1.本发明涉及轨道车辆一系悬挂系统技术领域，更具体地，涉及一种内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧。


背景技术：

2.在轨道车辆转向架中，尤其轨道客车和动车组转向架，为了隔离和降低轮轨间的振动传递到乘客所在的车体内，转向架设有一系悬挂弹簧和二系悬挂弹簧。一系悬挂弹簧按形状和主要材料主要分为钢制螺旋弹簧和金属橡胶锥形簧两种型式，两种弹簧呈圆柱或圆锥形。轨道客车尤其是动车组等要求一系悬挂弹簧静挠度大于50mm，最大动挠度达到近100mm，钢制螺旋弹簧和金属橡胶锥形簧需要很大的安装空间。动车组转向架尤其是动车转向架车轴上要安装驱动装置和制动装置等，横向安装空间有限。
3.内置轴箱体转向架可以有效降低簧下质量，降低轮轨磨耗，有效地降低运营成本。同时，轨道维护成本降低, 维修周期可以渐进地变长。为降低线路和轨道车辆的全寿命周期成本，内置轴箱体转向架是动车组转向架发展的主要方向。内置式转向架相比外置式转向架，横向空间更加有限，传统的一系悬挂系统所采用的螺旋钢弹簧和金属橡胶锥形簧体积大，不适用于内置式转向架的有限空间。
4.专利号为2020221417129，名称为轨道车辆一系悬挂系统用复合材料板弹簧结构的中国实用新型专利，公开了一种由一个碳纤维板弹簧、两个橡胶弹簧和叠层弹簧组成的一系悬挂系统弹簧，碳纤维板弹簧为弓形结构，两个橡胶弹簧分别固连在碳纤维板弹簧的两端，层叠弹簧固连在碳纤维板弹簧的中部，叠层弹簧是由上层金属板、中层-橡胶块和下层金属板通过硫化方式一体成型的弹簧结构。该实用新型专利相对于已有螺旋钢弹簧的一系悬挂系统能够减重80%，还能够为内置式转向架节省更多的横向空间。该技术方案公开的一系悬挂系统弹簧，1、由一块碳纤维板弹簧承受载荷，在满足垂向挠度的情况下，板弹簧应力高；2、该技术方案的橡胶弹簧工况恶劣，可靠性较低，具体为：工作过程中，所述一系悬挂系统弹簧承受垂向载荷，其中板弹簧在受压时会伸长发生纵向位移带动橡胶弹簧剪切变形，即对比文件具体实施方式中所述的“橡胶弹簧2的横纵向刚度比碳纤维板弹簧1的刚度小，用以释放碳纤维板弹簧1的纵向位移”，橡胶弹簧受到的剪切力较大；由于该技术方案中的板弹簧在实际工况中端部会偏转，导致与板弹簧端部相连的橡胶弹簧顶板和橡胶弹簧底板之间无法保持平行，橡胶弹簧有比较大的失稳的风险，而为了降低橡胶弹簧失稳的风险需要大幅增加橡胶弹簧的纵向刚度，这与前文提到释放板弹簧纵向位移需要较小的纵向刚度相矛盾；3、在车辆运行过程中，一系悬挂弹簧存在极限工况，当载荷超过设计极限值时，碳纤维板弹簧容易因为应力过大而出现破坏，不满足实际工况。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构应力低、可靠性较高、满足实际工况的适用于内置轴箱体转向架用的一系悬挂弹簧。
6.一种内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧，包括板弹簧总成和橡胶弹簧，橡胶弹簧固定于板弹簧总成的底部，板弹簧总成与转向架构架固定，橡胶弹簧架设在轴箱之上；所述板弹簧总成包括上板弹簧、下板弹簧和连接上板弹簧和下板弹簧的端部连接件；上板弹簧和下板弹簧之间具有空隙，上板弹簧和下板弹簧的两端分别通过端部连接件连接。
7.本发明所述的内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧安装于转向架和轴箱之间，所述板弹簧总成由上板弹簧和下板弹簧连接而成（两片板弹簧），在同等长度、宽度和总成刚度下，在受到同样大小的载荷时，两片板弹簧相对一片板弹簧的应力较小，在实现相同大动挠度的时候，两片板弹簧的安全系数更高。上板弹簧和下板弹簧之间具有间隙，间隙给板弹簧变形提供空间，保证线性刚度，保证了足够大的垂向动挠度。
