阅读说明：本技术 一种带板式刚度调节结构的复合连接车钩 (Composite connection coupler with plate type rigidity adjusting structure ) 是由 柳禄泱 刘文松 林胜 董永 曾慧 于 2020-04-20 设计创作，主要内容包括：一种带板式刚度调节结构的复合连接车钩,复合连接车钩包括前车钩、后车钩、橡胶关节和金属关节,橡胶关节安装在前车钩中,金属关节安装在橡胶关节中,金属关节中设置有销轴,后车钩铰接在所述的销轴上。橡胶关节包括端板、中间隔板和橡胶体,中间隔板包括竖隔板和横隔板,且竖隔板和横隔板一体成型,在横隔板的上方和下方都设置有端板,横隔板与端板之间通过橡胶体硫化成一个整体。辅助环内壁与中间板组成存在间隙,在间隙消失前产品提供小刚度的性能,便于车辆正常运行。当车辆启动制动时,间隙消失,提供大刚度。车辆挂钩时,间隙消失,能够承受冲击载荷。(The composite connection coupler with the plate type rigidity adjusting structure comprises a front coupler, a rear coupler, a rubber joint and a metal joint, wherein the rubber joint is arranged in the front coupler, the metal joint is arranged in the rubber joint, a pin shaft is arranged in the metal joint, and the rear coupler is hinged on the pin shaft. The rubber joint comprises an end plate, an intermediate diaphragm and a rubber body, the intermediate diaphragm comprises a vertical diaphragm and a transverse diaphragm which are integrally formed, the end plate is arranged above and below the transverse diaphragm, and the transverse diaphragm and the end plate are vulcanized into a whole through the rubber body. The inner wall of the auxiliary ring and the middle plate form a gap, and a product has low rigidity before the gap disappears, so that the vehicle can normally run conveniently. When the vehicle starts to brake, the gap disappears, providing a large stiffness. When the vehicle is hooked, the gap disappears, and the impact load can be borne.)

一种带板式刚度调节结构的复合连接车钩

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及轨道车辆中相邻的两节车厢之间车钩内的一种刚度调节车钩。

背景技术

目前铁路机车制造过程中，相邻的两节车厢之间广泛采用车钩连接，车钩作为车辆的关键部件，其对车辆的动力学性能和运行品质有着重要的影响。随着铁路提速、重载战略的实施，车钩因缺少变刚度，因橡胶部件的疲劳损坏而影响机车运行性能的故障逐渐增多，机车运行的稳定性变差，给行车安全造成了隐患。

目前的车钩有的是刚性连接，缓冲性能很差。也有的车钩具有缓冲结构，但在刚度调节方面较单一，缺少变刚度，难以满足车辆在大载荷下，以较小的刚度启动具备良好的缓冲性能；而紧急刹车或转弯时能产生变刚度，从而大幅度增加车钩处的刚度，确保车辆的稳定性能。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：申请号为201910323609.5，名称为“一种齿轨牵引列车的连挂装置”的发明公开了一种齿轨牵引列车的连挂装置，解决现有技术传统车钩不能传递垂向力导致车钩会被压坏或脱落从而失去连挂作用；以及低地板铰承受载荷量小不能胜任齿轨牵引功能旅游观光列车之间牵引连挂的问题。本发明包括左构架、右构架和轴球连接件；轴球连接件包括牵引轴和连接转动球，左构架突出有左构架连接段，左构架连接段设球铰接件，连接转动球铰接于球铰接件内，右构架突出有右构架连接段，右构架连接段设牵引轴套接件，牵引轴的两端分别套接在两个牵引轴套接件内。本发明制造成本低，能同时传递纵向力和垂向力，承受垂向最大载荷量为250kN，可适用于一节车质量达50吨的齿轨牵引功能旅游观光列车中，还能有效降低使用成本。

