本發(fā)明涉及軌道列車連接技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤。

背景技術(shù)：

過渡車鉤是連接軌道列車的核心零部件，同時(shí)也是極為重要的安全結(jié)構(gòu)，是地鐵列車、有軌電車(低地板列車)和普通客運(yùn)列車、高速動(dòng)車組在編組、救援、調(diào)車等過程中常用的工具，在回送和救援時(shí)需要人工搬運(yùn)到列車端部的車鉤位置，進(jìn)行人工安裝，因此要求過渡車鉤能夠搬運(yùn)方便，安裝快捷，工作安全可靠，并且在不降低車鉤性能的前提下減少車鉤的重量。uic660-2002規(guī)定：過渡車鉤應(yīng)采用緊湊的輕型結(jié)構(gòu)，以方便搬運(yùn)，并在10min內(nèi)完成裝備，過渡車鉤的每個(gè)構(gòu)件最大質(zhì)量必須小于50kg。

然而現(xiàn)有技術(shù)中的過渡車鉤仍不能滿足uic660-2002規(guī)定。例如，對(duì)地鐵而言，其編組頻率高，過渡車鉤使用頻繁，然而當(dāng)前使用的過渡車鉤的重量高達(dá)74-84kg，換裝需要3-5個(gè)工人協(xié)力安裝，很不方便，稍有不慎就造成人員受傷或設(shè)備損壞。對(duì)動(dòng)車而言，救援時(shí)時(shí)間要求緊，要求過渡車鉤快速、精確安裝，然而當(dāng)前國產(chǎn)動(dòng)車組車鉤的主流技術(shù)是采用鋼結(jié)構(gòu)，重量大、人工移動(dòng)和對(duì)準(zhǔn)十分困難，而且一些結(jié)構(gòu)為焊接接頭，可靠性也難以保證。

對(duì)于過渡車鉤的輕量化制備方法，目前主要有選用高強(qiáng)度低合金鋼等材料制備，高強(qiáng)度低合金鋼過渡車鉤主要為鑄造或焊接生產(chǎn)，現(xiàn)階段使用的鋼制過渡車鉤存在以下技術(shù)缺陷：(1)重量大，人工移動(dòng)和對(duì)準(zhǔn)困難；(2)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和塑性離散性大，鉤體材料均質(zhì)化程度較低；(3)制造精度較低，難以成型復(fù)雜微細(xì)結(jié)構(gòu)，需要后續(xù)大量機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)精密成型；(4)鑄造成型產(chǎn)品具有較多的縮孔、縮松、夾雜、氣孔等鑄造缺陷，嚴(yán)重影響車鉤的服役性能。焊接過渡車鉤同樣存在缺陷率高而且不易控制、尺寸精度較低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)可靠性差，使用過程中的鉤體接觸表面易于磨損，防脫性能下降，正常作業(yè)性能被破壞，出現(xiàn)縱向間距迅速增大等不良狀態(tài)。也有新近開發(fā)采用碳纖維復(fù)合材料、鋁合金材料等輕量化材料制備，其中，碳纖維材質(zhì)的過渡車鉤已由英國鐵路公司生產(chǎn)商試制出來，但造價(jià)過于昂貴，數(shù)百倍于現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)車鉤，在歐洲也難以推廣，同時(shí)由于構(gòu)成碳纖維復(fù)合材料基體的樹脂要發(fā)生老化，性能會(huì)不可避免地隨時(shí)間發(fā)生衰減，造成可靠性能逐漸降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤，以解決現(xiàn)有技術(shù)中過渡車鉤存在的上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤。該超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤包括超塑性一體成型的框架，所述框架包括背板、與所述背板一側(cè)連接的鉤體和導(dǎo)向板、與所述背板的另一側(cè)連接的上連接部和下連接部、形成于所述上連接部和下連接部之間的內(nèi)腔、貫穿所述上連接部和下連接部并與所述內(nèi)腔導(dǎo)通的芯孔、位于所述上連接部上表面的第一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以及位于所述下連接部下表面的第二加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；所述框架的材質(zhì)為鎂合金或鋁合金；還包括對(duì)接組件，所述對(duì)接組件包括與所述芯孔匹配的芯軸、位于所述內(nèi)腔中并與所述芯軸套接的轉(zhuǎn)板以及一端與所述轉(zhuǎn)板鉸接并可沿所述芯軸的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)桿；所述活動(dòng)桿的另一端和所述轉(zhuǎn)板的相互配合處設(shè)有相互配合的卡槽和限位塊；還包括定位組件，所述定位組件包括連接所述上連接部和下連接部且具有兩個(gè)通孔的掛板、與其中一個(gè)通孔連接的凸錐以及連接所述轉(zhuǎn)板和凸錐的彈性部件；所述凸錐上設(shè)有供所述活動(dòng)桿穿過的導(dǎo)向孔。使用時(shí)，首先將本發(fā)明的過渡車鉤的凸錐伸入對(duì)應(yīng)的車鉤的閑置通孔中、將對(duì)應(yīng)的車鉤的凸錐伸入本發(fā)明的過渡車鉤的閑置通孔中，然后將本發(fā)明的過渡車鉤的活動(dòng)桿與對(duì)應(yīng)的車鉤內(nèi)的轉(zhuǎn)板連接、將對(duì)應(yīng)的車鉤內(nèi)的活動(dòng)桿與本發(fā)明的過渡車鉤的轉(zhuǎn)板連接，即完成組裝。