8.本发明中橡胶弹簧的作用是阻隔轮轨间大部分的高频振动向上传递到板弹簧上，板弹簧用于实现大挠度，满足转向架动力学性能要求，保证车辆平稳、乘坐舒适。
9.进一步地，所述上板弹簧和下板弹簧对称分布，上板弹簧和下板弹簧分别向相对的方向弯曲形成椭圆形的空隙。
10.进一步地，所述上板弹簧和下板弹簧均采用长度远大于宽度和厚度尺寸的长叶片状结构，所述宽度为长度的1/25～1/4，所述厚度为长度的1/50～1/10。
11.板弹簧长度远大于宽度和厚度尺寸，保证板弹簧具有较小刚度，垂向变形能力大，保证较大的动挠度。
12.进一步地，所述上板弹簧和下板弹簧均为树脂基纤维增强复合材料。
13.上板弹簧和下板弹簧采用树脂基连续纤维增强复合材料，连续纤维增强复合材料具有比强度高、疲劳性能好和安全断裂等优点，可以有效降低板弹簧的重量。
14.进一步地，还包括垂向止挡，垂向止挡位于所述上板弹簧和下板弹簧之间的空隙中，垂向止挡安装于上板弹簧或下板弹簧。
15.垂向止挡的作用是载荷达到设计极限值时，垂向止挡接触到下板弹簧上表面上（安装于下板弹簧时，垂向止挡接触到上板弹簧下表面上），当板弹簧总成变形到最大挠度时阻止板弹簧总成的进一步压缩变形，起到保护板弹簧总成的目的，符合实际工况。
16.进一步地，所述垂向止挡包括相互连接的底座和橡胶，底座和橡胶硫化成一体；垂向止挡与上板弹簧固定时，底座分别与上板弹簧和转向架构架连接。
17.进一步地，所述底座具有容纳上板弹簧的u型容纳腔和连接转向架构架的连接板。
18.进一步地，所述端部连接件由上板弹簧座、下板弹簧座及上板弹簧座和下板弹簧座之间的橡胶层组成，橡胶层包括多层橡胶层一和多层隔板一，橡胶层一和隔板一间隔设置，上板弹簧座、下板弹簧座、橡胶层一和隔板一硫化成一体；上板弹簧座与上板弹簧固定，下板弹簧座与下板弹簧固定，从而将上板弹簧与下板弹簧连接。
19.本发明板弹簧为上下对称布置，在承受垂向载荷时，上板弹簧与下板弹簧两端同时伸长，当上板弹簧与下板弹簧刚度相同时，板弹簧两端伸长量相同，端部连接件不承受纵向剪切力；制造过程中由于各种原因，会导致每片板弹簧的刚度存在偏差，当上板弹簧与下板弹簧刚度不相同时，上下板弹簧间的纵向伸长量也不相同，当上下板弹簧刚度差为10%时，纵向伸长量的差值小于1mm，该变形量完全由端部连接件来实现。本发明端部连接件不仅起连接上板弹簧和下板弹簧的作用，并且在板弹簧承载时消除上下板弹簧间的纵向伸长量差值，并能绕两端部转动，板弹簧总成消除了板弹簧受垂向载荷时，两端伸长量对橡胶弹
簧的影响，橡胶弹簧不再承受板弹簧带来的剪切变形，提高了橡胶弹簧的可靠性。
20.进一步地，所述橡胶弹簧为两个，两个橡胶弹簧通过中间连接板与下板弹簧连接，橡胶弹簧包括多层橡胶层二和多层隔板二，橡胶层二和隔板二间隔设置；橡胶层二、隔板二和中间连接板硫化成一体。
21.进一步地，所述中间连接板上设置有两条相互平行的加强筋，两条加强筋与中间连接板形成的u型槽用于容纳所述下板弹簧；所述下板弹簧上设置有垫板，垫板与两条加强筋固定将下板弹簧紧夹在中间。
22.本发明具有以下有益效果：本发明所述的内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧，所述板弹簧总成包括上板弹簧和下板弹簧，在同刚度同载荷情况下，两片板弹簧相对一片板弹簧的应力较小，在实现相同大动挠度的时候，两片板弹簧的安全系数更高；上板弹簧和下板弹簧之间具有空隙；留有空隙，在垂向受载时，空隙为上板弹簧和下板弹簧的形变留有位置，保证了板弹簧具有良好的弹性性能，具有更大的动挠度。进一步地，设置有垂向止挡，当板弹簧变形到最大挠度时阻止板弹簧的进一步压缩变形，起到保护板弹簧的目的。上板弹簧和下板弹簧通过端部连接件连接，端部连接件由上板弹簧座、下板弹簧座及上板弹簧座和下板弹簧座之间的橡胶层组成，板弹簧在受载时，上板弹簧和下板弹簧均能绕两端的端部连接件转动，端部连接件在板弹簧承载时消除上下板弹簧间的纵向伸长量差值，板弹簧总成消除了板弹簧受垂向载荷时两端伸长量对橡胶弹簧的影响，橡胶弹簧不再承受板弹簧带来的剪切变形，提高了橡胶弹簧的可靠性。橡胶层不需要润滑维护，并且不会发生异响。
