CN103707711A - 轨道交通车辆用剪切型弹性车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，包括两侧具有安装环槽的轮箍、具有缺口的轮心及压环和两个弹性盘，压环设置在轮心的缺口处并与轮心紧固件连接，弹性盘为两侧部嵌接有内金属板和外金属板的弹性体，两弹性盘侧面的内凸块分别与轮箍连接盘对应的内凹槽相配扣合、外凸块分别与轮心侧面上对应的外凹槽和压环侧面上对应的外凹槽相配扣合，将两弹性盘对称压接在轮心与轮箍之间及压环与轮箍之间，弹性盘的外周与轮箍的外孔壁之间具有外径向间隙h1，弹性盘的内周与轮心轴颈及压环轴颈之间具有内径向间隙h2，弹性盘与垂直切面之间的夹角α在0-20°。本发明结构合理，可降低制造和使用成本，便于维护，减振降噪效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，属于轻轨车辆弹性车轮技术领域。
背景技术
随着城市轨道交通车辆的快速发展，城市轨道交通车辆越来越多的采用弹性车轮。弹性车轮通过在轮心和轮箍之间镶嵌橡胶元件使金属脱离直接接触，减小轮轨之间作用力，缓和冲击，提高车辆运行的平稳性，改善车轮与车轴的运用条件。弹性车轮从结构上可分为承压型、承剪型和压剪复合型。承压型弹性车轮是橡胶元件在垂直载荷及冲击载荷作用下承受压力；承剪型弹性车轮是橡胶元件在垂直载荷及冲击载荷作用下承受剪切力。压剪复合型弹性车轮橡胶元件既能承剪又能承压，目前应用最为广泛。
压剪复合型弹性车轮橡胶件与车轮纵垂平面成一定斜角，在垂直方向载荷作用下，既受剪切又受压缩。目前现有的压剪复合型弹性车轮橡胶件的安装斜度较小，即橡胶件与车轮轴线所成锐角角度较小。在车轮运行时，车轮在垂直方向的刚度较大，在轴向的刚度较小。这种结构能有效降低车辆在转弯时所产生噪声，但也因垂直方向刚度较大，造成车轮垂向的减振效果较差，对于现在很多将电机直接连接在车轮外侧的新型低地板轨道车辆而言，这种振动很容易损坏电机。同时，使用压剪复合式结构车轮的转向架还必须安装一系的弹簧，而一系弹簧又会占用较大空间，不利于降低车辆地板高度。
传统结构的剪切型弹性车轮橡胶件与车轮轴线垂直，径向刚度和轴向刚度不可调，金属件与橡胶件之间形成剪切力。由于橡胶件经过长时间的压缩变形后刚度会下降，橡胶件在车轮内腔中会发生滑移。为防止橡胶件滑移，目前现有的承剪型弹性车轮是将橡胶件与轮心、轮箍和压环直接硫化成一体结构。这种结构增加了车轮的生产制造难度，需要很大的橡胶硫化设备，生产成本高；同时，橡胶为易耗件，更换时需要将整个车轮进行更换，维护成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，可降低制造和使用成本，便于维护，减振降噪效果好的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮。
本发明为达到上述目的的技术方案是：一种轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：包括两侧具有安装环槽的轮箍、具有缺口的轮心以及压环和两个弹性盘，压环设置在轮心的缺口处并与轮心紧固连接，所述的弹性盘为两侧部嵌接有内金属板和外金属板的弹性体，两弹性盘上的内凸块分别与轮箍连接盘上对应的内凹槽相配扣合，两弹性盘上的外凸块分别与轮心上对应的外凹槽和压环上对应的外凹槽相配扣合，将两弹性盘对称压接在轮心与轮箍之间及压环与轮箍之间，且弹性盘的外周与轮箍的外孔壁之间具有外径向间隙h1，且弹性盘的内周与轮心轴颈及压环轴颈之间具有内径向间隙h2，弹性盘与垂直切面之间的夹角α在0-20°