首先，本發(fā)明的過渡車鉤具有一體成型的框架，不僅使得車鉤結(jié)構(gòu)緊湊、便于保存，可靠性較高，使用壽命較長，而且在確保全部功能的基礎(chǔ)上，可在使用時(shí)免去鉤體與上連接部和下連接部的連接步驟，節(jié)約了安裝時(shí)間；該框架具有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步保證了過渡車鉤的強(qiáng)度；同時(shí)，該框架的形狀根據(jù)等強(qiáng)度等剛度原則設(shè)計(jì)，節(jié)約了材料用量，降低了車鉤質(zhì)量；其次，框架采用超塑性一體成型，不僅具有比鑄造成型更高的精度，顯著減少了縮孔、縮松、夾雜、氣孔等缺陷，提升了過渡車鉤的抗變形、抗疲勞能力，有效延長車鉤的使用壽命，而且消除了焊接所帶來的脆性斷裂危險(xiǎn)、疲勞壽命低、可靠性低等安全隱患；再者，由于框架采用超塑性一體成型，因此框架的材質(zhì)可以采用輕質(zhì)的鎂合金或鋁合金，解決了鍛造鎂合金和鋁合金時(shí)易開裂的問題，在實(shí)現(xiàn)了車鉤超輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)，又保證了車鉤使用的強(qiáng)度要求，經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明的過渡車鉤重量可下降至現(xiàn)有鑄造車鉤重量的35％，減輕了工人安裝時(shí)的負(fù)擔(dān)，縮短了車鉤安裝時(shí)間一倍以上；此外，對(duì)接組件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)活動(dòng)桿和轉(zhuǎn)板的加工精度要求低。同時(shí)，定位組件中的凸錐可以保證兩個(gè)車鉤快速地找到配合之處，縮短安裝時(shí)間，而彈性部件既可以保證轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)遇到較小的阻力，又可以保證安裝后活動(dòng)桿與轉(zhuǎn)板緊密結(jié)合，還可以保證拆卸后轉(zhuǎn)板回彈至初始狀態(tài)以便于快速安裝。其中，除框架外的其它部件可以采用屈服強(qiáng)度≥345mpa的合金鋼，確保較好的使用效果。

進(jìn)一步地，所述凸錐包括與所述轉(zhuǎn)板形狀配合的配合面，即當(dāng)凸錐伸入對(duì)應(yīng)的車鉤的閑置通孔中時(shí)與該車鉤內(nèi)的轉(zhuǎn)板緊密配合。由此，時(shí)組裝后的結(jié)構(gòu)更為緊湊，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化。