23.本发明设置具有两块板弹簧的板弹簧总成，两块板弹簧共同承受垂向载荷，并具有空隙提供良好的静挠度和动挠度；设置垂向止挡，在所述一系悬挂弹簧装置受到较大载荷、超过设计极限值时，垂向止挡起到保护板弹簧总成的目的，提高板弹簧使用寿命，保证板弹簧的性能不受极限载荷的影响；设置具有橡胶层的端部连接件，消除上板弹簧和下板弹簧纵向伸长量差值，释放板弹簧总成的纵向变形，消除板弹簧纵向伸长量对橡胶弹簧的影响。所述板弹簧总成结构简单、紧凑、效果好，在保证结构优良的情况下，具有钢制螺旋弹簧和金属橡胶锥形簧所能达到的线性刚度要求。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧结构示意图。
25.图2是板弹簧总成结构示意图。
26.图3是垂向止挡结构示意图。
27.图4是端部连接件结构示意图。
28.图5是橡胶弹簧结构示意图。
29.1为板弹簧总成，11为上板弹簧，12为下板弹簧，13为端部连接件,131为上板弹簧座，132为下板弹簧座，133为橡胶层一，134为隔板一，14为空隙；2为橡胶弹簧，21为橡胶层二，22为隔板二；3为垂向止挡，31为橡胶，32为u型容纳腔，33为连接板，4为中间连接板，5为加强筋，6为u型槽，7为垫板，8为转向架构架。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
31.实施例1提供一种内置轴箱体内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧，如图1所示，包括板弹簧总成1和橡胶弹簧2，橡胶弹簧2固定于板弹簧形成1的底部，板弹簧总成1与转向架构架固定，橡胶弹簧2架设在轴箱之上；所述板弹簧总成1包括上板弹簧11、下板弹簧12和连接上板弹簧11和下板弹簧12的端部连接件13；上板弹簧11和下板弹簧12之间具有空隙14，上板弹簧11和下板弹簧12的两端分别通过端部连接件13连接。
32.所述上板弹簧11和下板弹簧12对称分布，上板弹簧11和下板弹簧12分别向相对的方向弯曲形成椭圆形的空隙14。
33.所述上板弹簧11和下板弹簧12均采用长度远大于宽度和厚度尺寸的长叶片状结构，长度600mm,宽度80mm，厚度20mm。
34.所述上板弹簧11和下板弹簧12均为树脂基纤维增强复合材料。
35.还包括垂向止挡3，如图1所示，垂向止挡3位于所述上板弹簧11和下板弹簧12之间的空隙14中，垂向止挡3安装于上板弹簧11。
36.如图3所示，所述垂向止挡3包括相互连接的底座和橡胶31，底座和橡胶31硫化成一体；底座分别与上板弹簧11和转向架构架连接。
37.所述底座具有容纳上板弹簧的u型容纳腔32和连接转向架构架的连接板33。连接板33上开有螺孔，连接板33与转向架构架通过螺栓连接。
38.如图4所示，所述端部连接件13由上板弹簧座131、下板弹簧座132及上板弹簧座131和下板弹簧座132之间的橡胶层组成，橡胶层包括多层橡胶层一133和多层隔板一134，橡胶层一133和隔板一134间隔设置，上板弹簧座131、下板弹簧座132、橡胶层一133和隔板一134硫化成一体；上板弹簧座131与上板弹簧11固定，下板弹簧座132与下板弹簧12固定，从而将上板弹簧11与下板弹簧12连接。