本发明的剪切型弹性车轮采用轮箍、轮心、压环和两个弹性盘组装式结构，通过弹性盘上的内、外凸块与轮箍以及轮心和压环连接，使两弹性盘分别对称压接在轮心与轮箍及压环与轮箍之间，弹性盘与垂直切面之间的夹角α在0-20°，两弹性盘的内周和外周分别设有内、外径向间隙，使弹性盘承受剪切力，结构合理。本发明弹性盘采用内、外两金属板与弹性体制成一体的结构，提高弹性盘的承压能力，延长其使用寿命，尤其两弹性盘上的内、外凸块分别与轮箍以及轮心和压环上的内、外凹槽相配扣合，使弹性盘与金属件实现键槽连接功能，故而能将弹性盘牢固地固定在弹性车轮的内腔中，防止弹性盘在刚度下降后发生滑移，避免弹性体直接与轮箍、轮心和压环直接进行硫化，制作工艺简单，无需大型设备，不仅能降低制造成本，而且当橡胶达到使用寿命时，只需更换橡胶盘，无需更换整个车轮，也降低使用和维护成本。本发明弹性盘与垂直切面之间的夹角α在0-20°，弹性盘接近于垂直状态布置，使弹性盘主要承受剪切力作用，由于弹性车轮的径向刚度大大降低，故而能大幅度改善车辆簧下部分的振动状况，对于使用电机直驱的低地板车辆来说，可以确保电机的安全性能，延长使用寿命，也可以进一步改善乘客的乘坐舒适度。同时，本发明弹性车轮具有较低的径向刚度，故而可以替代车辆的一系弹簧，尤其低地板车辆取消一系弹簧后，可以进一步降低地板面的高度。本发明两弹性盘与轮箍及轮心和压环之间形成一个小于40°的V形角度，弹性车轮的轴向刚度在60KN/mm以下时，可以根据设计需要通过调整该V形角度来调节弹性车轮的径向刚度和轴向刚度，确保低地板车辆达到最佳的减振降噪效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明轨道交通车辆用剪切型弹性车轮的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视结构示意图。
图3是图1的B-B剖视结构示意图。
图4是图1的C-C剖视结构示意图。
图5是本发明的弹性盘结构示意图。
图6是图5的D-D的剖视结构示意图。
其中：1—轮箍，1-1—安装环槽，1-2—内凹槽，1-3—连接盘，2—压环，2-1—外凹槽，2-2—台肩，3—轮心，3-1—缺口，3-2—台肩，3-3—外凹槽，4—紧固件，5—弹性盘，5-1—外金属板，5-2—外凸块，5-3—弹性体，5-4—内金属板，5-5—外凸环，5-6—内凸块，6—轴套。
具体实施方式
见图1～4所示，本发明的车辆用剪切型弹性车轮，包括两侧具有安装环槽1-1的轮箍1、具有缺口3-1的轮心3以及压环2和两个弹性盘5，压环2设置在轮心3的缺口3-1处并与轮心3紧固连接，可通过均布的四个以上的紧固件4将轮箍1、压环2以及轮心3连接，压环2和轮心3沿其圆周均布设有8～24个安装孔，安装孔内安装有轴套6，紧固件4可采用螺栓和锁紧螺母，各螺栓安装在对应的安装孔内并通过锁紧螺母锁定，或本发明采用卡环连接，通过卡环将压环2连接在轮心3上，使轮箍1、轮心3以及压环2和弹性盘5组装为一体结构。
见图2～6所示，本发明两弹性盘5对称设置在轮心3与轮箍1之间及压环2与轮箍1之间，两弹性盘5沿轮箍中心面及轮心中心面对称设置，两弹性盘5的两侧面分别贴合在轮心3侧面与轮箍1侧面及压环2侧面与轮箍1侧面；本发明弹性盘5为两侧部嵌接有内金属板5-4和外金属板5-1的弹性体5-3，使弹性盘5具有一定的弹性和机械强度，本发明的弹性体5-3为橡胶或其它具有弹性的材料，弹性体5-3的两侧部硫化有内金属板5-4和外金属板5-1，通过硫化工艺将内金属板5-4和外金属板5-1与弹性体5-3制成一体，而内金属板5-4和外金属板5-1位于弹性体5-3的侧部，使弹性体5-3包在外金属板5-1和内金属板5-4上。图2～4所示，本发明两弹性盘5侧面的内凸块5-6分别与轮箍1连接盘1-3上对应的内凹槽1-2相配扣合，两弹性盘5侧面的外凸块5-2分别与轮心3侧面上对应的外凹槽3-3和压环2侧面上对应的外凹槽2-1相配扣合，方便将两弹性盘5安装在轮心3与轮箍1及轮箍1与压环2之间，使弹性盘与金属件实现键槽连接功能，故而能将弹性盘牢固地固定在弹性车轮的内腔中，防止弹性盘在刚度下降后发生滑移，两弹性盘5的两侧面分别轮心3侧面、轮箍侧面及压环2侧面贴合相接。