一种扭杆防横向窜动支撑球铰及其支撑球铰装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗侧滚扭杆支撑球铰及其支撑球铰装置，尤其涉及一种扭杆防横向窜动支撑球铰及其支撑球铰装置。
【背景技术】
[0002]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宄方向。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。
[0003]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。
[0004]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I穿过橡胶套4，在扭杆I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。
[0005]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)。
[0006]授权公告号为CN103072592A，申请公布日为2013年5月I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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种扭杆防横向窜动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。
[0011]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为:一种扭杆防横向窜动支撑球铰，包括上半盖、下半盖和设置在上半盖和下半盖之间的橡胶套，扭杆穿过橡胶套，在扭杆的一端上设置有转臂，通过连接螺栓依次穿过下半盖和上半盖拧入到车体构架中，在所述橡胶套的内圆周面上开有凹槽，所述扭杆的外圆周面与橡胶套的内圆周面上的凹槽相接触。
[0012]优选的，所述凹槽的数量设置为一条或多条。
[0013]优选的，每条所述凹槽设置为连续槽或断续槽。
[0014]优选的，每条所述凹槽沿周向设置在橡胶套的内圆周面上且每条凹槽围合形成的平面与扭杆的轴线垂直或每条所述凹槽沿周向设置在橡胶套的内圆周面上且每条凹槽围合形成的平面与扭杆的轴线倾斜相交。
[0015]优选的，所述凹槽的横截面为梯形、矩形、三角形或半圆形。
[0016]优选的，所述凹槽设置为一条螺旋形的连续槽或断续槽。
[0017]优选的，在所述扭杆的外圆周面上还设置有与所述凹槽相匹配的凸起部，所述扭杆的外圆周面上的凸起部卡入橡胶套的内圆周面上的凹槽中。
[0018]优选的，所述凹槽设置为一条螺旋形的连续槽或断续槽，与其相匹配的凸起部也设置为一条螺旋形的连续状凸起部或一条螺旋形的断续状凸起部。
[0019]优选的，所述橡胶套的两侧端与上盖和下盖的两侧端之间均留有间距。
[0020]本发明还公开一种支撑球铰装置，包括根据如上所述的扭杆防横向窜动支撑球铰，所述支撑球铰装置还包括上半支撑座和下半支撑座，所述上半支撑座固接在车体构架上，支撑球铰设置在所述上半支撑座和下半支撑座之间，通过连接螺栓依次穿过下半支撑座、下半盖和上半盖拧入到上半支撑座中，从而将支撑球铰装置连接固定在车体构架上。
[0021]本发明的有益效果为:本发明通过在橡胶套的内圆周面上设置凹槽来降低橡胶套的扭转刚度，使得发生侧滚振动时，橡胶套能一直与扭杆一起扭转，橡胶套与扭杆之间不会产生松离状态，从而避免了扭杆发生横向窜动；通过设置的凹槽的槽口与扭杆的外圆周面相配合形成了对扭杆的横向限位结构，能够进一步限制扭杆横向的窜动，本发明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；另外，设置凹槽打断了橡胶体的连续性，减小了胶体被压缩膨胀变形时的应力集中现象，提高了橡胶套的使用寿