39.如图5所示，所述橡胶弹簧2为两个，两个橡胶弹簧2通过中间连接板4与下板弹簧12连接，橡胶弹簧2包括多层橡胶层二21和多层隔板二22，橡胶层二21和隔板二22间隔设置；橡胶层二21、隔板二22和中间连接板4硫化成一体。
40.所述中间连接板4上设置有两条相互平行的加强筋5，两条加强筋5与中间连接板4形成的u型槽6用于容纳所述下板弹簧12；如图1所示，所述下板弹簧12上设置有垫板7，垫板7与两条加强筋5固定将下板弹簧12紧夹在中间。如图1所示，中间连接板4安装于下板弹簧12的中部，在加强筋5上开有螺孔，加强筋5与垫板7通过螺栓连接。
41.本实施例所述的内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧，设置具有两块板弹簧（即上板弹簧11和下板弹簧12）的板弹簧总成1，两块板弹簧共同承受垂向载荷，相对对比文件的一块板弹簧，在同等长度、宽度和总成刚度下，在受到同样大小的载荷时，两片板弹簧相对一片板弹簧的应力较小，在实现相同大动挠度的时候，两片板弹簧的安全系数更高；为保证更大的动挠度，两块板弹簧之间具有空隙14，给变形提供空间。本实施例根据板弹簧的受力情况，如图2所示，上板弹簧11向上弯曲，下板弹簧12向下弯曲，形成一个椭圆形的板弹簧总成1，符合板弹簧的受力特点。为进一步保证更大挠度，所述上板弹簧11和下板弹簧12均采
用长度远大于宽度和厚度尺寸的长叶片状结构。
42.所述垂向止挡3，在载荷达到设计极限值时，垂向止挡3接触到下板弹簧12上表面上，当板弹簧总成1变形到最大挠度时阻止板弹簧总成1的进一步压缩变形，起到保护板弹簧总成1的目的，符合实际工况。
43.所述端部连接件13包括上板弹簧座131、橡胶层和下板弹簧座132。橡胶层包括多层橡胶层一133和多层隔板一134，橡胶层一133和隔板一134间隔设置，隔板一134和橡胶层一133的层数为2～6层，隔板一134和橡胶层一133呈弧形，弧形的朝向可以朝上朝向上板弹簧座131，也可以朝下朝向下板弹簧座132。端部连接件13的作用是在椭圆形板弹簧总成1承载时消除上下板弹簧间的纵向伸长量差值，并能绕两端部转动，使用过程中不用进行润滑维护并且无异响。板弹簧在受压缩力时，端部会有相对转动，弧形隔板一134和橡胶层一133转动刚度较小，更利于端部转动变形。
44.所述上板弹簧11和下板弹簧12均为树脂基纤维增强复合材料，连续纤维增强复合材料具有比强度高、疲劳性能好和安全断裂等优点，可以有效降低板弹簧的重量。上板弹簧11和下板弹簧12结构和刚度性能可以相同，也可以不同。
45.所述底座具有容纳上板弹簧11的u型容纳腔32和连接转向架构架的连接板33。所述中间连接板4上设置有两条相互平行的加强筋5，两条加强筋5与中间连接板4形成的u型槽6用于容纳所述下板弹簧12。上板弹簧11置于u型容纳腔32中，下板弹簧12置于u型槽6中，上板弹簧11和下板弹簧12都没有与其它零部件紧固件连接，所述上板弹簧11和下板弹簧12为树脂基纤维增强复合材料，如果有紧固件穿过，会打断材料中的纤维，影响性能。
46.本实施例所述的内置轴箱体转向架用一系悬挂弹簧结构优良，由两块板弹簧共同承受垂向载荷，具有垂向止挡3防止板弹簧变形，具有橡胶层的端部连接件13与橡胶弹簧2共同承受纵向剪切力。并在此基础上进一步优化结构，设置板弹簧为长叶片结构，设置端部连接件13的橡胶层和隔板为弧形，不使用紧固件安装树脂基纤维增强复合材料的板弹簧。解决了现有技术板弹簧应力高、橡胶弹簧可靠性较低，过载时板弹簧容易破坏的技术问题。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。