申请号为CN201110326801.3，名称为“密接式车钩安装及缓冲装置”的发明公开了一种密接式车钩安装及缓冲装置，包括安装座组成、托板、传动杆、传动销、橡胶关节轴承、减震橡胶、连接销、高度调节螺母，所述安装座组成上设有平行的两个安装板，安装板、传动杆和托板通过传动销连接，传动销与托板之间形成转动副，高度调节螺母可调节托板的高度，传动杆位于两个安装板之间，且传动销与传动杆之间设置橡胶关节轴承形成转动副，传动杆与托板之间还连接有连接销，连接销上套接减震橡胶。此发明结构简单，制造容易，成本低廉，安装方便，可靠灵活，适用于需要安装多套车钩的机车车辆，满足一般地铁调车机车救援地铁车辆的连挂性能要求。

上述专利虽然也都涉及到车钩中的缓冲结构，但其结构都不是通过板式的圆环状像胶体来调节径向方向的刚度的结构及调节径向刚度，也不是将金属关节安装在橡胶关节中，组装成复合关节，使得复合关节能灵活的大角度转动，且在径向上能通过圆环状的像胶体来调节径向方向的刚度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何让复合关节提供大角度偏转的同时，还能满足车辆小刚度启动和大刚度制动的动力学性能要求。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种带板式刚度调节结构的复合连接车钩，复合连接车钩包括前车钩、后车钩、橡胶关节和金属关节，橡胶关节安装在前车钩中，金属关节安装在橡胶关节中，金属关节中设置有销轴，后车钩铰接在所述的销轴上。

优选的，橡胶关节包括端板、中间隔板和橡胶体，中间隔板包括竖隔板和横隔板，且竖隔板和横隔板一体成型，在横隔板的上方和下方都设置有端板，横隔板与端板之间通过橡胶体硫化成一个整体。

优选的，竖隔板外侧与端板之间留有间隙，在竖隔板中间开有贯通竖隔板的隔板通孔，金属关节安装在隔板通孔中。

优选的，橡胶关节还包括辅助环，辅助环设置在上端板与下端板之间，且辅助环还设置在横隔板的外侧，辅助环与横隔板之间留有间隙，辅助环为分瓣式结构。

优选的，金属关节包括关节外圈、关节内圈和销轴，关节外圈套在关节内圈上，关节内圈的中间开有贯通关节内圈的内圈通孔，销轴嵌在所述的内圈通孔中。

优选的，横隔板的上方的端板为上端板，横隔板的下方的端板为下端板，上端板和下端板都为空心的圆环；橡胶体包括上橡胶体和下橡胶体，上橡胶体和下橡胶体都为空心的圆环；横隔板与端板之间通过橡胶体硫化成一个整体是指：横隔板与上端板通过上橡胶体硫化在一起，横隔板与下端板通过下橡胶体硫化在一起。

优选的，前车钩包括前钩体和前钩底板，前钩底板无缝连接在前钩体的下方，前钩体上开有贯通前钩体的前钩空腔，前钩底板上开有贯通前钩底板的前底板孔，且在径向方向前底板孔的尺寸小于前钩空腔。

优选的，复合连接车钩还包括压板，压板中间开有贯通压板的板体通孔，橡胶关节过盈配合安装在前钩空腔中，压板盖合在橡胶关节上方，螺栓穿过压板和前钩体将橡胶关节压紧在前钩空腔中。

优选的，后车钩包括后钩体和后钩端板，后钩体的一侧开有贯通后钩体的后钩板孔，从而使后钩板孔的上方和下方都形成有后钩端板，在所述的上方和下方的后钩端板的外侧都开有贯通后钩端板的轴安装孔。

优选的，金属关节中设置有销轴，销轴包括耳板和轴体，耳板一体成型在轴体的上端，轴体的下端开有通孔；销轴从上到下依次穿过上方后钩端板的轴安装孔、板体通孔、内圈通孔和下方后钩端板的轴安装孔；并用开口销穿过轴体的下端的通孔，从而将后车钩铰接在金属关节的销轴上。

本发明的有益技术效果是：辅助环内壁与中间板组成存在间隙，在间隙消失前产品提供小刚度的性能，便于车辆正常运行。当车辆启动制动时，间隙消失，提供大刚度。车辆挂钩时，间隙消失，能够承受冲击载荷。垂向方向，能够承受大载荷，能够保持车体的平稳性，并且在极端时支撑整个车体的重量。采用上下对称结构，有利于产品能够两节编组上下载荷的波动。