本发明弹性盘5的外周直径大于或等于轮心3及压环2的外周直径，弹性盘5的外周与轮箍1的外孔壁之间具有外径向间隙h1，弹性盘5的外周与轮箍1的外孔壁之间的外径向间隙h1在2～8mm，如该外径向间隙h1控制在5mm；弹性盘5的内周直径大于或等于轮箍1中心孔直径，弹性盘5的内周与轮心3轴颈及压环2轴颈之间具有内径向间隙h2，弹性盘5的内周与轮心3轴颈及压环2轴颈之间的内径向间隙h2在2～10mm，如该内径向间隙h2控制在4～8mm。本发明弹性盘5与垂直切面之间的夹角α在0-20°，使弹性盘5主要承受剪切力，最好本发明两弹性盘5与垂直切面之间的夹角α在0-15°，由于两弹性盘5形成一个V形夹角，本发明可通过该夹角的角度调节，能实现弹性车轮的径向刚度和轴向刚度的调节。
见图2～6所示，本发明弹性盘5的内金属板5-4和外金属板5-1平行设置，弹性盘5上的内凸块5-6表面与轮箍1连接盘1-3上的内凹槽1-2表面相贴合，弹性盘5上的外凸块5-2与轮心3上的外凹槽3-3表面和压环2上的外凹槽2-1表面相贴合，使弹性盘5表面与轮箍1、轮心3及压环2表面相贴合，因此使弹性盘5的两个侧面均能与垂直切面之间的夹角α在0～15°。见图2～6所示，本发明外金属板5-1上四个以上的外凸起与内金属板5-4上四个以上的内凸起相错设置，该外金属板5-1上的外凸起沿圆周方向均布设有4～12个，包在外凸起及外凸起上的弹性体5-3形成弹性盘5的外凸块5-2，而内金属板5-4上的内凸起也沿圆周方向均布有4～12个，包在内凸起及包在内凸起上的弹性体5-3形成弹性盘5的内凸块5-6；轮箍1连接盘1-3两侧分别设有对应的四个以上的内凹槽1-2，如可设置4～12个内凹槽1-2，该轮箍1连接盘1-3两侧的内凹槽1-2可如图3所示的相通，两弹性盘5上的内凸块5-6与轮箍1连接盘1-3上的内凹槽1-2相配扣合，本发明的轮箍1上两侧的凹槽也可不相通，或轮箍1两侧的内凹槽1-2还可相错设置；轮心3侧面设有对应的四个以上的外凹槽3-3，压环2侧面设有对应的四个以上的外凹槽2-1，轮心3侧面上的外凹槽3-3及压环2侧面上的外凹槽2-1可沿圆周方向设有4～12个，两弹性盘5上的外凸块5-2分别与轮心3上对应的外凹槽3-3和压环2上对应的外凹槽2-1相配扣合，一方面通过外金属板5-1上的外凸起以及内金属板5-4上的内凸起增加弹性盘5的机械强度，另一方面也增加弹性盘5上内凸块5-6及外凸块5-2与内凹槽1-2及外凹槽3-3、2-1的接合强度。本发明弹性盘5的内周和外周呈圆弧形，或弹性盘5的内周和外周呈圆弧形齐平。
见图2～4以及6所示，本发明外金属板5-1上的外凸起为圆柱凸起或圆台形凸起，弹性盘5上的外凸块5-2也为圆柱凸起或圆台形凸起，轮心3侧面及压环2侧面上的外凹槽3-3、2-1为相配扣合的圆柱凹槽或圆台形凹槽。本发明内金属板5-4上内凸起为圆柱凸起或圆台形凸起，弹性盘5上的内凸块5-6也为圆柱凸起或圆台形凸起，轮箍1上的内凹槽1-2为相配扣合的圆柱形凹槽或圆台形凹槽。
见图2～6所示，本发明弹性盘5的外金属板5-1外端部设有外折边，包在外金属板5-1外折边上的弹性体5-3形成外凸环5-5，轮心3和压环2外端设有的台肩3-2、2-2与弹性盘5上的外凸环5-5过盈配合，使弹性盘5的外侧顶部具有较好的钢度，确保弹性盘5与轮箍1、轮心3以及压环2连接紧固，使弹性盘5在承压时能始终与轮箍1、轮心3以及压环2贴合。
Claims (10)
