CN103625215B - 一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对 - Google Patents

Abstract

一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对，该耦合轮对通过高摩擦自锁差速器耦合左右两侧的独立轮对，高摩擦自锁差速器带有主从动摩擦片组，其能够提供预紧摩擦力矩，使得差速器自锁。在直线段与大半径曲线段，左右车轮轮轨摩擦力矩差小于主从动摩擦片组的预紧摩擦力矩，此时差速器锁止，使得左右轮耦合在一起同步转动，具有传统车轮的自导向能力和自动对中能力；在小半径曲线段，左右车轮轮轨摩擦力矩差大于主从动摩擦片组提供的预紧摩擦力矩，此时差速器解锁开始差速，使得左、右车轮能够具有不同的转速，从而车辆能够顺利通过小半径曲线。该轮对解决了城市轨道车辆轮轨磨耗和小半径曲线通过的问题，其与传动轮对具有相同接口，互换性好。

Description

一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对

技术领域

本发明是涉及一种用于轨道车辆的差速器耦合轮对。

背景技术

城市轨道交通以其运量大、安全便捷和节能环保等特点，在现代城市的发展中有着不可替代的作用。但是在城市轨道交通中，由于地面轨道交通线路受到城市建筑的制约，经常会出现小半径弯道，这就要求城市轨道车辆的轮对具有更好的曲线通过能力。

现有城市轨道车辆的轮对的结构通常是左右车轮固结在车轴上，左右车轮的转速相同，优点是结构简单，在直线轨道上运行时具有良好的对中性能：由于车轮的踏面呈外小、内大的锥面，因此当车辆偏向一侧时，该侧车轮与轨道接触的滚动圆半径增大，从而该侧车轮前进的速度大于另一侧车轮的前进速度，使车辆自动偏（拐）回另一侧，车辆自动恢复到轨道中心；同样，在过大半径弯道时，由于离心力的作用，车辆会自动偏向弯道外侧，外侧的车轮速度大于内侧车轮速度，且内外侧车轮的速度差与弯道内外侧的轨道长度差相等，车轮与轨道之间不会打滑，从而顺利的通过弯道。存在的问题是：车轮轮缘内侧的踏面锥度是一定的，因此其内外车轮的速度差是受限的。在过小半径弯道时，其内外车轮的最大速度差低于小半径弯道内外侧轨道之间的长度差，从而导致外侧车轮打滑。既增加轮轨之间的磨耗，又产生极大的噪声，严重时甚至产生出轨等严重事故。

近年来城市轨道车辆开始使用独立轮对，即左右车轮通过轴承安装在车轴上，左、右车轮能够独立旋转，内外车轮的速度差自动适应小半径弯道内外侧轨道之间的距离差，小半径弯道通过能力好。其存在的问题是，过直线轨道时不能自动对中：当车辆偏向一侧时，该侧车轮滚动圆直径加大，但其会自动减小转速，而不会使该侧车轮前进速度大于另外一侧车轮前进速度，也即车辆无法自动恢复到轨道中心。由于车辆运行时会受到外界干扰，车轮难免不发生侧偏，而一旦侧偏则难以回正，使轮缘较长时间贴靠轨道，造成轮轨磨耗和噪声污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对，该轮对在直线轨道上具有良好的自动对中能力，同时又具有良好的小半径曲线轨道通过能力，使城市列车车辆在通过直线轨道和小半径曲线轨道时，车轮既不会打滑也不会产生较长时间贴靠轨道，明显降低轮轨磨耗和噪声污染。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对，包括左车轮、右车轮和车轴，其特征在于：

所述的左车轮固定在车轴左侧，右车轮通过轴承安装在车轴右侧；车轴中部安装有与右车轮相连的高摩擦自锁差速器；所述的高摩擦自锁差速器的具体构成是：

左半轴太阳齿轮固定在车轴上，右半轴太阳轮齿轮通过齿轮轴承安装在车轴上，左半轴太阳齿轮及右半轴太阳齿轮与四个小行星齿轮啮合；四个行星齿轮通过轴承与行星轴相连；行星轴的端部截面一侧呈“>”形，并与外壳上的行星轴槽配合，相邻行星轴的端部截面的“>”形方向相反；外壳左侧安装有与驱动电机相连的主动齿轮。

左半轴太阳齿轮的左侧轮缘通过键槽连接左推力环的内周面，左推力环的左侧面固定连接内摩擦片，与内摩擦片贴合的外摩擦片固定在外壳上；左推力环的右侧紧靠行星齿轮的上部外侧；

右半轴太阳齿轮的右侧轮缘通过键槽连接右推力环，右推力环的右侧面固定内摩擦片，与内摩擦片贴合的外摩擦片固定在外壳上，右半轴太阳齿轮的右侧与空心输出轴的左端相连；

空心输出轴套合在车轴的右部，且空心输出轴右端通过弹性联轴器与固定在右车轮辐板上的连接空心轴连接。

本发明的工作过程和原理是：

车辆转向架的驱动电机所产生的动力通过主动齿轮传到差速器的外壳，带动差速器外壳绕车轮轴线转动，差速器外壳进而通过行星轴带动行星齿轮发生绕车轴轴线公转。

差速器外壳转动、行星齿轮公转时，由于差速器外壳与行星轴通过“>”形面相配合，会在接触面产生水平的横向推力，该推力使差速器外壳侧面、外摩擦片、内摩擦片、左（右）推力环、行星齿轮依次压紧；内、外摩擦片间无其它扭矩时，行星齿轮不发生绕行星轴的自转，相应的左、右半轴太阳齿轮不发生相对转动，即差速器锁死。