复合关节中设置金属关节，能让车辆的径向和轴向承载能力大，偏扭刚度小，金属关节，采用过盈压装，可以提升产品过曲线的能力，适应车体的浮动，匹配更好的车辆动力学性能。既能满足径向和轴向的需求，又能提供偏扭刚度小的性能，有利于车辆过小曲线能力。

且当车体上下浮动时，由金属关节提供无障碍偏转角度，当过曲线时，金属关节能够提供无障碍的转动，当车辆启动制动和挂车时，可以提供大的载荷，当正常运行时，橡胶能够提供小的刚度，舒适性更好。垂向方向载荷可以提供很大。该复合关节可以提供更好的动力学要求，脱轨系数更低，小曲线上运行，可以减缓轮对和钢轨的磨耗。

附图说明

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为图1中去除后车钩和销轴的结构示意图；

图3为图1中去除后车钩和金属关节的结构示意图；

图4为图2中去除前车钩和压板的结构示意图；

图5为实施例一中橡胶关节的结构示意图；

图6为实施例一中前车钩的结构示意图；

图7为实施例一中压板的结构示意图；

图8为实施例一中金属关节的结构示意图；

图9为实施例一中后车钩的结构示意图；

图中：1橡胶关节、11上端板、12下端板、13上橡胶体、14下橡胶体、15竖隔板、16横隔板、17隔板通孔、18辅助环、21关节外圈、22关节内圈、221内圈通孔、23销轴、231耳板、232轴体、24开口销、31前车钩、311前钩体、312前钩底板、313前钩空腔、314前底板孔、32后车钩、321后钩体、322后钩端板、323后钩板孔、324轴安装孔、33压板、331板体通孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1、图2和图3所示，复合连接车钩包括前车钩31、后车钩32、橡胶关节1、金属关节和压板33。将金属关节安装在橡胶关节1中，组装成复合关节。再将复合关节安装在前车钩31中，并用压板33压紧，然后将后车钩32铰接在金属关节的销轴23上，组装成复合连接车钩。

如图1、图4和图5所示，橡胶关节1包括端板、中间隔板、橡胶体和辅助环18。而中间隔板包括竖隔板15和横隔板16，在竖隔板15中间开有贯通竖隔板15的隔板通孔17，使得竖隔板15为空心圆管状。横隔板16一体成型在竖隔板15的外侧，横隔板16为空心的圆环状。将中间隔板沿垂向方向剖开时，其剖面为两个横向的且相对分布的T字形剖面。

在横隔板16的上方设置有上端板11，在横隔板16与上端板11之间通过上橡胶体13硫化成一个整体。在横隔板16的下方设置有下端板12，在横隔板16与下端板12之间通过下橡胶体14硫化成一个整体。其中，上端板11、上橡胶体13、下端板12和下橡胶体14都是空心的圆环状，且上端板11、上橡胶体13、下端板12和下橡胶体14都与竖隔板15之间保留有一定间距的间隙S1，而横隔板16穿过所述的间隙S1，且横隔板16将所述的间隙分隔成上、下两个空心的圆环状间隙S1。

辅助环18设置在上端板11与下端板12之间，且辅助环18还设置在横隔板16的外侧，为了方便辅助的装配，辅助环18不宜设置成一个环状整体。本实施例中，辅助环18可以由弹性材料制成，辅助环18也可以是橡胶和金属硫化在一起，其中橡胶设置在辅助环18内侧，金属设置在辅助环18外侧。辅助环18为分瓣式结构，且辅助环18的瓣数为2瓣，所述2瓣辅助环18相顶在上端板11与下端板12之间，使得辅助环18在径向方向上总与横隔板16之间保留有一定间距的间隙S2。本实施例中，辅助环18与横隔板16之间的间隙S2要稍小于或等于上端板11和下端板12与横隔板16之间的间隙。且辅助环18与横隔板16之间的间隙S2还小于上端板11和下端板12与竖隔板15之间的间隙S1。