進(jìn)一步地，所述凸錐與所述掛板采用螺栓組件連接。由此，便于拆裝。

進(jìn)一步地，所述凸錐與所述掛板的連接面上設(shè)有潤滑劑。由此，防止接觸面磨損。

進(jìn)一步地，所述活動(dòng)桿包括第一活動(dòng)桿和第二活動(dòng)桿，所述第一活動(dòng)桿一端設(shè)有第一通孔，所述第二活動(dòng)桿的一端設(shè)有第二通孔，所述轉(zhuǎn)板的上表面設(shè)有穿過所述第一通孔的第一圓柱，所述轉(zhuǎn)板的下表面設(shè)有穿過所述第二通孔的第二圓柱。由此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)板的邊緣處設(shè)有第一凸桿和第二凸桿，所述第一凸桿和第二凸桿之間形成底面為圓弧面的卡槽，所述活動(dòng)桿還包括連接所述第一活動(dòng)桿和第二活動(dòng)桿的另一端并與所述圓弧面匹配的圓柱形的限位塊以及形成于所述第一活動(dòng)桿和第二活動(dòng)桿之間的供所述第一凸桿或第二凸桿穿過的條形孔。由此，通過卡槽與限位塊的相互配合以及第一凸桿或第二凸桿與條形孔的配合，確保了組裝后的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，所述第一圓柱或第二圓柱的圓心與所述圓弧面的圓心的連線與所述芯軸的軸線相交。由此，使轉(zhuǎn)板的受力更加均勻。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)板上設(shè)有第三凸桿，所述第三凸桿和所述凸錐上設(shè)有掛口，所述彈性部件包括兩端的與所述掛口連接的掛鉤以及位于兩個(gè)掛鉤之間的彈簧。由此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，在所述轉(zhuǎn)板上還設(shè)有推動(dòng)所述轉(zhuǎn)板沿所述芯軸的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的第四凸桿。由此，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)板時(shí)更加省力且更有控制轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)程度。

進(jìn)一步地，所述鉤體的側(cè)面設(shè)有凹槽；所述導(dǎo)向板的側(cè)面設(shè)有貫穿所述導(dǎo)向板的通孔。由此，進(jìn)一步降低框架的重量。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)板的上表面與所述上連接部的下表面之間以及所述轉(zhuǎn)板的下表面與所述下連接部的上表面之間均設(shè)有與所述芯軸套接的定位板。由此，使轉(zhuǎn)板始終保持水平且與所述凸錐的高度相匹配。

進(jìn)一步地，所述上連接部的下表面和/或所述下連接部的上表面設(shè)有凸臺(tái)，所述芯孔貫穿所述凸臺(tái)。由此，通過設(shè)置凸臺(tái)，可保證使用強(qiáng)度的前提下降低上連接部和下連接部的厚度，從而增加內(nèi)腔的大小，更加便于拆裝操作。

進(jìn)一步地，所述上連接部的上表面端部和下連接部的下表面端部設(shè)有凸板，所述掛板與所述凸板采用螺栓組件連接。由此，更便于拆裝和加工。

進(jìn)一步地，所述第一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括具有弧形凹陷的第一加固面以及位于所述第一加固面與所述上連接部上表面之間的加強(qiáng)筋；所述第一加固面一端與所述上連接部的凸板連接，另一端與所述背板連接；所述第二加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括第二加固面以及位于所述第二加固面與所述下連接部下表面之間的加強(qiáng)筋；所述第二加固面一端與所述下連接部的凸板連接，另一端與所述下連接部的下表面連接。由此，確保在使用較少的材料的前提下使框架具有較高的強(qiáng)度。

可見，本發(fā)明的過渡車鉤具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)一體成型的框架使得車鉤結(jié)構(gòu)緊湊、便于保存，強(qiáng)度高，使用壽命較長，在使用時(shí)可免去鉤體與上連接部和下連接部的連接步驟，節(jié)約了安裝時(shí)間；2)框架的形狀根據(jù)等強(qiáng)度等剛度原則設(shè)計(jì)，節(jié)約了材料用量，降低了車鉤質(zhì)量；3)框架采用超塑性一體成型，不僅具有比鑄造成型更高的精度，顯著減少了縮孔、縮松、夾雜、氣孔等缺陷，提升了過渡車鉤的抗變形、抗疲勞能力，有效延長車鉤的使用壽命，而且消除了焊接所帶來的脆性斷裂危險(xiǎn)、疲勞壽命低、可靠性低等安全隱患；4)框架的材質(zhì)為輕質(zhì)的鎂合金或鋁合金，解決了鍛造鎂合金和鋁合金時(shí)易開裂的問題，在實(shí)現(xiàn)了車鉤超輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)，又保證了車鉤使用的強(qiáng)度要求；5)對(duì)接組件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)活動(dòng)桿和轉(zhuǎn)板的加工精度要求低；6)定位組件中的凸錐可以保證兩個(gè)車鉤快速地找到配合之處，縮短安裝時(shí)間；7)而彈性部件既可以保證轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)遇到較小的阻力，又可以保證安裝后活動(dòng)桿與轉(zhuǎn)板緊密結(jié)合，還可以保證拆卸后轉(zhuǎn)板回彈至初始狀態(tài)以便于快速安裝。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來輔助對(duì)本發(fā)明的理解，附圖中所提供的內(nèi)容及其在本發(fā)明中有關(guān)的說明可用于解釋本發(fā)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤的立體圖。