1.一种轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：包括两侧具有安装环槽（1-1）的轮箍（1）、具有缺口(3-1)的轮心（3）以及压环（2）和两个弹性盘（5），压环（2）设置在轮心（3）的缺口(3-1)处并与轮心（3）紧固连接，所述的弹性盘（5）为两侧部嵌接有内金属板(5-4)和外金属板（5-1）的弹性体(5-3)，两弹性盘（5）上的内凸块(5-6)分别与轮箍（1）连接盘（1-3）上对应的内凹槽（1-2）相配扣合，两弹性盘（5）上的外凸块（5-2）分别与轮心（3）上对应的外凹槽(3-3)和压环（2）上对应的外凹槽（2-1）相配扣合，将两弹性盘（5）对称压接在轮心（3）与轮箍（1）之间及压环（2）与轮箍（1）之间，且弹性盘（5）的外周与轮箍（1）的外孔壁之间具有外径向间隙h1，且弹性盘（5）的内周与轮心（3）轴颈及压环（2）轴颈之间具有内径向间隙h2，弹性盘（5）与垂直切面之间的夹角α在0-20°。
2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性盘（5）具有四个以上的外凸块（5-2）和四个以上的内凸块（5-6），且外凸块（5-2）与内凸块（5-6）相错设置。
3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性盘（5）上的外凸块（5-2）由外金属板（5-1）上的外凸起及包在外凸起上的弹性体(5-3)构成，所述的内凸块（5-6）由内金属板（5-4）上的内凸起及包在内凸起上的弹性体(5-3)构成。
4.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述轮箍（1）的连接盘（1-3）上设有对应的相通或不通的四个以上的内凹槽（1-2），轮心（3）及压环（2）上设有对应的四个以上的外凹槽（3-3、2-1），且弹性盘（5）的内周和外周呈圆弧形，或弹性盘（5）的内周和外周呈圆弧形齐平。
5.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性盘（5）的内金属板（5-4）和外金属板（5-1）平行设置，且弹性盘（5）上的内凸块（5-6）表面与轮箍（1）连接盘（1-3）上的内凹槽（1-2）表面相贴合，弹性盘（5）上的外凸块（5-2）与轮心（3）上的外凹槽（3-3）表面和压环（2）上的外凹槽（2-1）表面相贴合。
6.根据权利要求3所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述外金属板（5-1）上的外凸起为圆柱凸起或圆台形凸起，弹性盘（5）上的外凸块（5-2）也为圆柱凸起或圆台形凸起，轮心（3）及压环（2）上的外凹槽（3-3、2-1）为相配扣合的圆柱凹槽或圆台形凹槽；所述内金属板（5-4）上的内凸起为圆柱凸起或圆台形凸起，弹性盘（5）上的内凸块（5-6）也为圆柱凸起或圆台形凸起，轮箍（1）连接盘（1-3）上的内凹槽（1-2）为相配扣合的圆柱形凹槽或圆台形凹槽。
7.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性盘（5）的外金属板（5-1）外端部设有外折边，包在外金属板（5-1）外折边上的弹性体(5-3)形成外凸环(5-5），轮心（3）和压环（2）外端设有的台肩（3-2、2-2）与弹性盘（5）上的外凸环(5-5）过盈配合。
8.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述的两弹性盘（5）与垂直切面之间的夹角α在0-15°。
9.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性盘（5）的外周与轮箍（1）的外孔壁之间的外径向间隙h1在2～8mm，所述的弹性盘（5）的内周与轮心（3）轴颈及压环（2）轴颈之间的内径向间隙h2在2～10mm。
10.根据权利要求1所述的轨道交通车辆用剪切型弹性车轮，其特征在于：所述弹性体(5-3)为橡胶，弹性体(5-3)的两侧部硫化有内金属板（5-4）和外金属板（5-1）。
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