如图6、图7和图9所示，前车钩31包括前钩体311和前钩底板312，前钩底板312无缝连接在前钩体311的下方，前钩体311上开有贯通前钩体311的前钩空腔313，前钩底板312上开有贯通前钩底板312的前底板孔314，且在径向方向前底板孔314的尺寸小于前钩空腔313。压板33中间开有贯通压板33的板体通孔331。

后车钩32包括后钩体321和后钩端板322，后钩体321的一侧开有贯通后钩体321的后钩板孔323，从而使后钩板孔323的上方和下方都形成有后钩端板322，在所述的上方和下方的后钩端板322的外侧都开有贯通后钩端板322的轴安装孔324。

如图8所示，金属关节包括关节外圈21、关节内圈22和销轴23，关节外圈21套在关节内圈22上，关节内圈22的中间开有贯通关节内圈22的内圈通孔221，销轴23以过盈配合的方式安装在所述的内圈通孔221中。销轴23包括耳板231和轴体232，耳板231一体成型在轴体232的上端，轴体232的下端开有通孔，开口销24穿过轴体232的下端的通孔。关节内圈22的外侧表面为球面，关节外圈21的内侧表面为与关节内圈22的外侧表面相匹配的球面，使得销轴23转动时能带动关节内圈22相对于关节外圈21转动。

如图1至图9所示，复合连接车钩的具体安装过程如下：将端板、中间隔板和橡胶体硫化成一个整体，并装配好辅助环18后就组装成了橡胶关节1。将金属关节的关节内圈22和关节外圈21一起过盈配合安装在竖隔板15的隔板通孔17中，就能将金属关节和橡胶关节1组合成一个复合关节。然后将复合关节以过盈配合的方式安装在前车钩31内，使辅助环18、上端板11和下端板12的外侧与前车钩31的内侧都相顶。再接着将压板33盖合在橡胶关节1上方，螺栓穿过压板33和前钩体311将橡胶关节1压紧在前钩空腔313中。最后将销轴23从上到下依次穿过上方后钩端板322的轴安装孔324、板体通孔331、内圈通孔221和下方后钩端板322的轴安装孔324，并用开口销24穿过轴体232的下端的通孔，从而将后车钩32铰接在金属关节的销轴23上。至此，前车钩31、橡胶关节1、金属关节和后车钩32依次连接成了复合连接车钩。

本实施例的复合关节中的金属关节主要提供轴向的大角度偏转能力和很小的偏转刚度，而复合关节中的橡胶关节1则主要提供良好的径向缓冲性能和较小的径向刚度。例如：将本实施例的复合连接车钩的前车钩31与一个车厢连接，后车钩32与另一个车厢连接，车辆在转弯时，两个车钩会发生相对转动，由于复合关节中有金属关节，因此，车辆能很好的小半径转弯。而当车辆在大载荷下进行启动和制动的过程中，复合关节中的橡胶关节1能提供良好的缓冲性能。

具体来说，当将后面车厢的车钩铰接在销轴23上，而复合关节安装在前面车厢的车钩内，辆在大载荷下紧急制动时橡胶关节1提供的良好的缓冲性能是通过下述原理来实现的：由于惯性的作用后面车厢会通过后车钩32向前推动销轴23，使得金属关节向前推动中间隔板。而此时，由于辅助环18、上端板11和下端板12的外侧与前面车厢的前车钩31的内侧都相顶，因此，金属关节会相对于橡胶关节1在径向方向产生相对运动。相对运动时，首先会是上橡胶体13和下橡胶体14产生剪切形变提供阻尼力，起到缓冲的作用。随着金属关节相对于橡胶关节1进一步运动，横隔板16的外侧会与辅助环18相顶，由于辅助环18由弹性材料制成，因此，横隔板16向前挤压辅助环18时，辅助环18会产生形变提供阻尼力，进一步起到缓冲的作用。但由于辅助环18与前车钩31的内侧相顶，因此，辅助环18被压缩到一定程度后就难以进一步被压缩，此时，辅助环18会和前车钩31一起形成硬止档功能，使得复合关节产生变刚度，刚度大幅度提升，能阻止金属关节继续相对于橡胶关节1向前运动。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。