圖2為本發(fā)明一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤的俯視圖。

圖3為圖2中a-a向剖視圖。

圖4為本發(fā)明一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤的側(cè)視圖。

圖5為圖4中b-b向剖視圖。

圖6為本發(fā)明一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤的使用狀態(tài)圖。

圖7為本發(fā)明一種超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤的轉(zhuǎn)板與活動(dòng)桿的連接狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行清楚、完整的說明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在基于這些說明的情況下將能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明前，需要特別指出的是：

(1)本發(fā)明中在包括下述說明在內(nèi)的各部分中所提供的技術(shù)方案和技術(shù)特征，在不沖突的情況下，這些技術(shù)方案和技術(shù)特征可以相互組合。

(2)下述說明中涉及到的本發(fā)明的實(shí)施例通常僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。因此，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

(3)關(guān)于對(duì)本發(fā)明中術(shù)語的說明。本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及有關(guān)的部分中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別容易引起混同的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及它們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。

如圖1-7所示的超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤，包括超塑性一體成型的框架，所述框架包括背板11、與所述背板11一側(cè)連接的鉤體12和導(dǎo)向板13、與所述背板11的另一側(cè)連接的上連接部14和下連接部15、形成于所述上連接部14和下連接部15之間的內(nèi)腔101、貫穿所述上連接部14和下連接部15并與所述內(nèi)腔101導(dǎo)通的芯孔、位于所述上連接部14上表面的第一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)16以及位于所述下連接部15下表面的第二加強(qiáng)結(jié)構(gòu)17。

所述鉤體12的側(cè)面設(shè)有凹槽120；所述導(dǎo)向板13的側(cè)面設(shè)有貫穿所述導(dǎo)向板13的通孔130。

所述框架的材質(zhì)為鎂合金；

所述轉(zhuǎn)板22的上表面與所述上連接部14的下表面之間以及所述轉(zhuǎn)板22的下表面與所述下連接部15的上表面之間均設(shè)有與所述芯軸21套接的定位板102；所述上連接部14的下表面和所述下連接部15的上表面設(shè)有凸臺(tái)100，所述芯孔貫穿所述凸臺(tái)100。在所述轉(zhuǎn)板22上還設(shè)有推動(dòng)所述轉(zhuǎn)板22沿所述芯軸21的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的第四凸桿226。

還包括對(duì)接組件，所述對(duì)接組件包括與所述芯孔匹配的芯軸21、位于所述內(nèi)腔101中并與所述芯軸21套接的轉(zhuǎn)板22以及一端與所述轉(zhuǎn)板22鉸接并可沿所述芯軸21的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)桿23；所述活動(dòng)桿23包括第一活動(dòng)桿231和第二活動(dòng)桿232，所述第一活動(dòng)桿231一端設(shè)有第一通孔，所述第二活動(dòng)桿232的一端設(shè)有第二通孔，所述轉(zhuǎn)板22的上表面設(shè)有穿過所述第一通孔的第一圓柱221，所述轉(zhuǎn)板22的下表面設(shè)有穿過所述第二通孔的第二圓柱。

