止挡相接触的外侧周设有外花键，止挡内侧设有内花键，并且所述外花键的齿槽角大于所述内花键的齿厚角，所述内花键的齿槽角大于所述外花键的齿厚角，通过轴承与扭杆轴之间的光滑转动和花键内的空程来实现变刚度。本发明的抗侧滚扭杆装置可在直扭杆装置上实现变刚度，扩大了变刚度抗侧滚扭杆装置的应用范围，且实现变刚度部分的结构简单紧凑，与常规抗侧滚扭杆装置相比，需要增加的空间很小。

技术领域

本发明涉及一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置及其实现变刚度的方法，属于轨道交通技术领域范围。

背景技术

轨道车辆安装抗侧滚扭杆装置的目的是补偿因使用空气弹簧而导致车辆侧滚刚度的不足，防止车辆在过弯道或者遇到横向大风时，过度倾斜而超出线界，保证轨道车辆的安全。但普通的抗侧滚扭杆装置同时会带来一些不利影响，比如使车体侧滚刚度增大，车体的侧滚振动加速度增大，车体总是发生振动，影响舒适度性。理想的技术方案是，当车辆不过弯道或未遭遇横向大风时，即车体侧滚角较小时，抗侧滚扭杆装置不发生作用或者说侧滚刚度极小，以消除抗侧滚扭杆装置的不利影响。

如本申请人之前申请的申请号CN202010844523.X，名称为“主动控制型可变刚度的抗侧滚扭杆装置及其变刚度方法”的发明专利申请，通过改变转向架与车体之间的有效臂长来实现扭杆装置的变刚度，但此结构需增加额外的液压缸系统来调节有效臂的长度，结构复杂，成本高，且维护较困难。又如申请号CN201910806273.8，名称为“一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置及实现可变刚度的方法”的发明专利，通过将与车体连接的支撑座组件内的绞架与支撑球铰一起在座架内垂向滑移来实现扭杆装置的变刚度，但此结构中的扭杆为弯扭杆，应用场合有限，且支撑座组件结构非常复杂，滑道的防水防尘问题很难解决，可靠性不高，安装难度大，同时弯扭杆杆体在支撑座组件中由刚度较小的钢弹簧支撑，约束小，振动(上下晃动)非常明显，有异响。

发明内容

本发明针对当前变刚度抗侧滚扭杆装置结构复杂、应用场所受限的问题，提出了一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置及其实现变刚度的方法，在直扭杆装置上采用较简单的结构就能实现变刚度，提高了可靠性，扩大了适用范围。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种刚度可变的抗侧滚扭杆装置，包括扭杆轴和分别设置在扭杆轴两端处的两个扭转臂组件和两个支撑座组件，两个扭转臂组件分别各连接一个垂向连杆，其中至少一个扭转臂组件为活动臂组件，活动臂组件包括活动臂、轴承和止挡，轴承和止挡套设在扭杆轴外侧，活动臂套设在轴承和止挡外侧，且轴承与扭杆轴之间光滑接触，扭杆轴与止挡相接触的外侧周设有外花键，止挡内侧设有内花键，并且所述外花键的齿槽角大于所述内花键的齿厚角，所述内花键的齿槽角大于所述外花键的齿厚角。

进一步地，扭杆轴靠近外花键位置处的外径小于外花键的齿根圆直径，轴承内周面和位于花键侧的端面处靠近内周面的部分均与扭杆轴光滑接触。

进一步地，轴承与活动臂接触处的外端面设有挡板，通过挡板将轴承与活动臂连接成整体。

进一步地，扭杆轴外花键的齿厚角与止挡内花键的齿厚角相等，扭杆轴外花键的齿槽角与止挡内花键的齿槽角相等。

进一步地，当抗侧滚扭杆装置在车体侧滚角0～θ范围内不提供大刚度时，扭杆轴外花键齿侧与止挡内花键齿侧之间的空程角Δ的大小为：

其中L为垂向连杆间距，l为垂向连杆到扭杆轴的距离；扭杆轴外花键的齿厚角α1和止挡内花键的齿厚角α2之间的关系为：

其中n为花键齿数；扭杆轴外花键的齿槽角β1和止挡内花键的齿槽角β2之间的关系为：

进一步地，止挡与活动臂通过橡胶硫化结合。