当城市轨道交通车辆行驶在直线和大半径曲线时，左、右车轮的轮轨摩擦力矩差小于差速器的内、外摩擦片间的最大静摩擦力矩，内、外摩擦片间不会发生相互转动，差速器锁死；行星齿轮不自转，而只随差速器外壳绕车轴轴线公转，行星齿轮的公转则带动与其啮合的左、右半轴太阳齿轮同速转动，再经由车轴、空心输出轴带动左、右车轮同步转动。此时，差速器耦合轮对表现为传统轮对，左右车轮具有相同的转速，使得差速器耦合轮对在大半径曲线和直线上具有良好的导向性能和自动对中性能。

当车辆行驶在小半径曲线时，左、右车轮的轮轨摩擦力矩差大于差速器内、外摩擦片间的最大静摩擦力矩，内、外摩擦片间发生相对转动，行星齿轮自转，左、右半轴太阳齿轮发生相对转动，即差速器解锁。此时，差速器耦合轮对表现为独立轮对的特性，左、右车轮在差速转动的左、右半轴太阳齿轮及其车轴、空心输出轴的带动下，转速不同；使得差速器耦合轮对在小半径曲线具有良好的曲线通过性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、该轮对与传统动车轮对具有相同的接口，均通过电机的主动齿轮将动力传递到轮对，和传统轮对具有良好的互换性，因此，可以直接运用到传统的铁道车辆转向架。

二、在直线和大半径曲线上具有传统轮对的优点：其左右车轮具有相同的转速，具有良好的导向性能和自动对中性能；在小半径曲线上具有独立轮对的特性：其内、外车轮的速度差自动适应小半径弯道内外侧轨道之间的长度差，从而避免了外侧车轮打滑，减小轮轨之间的磨耗和噪声、保证列车运行的安全、快速和舒适。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图1中的局部B的放大示意图。

图4是图1中的C-C剖视图。

具体实施方式

图1-4示出，本发明的一种具体实施方式是：一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对，包括左车轮14、右车轮15和车轴13。

左车轮14固定在车轴13左侧，右车轮15通过轴承10安装在车轴13右侧；车轴13中部安装有与右车轮15相连的高摩擦自锁差速器；所述的高摩擦自锁差速器的具体构成是：

左半轴太阳齿轮5固定在车轴13上，右半轴太阳轮齿轮7通过齿轮轴承8安装在车轴13上，左半轴太阳齿轮5及右半轴太阳齿轮7与四个小行星齿轮6啮合；四个行星齿轮6通过轴承与行星轴6a相连；行星轴6a的端部截面一侧呈“>”形，并与外壳2a上的行星轴槽配合，相邻行星轴的端部截面的“>”形方向相反；外壳2a左侧安装有与驱动电机相连的主动齿轮1；

左半轴太阳齿轮5的左侧轮缘通过键槽连接左推力环4a的内周面，左推力环4a的左侧面固定连接内摩擦片17，与内摩擦片贴合的外摩擦片3固定在外壳2a上；左推力环4a的右侧紧靠小行星齿轮6的上部外侧；

右半轴太阳齿轮7的右侧轮缘通过键槽连接右推力环4b，右推力环4b的右侧面固定内摩擦片17，与内摩擦片17贴合的外摩擦片3固定在外壳2a上，右半轴太阳齿轮7的右侧与空心输出轴9的左端相连；

空心输出轴9套合在车轴13的右部，且空心输出轴9右端通过弹性联轴器12与固定在右车轮15辐板上的连接空心轴11连接。

Claims (1)

1.一种用于城市轨道车辆的差速器耦合轮对，包括左车轮（14）、右车轮（15）和车轴（13），其特征在于：

所述的左车轮（14）固定在车轴（13）左侧，右车轮（15）通过轴承（10）安装在车轴（13）右侧；车轴（13）中部安装有与右车轮（15）相连的高摩擦自锁差速器；所述的高摩擦自锁差速器的具体构成是：

左半轴太阳齿轮（5）固定在车轴（13）上，右半轴太阳轮齿轮（7）通过齿轮轴承（8）安装在车轴（13）上，左半轴太阳齿轮（5）及右半轴太阳齿轮（7）与四个小行星齿轮（6）啮合；四个行星齿轮（6）通过轴承与行星轴（6a）相连；行星轴（6a）的端部截面一侧呈“>”形，并与外壳（2a）上的行星轴槽配合，相邻行星轴的端部截面的“>”形方向相反；外壳（2a）左侧安装有与驱动电机相连的主动齿轮（1）；

左半轴太阳齿轮（5）的左侧轮缘通过键槽连接左推力环（4a）的内周面，左推力环（4a）的左侧面固定连接内摩擦片（17），与内摩擦片贴合的外摩擦片（3）固定在外壳（2a）上；左推力环（4a）的右侧紧靠小行星齿轮（6）的上部外侧；

右半轴太阳齿轮（7）的右侧轮缘通过键槽连接右推力环（4b），右推力环（4b）的右侧面固定内摩擦片（17），与内摩擦片（17）贴合的外摩擦片（3）固定在外壳（2a）上，右半轴太阳齿轮（7）的右侧与空心输出轴（9）的左端相连；

空心输出轴（9）套合在车轴（13）的右部，且空心输出轴（9）右端通过弹性联轴器（12）与固定在右车轮（15）辐板上的连接空心轴（11）连接。