所述轉(zhuǎn)板22的邊緣處設(shè)有第一凸桿223和第二凸桿224，所述第一凸桿223和第二凸桿224之間形成底面為圓弧面的卡槽201，所述活動(dòng)桿23還包括連接所述第一活動(dòng)桿231和第二活動(dòng)桿232的另一端并與所述圓弧面匹配的圓柱形的限位塊202以及形成于所述第一活動(dòng)桿231和第二活動(dòng)桿232之間的供所述第一凸桿223或第二凸桿224穿過的條形孔233。所述第一圓柱221或第二圓柱的圓心與所述圓弧面的圓心的連線與所述芯軸21的軸線相交。

還包括定位組件，所述定位組件包括連接所述上連接部14和下連接部15且具有兩個(gè)定位孔310的掛板31、與其中一個(gè)定位孔310連接的凸錐32以及連接所述轉(zhuǎn)板22和凸錐32的彈性部件；所述凸錐32上設(shè)有供所述活動(dòng)桿23穿過的導(dǎo)向孔。

所述凸錐32包括與所述轉(zhuǎn)板22形狀配合的配合面320；所述凸錐32與所述掛板31采用螺栓組件連接；所述凸錐32與所述掛板31的連接面上設(shè)有潤滑劑。

所述轉(zhuǎn)板22上設(shè)有第三凸桿225，所述第三凸桿225和所述凸錐32上設(shè)有掛口，所述彈性部件包括兩端的與所述掛口連接的掛鉤24以及位于兩個(gè)掛鉤24之間的彈簧25。

所述上連接部14的上表面端部和下連接部15的下表面端部設(shè)有凸板103，所述掛板31與所述凸板103采用螺栓組件連接。所述第一加強(qiáng)結(jié)構(gòu)16包括具有弧形凹陷的第一加固面160以及位于所述第一加固面160與所述上連接部14上表面之間的加強(qiáng)筋18；所述第一加固面160一端與所述上連接部14的凸板103連接，另一端與所述背板11連接；所述第二加強(qiáng)結(jié)構(gòu)17包括第二加固面170以及位于所述第二加固面170與所述下連接部15下表面之間的加強(qiáng)筋18；所述第二加固面170一端與所述下連接部15的凸板103連接，另一端與所述下連接部15的下表面連接。

圖6-7所示為上述超輕量化高強(qiáng)度過渡車鉤與列車端部的閑置車鉤的相互配合使用時(shí)的連接狀態(tài)圖，可以看出所述過渡車鉤與閑置車鉤具有相互匹配的對(duì)接組件和定位組件，其中，過渡車鉤的凸錐32伸入閑置車鉤的閑置定位孔中并使過渡車鉤凸錐32的配合面320與閑置車鉤的轉(zhuǎn)板相配合，而閑置車鉤的凸錐伸入過渡車鉤的閑置定位孔310中并使閑置車鉤凸錐的配合面與過渡車鉤的轉(zhuǎn)板22相配合，同時(shí)，過渡車鉤的活動(dòng)桿23的限位塊202與閑置車鉤內(nèi)的轉(zhuǎn)板上的卡槽相配合，而閑置車鉤內(nèi)的活動(dòng)桿的限位塊與過渡車鉤的轉(zhuǎn)板22上的卡槽201相配合。當(dāng)需要拆卸時(shí)，推動(dòng)第四凸桿226以使轉(zhuǎn)板22轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使卡槽201與限位塊202脫離，即實(shí)現(xiàn)過渡車鉤與閑置車鉤的分離。

需要說明的是，本發(fā)明的框架為超塑性一體成型的框架，即所述框架的制備采用超塑性成型技術(shù)一體成型，具體的，該框架采用超塑性成型技術(shù)中的精密模鍛成型方法，這是一種使用等溫環(huán)境進(jìn)行成型且同時(shí)降低成型時(shí)加載速度的方法，由于成型過程中材料處于三向受力狀態(tài)，使得材料穩(wěn)定的向一個(gè)方向流動(dòng)以進(jìn)行填充，因此成型得到的框架中的各部分等效應(yīng)變較小且分布均勻，避免了鎂合金塑性成型過程中晶粒長大而開裂的問題，實(shí)現(xiàn)了近凈成型和短流程制造，節(jié)約了原材料和制造成本一倍以上。上述框架的超塑性成型可以采用但是不限于中國發(fā)明專利cn105274457a所公布的方法。