CN103895657B - 100%低地板车独立轮耦合式驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置，在轴桥装置两端设置主动独立轮和从动独立轮，在主动独立轮的轮轴上设置有主动齿轮箱，在从动独立轮的轮轴上设置有从动齿轮箱，主动齿轮箱和从动齿轮箱固定连接在转向架上，主动齿轮箱和从动齿轮箱通过一个联接轴连接，牵引电机与主动齿轮箱连接，并通过联接轴同时驱动主动独立轮和从动独立轮转动。本发明所述的一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置，在保证独立轮的优势情况下，通过机械耦合的方式，解决独立轮的导向问题，通过联接轴，保证了独立轮在直线和通过大弯时，有与传统的刚性轮对相同的驱动方式，通过差速机构，使独立轮能够顺利通过半径较小的曲线轨道。

Description

100%低地板车独立轮耦合式驱动装置

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆驱动装置，特别涉及一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置。

背景技术

近些年，关于低地板（轻轨车的地板面距离轨道面在250mm-350mm之间为低地板）轻轨车辆的研究和使用有了巨大的进步，低地板轻轨车辆的使用是为了改变传统高地板（轻轨车的地板面距离轨道面在800mm-1000mm之间为高地板）所造成的上下车不便与运行和时间延迟的问题。低地板轻轨车辆提供给人们更加舒适的乘坐感受，它不需要高的站台，方便残疾人、老年人和小孩上下车，减少对城市景观的冲击。低地板车可以减少换乘时间，提高旅行速度，具有实际的经济应用价值。

传统的轨道车辆的转向架上左右两个车轮由一根传动车轴固定，牵引电机驱动该传动车轴，从而带动左右两个车轮旋转。100%低地板轻轨车辆取消了传动车轴，左右车轮解耦，使其能够独立旋转，这种左右车轮可以相互各自独立地绕车轴旋转的轮对称为独立轮对。

独立轮对在结构上的优点同样也产生了缺点，由于轮对解耦，使其不产生纵向蠕滑力，而纵向蠕滑力在轮对的导向中又起到了十分关键的作用，因此独立轮对的导向性能较差，主要表现为：在直线上，独立轮对不易对中，容易贴靠轨道一侧运行；在曲线上，独立轮对的冲角较大，容易发生轮缘贴靠。这样，一方面会加重独立轮对的车轮磨耗；另一方面，独立轮脱轨的隐患增大。

驱动100%低地板轻轨车辆的独立轮对，需要采用特别的牵引传动方式，一般的做法是，转向架有4只相对独立的车轮，对称地分布在转向架两侧，牵引电机纵向布置，双端输出，驱动一前一后的两只车轮，一个转向架上配置两台牵引电机。这样的牵引驱动方式仍然受到上述导向问题的困扰。

故有之前申请并公开的发明专利，申请号为200810104587，名称为100%低地板车独立轮牵引传动系统与控制方法，把车辆直道对中和弯道控制由转向架的机械耦合控制转到电气耦合控制，即发挥了100%低地板车辆独立轮对的优势，又从电气上解决了直道对中、曲线导向的问题。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种利用机械耦合控制方式，解决独立轮导向问题的100%低地板车独立轮耦合式驱动装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置，包括设置在转向架上的轴桥装置和牵引电机，在所述轴桥装置两端设置主动独立轮和从动独立轮，在所述主动独立轮的轮轴上设置有主动齿轮箱，在所述从动独立轮的轮轴上设置有从动齿轮箱，所述主动齿轮箱和从动齿轮箱固定连接在所述转向架上，所述主动齿轮箱和从动齿轮箱通过一个联接轴连接，所述牵引电机与主动齿轮箱连接，并通过所述联接轴同时驱动所述主动独立轮和所述从动独立轮转动。

进一步，在所述主动齿轮箱内设置有差速机构，所述差速机构包括一个输入端和两个输出端，所述差速机构输入端与所述牵引电机输出端连接，所述差速机构的一个输出端与所述联接轴连接，另一个输出端与所述主动独立轮联动。

进一步，在所述主动独立轮的轮轴上设置有第一齿轮，在所述差速机构与所述主动独立轮联动的输出端上设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合连接，所述第一齿轮和第二齿轮设置在所述主动齿轮箱内。

进一步，在所述从动独立轮的轮轴上设置有第三齿轮，在所述联接轴与从动齿轮箱连接的一端设置有第四齿轮，所述第三齿轮和所述第四齿轮啮合连接，所述第三齿轮和第四齿轮设置在从动齿轮箱内。

进一步，差速机构为锥齿轮差速器，在所述锥齿轮差速器输入端的锥齿轮与两个输出端的锥齿轮之间均设置有盘簧和离合器。

进一步，牵引电机输出端通过联轴节与所述主动齿轮箱连接。

进一步，牵引电机通过螺栓固定在所述主动齿轮箱上，另一端悬挂固定在所述转向架上。

进一步，联接轴的位置与所述转向架底面平齐。

进一步，在所述转向架上设置有两个牵引电机，所述两个牵引电机分别设置在所述转向架两侧，所述两个牵引电机输出端方向相反。

综上内容，本发明所述的一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置，在保证独立轮的优势情况下，通过机械耦合的方式，解决独立轮的导向问题。通过联接轴，保证了独立轮在直线和通过大弯时，有与传统的刚性轮对相同的驱动方式。通过差速机构，使独立轮能够顺利通过半径较小的曲线轨道。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图；

图2 是本发明应用在转向架上的结构示意图；

图3 是图2的左视图；

图4 是图2的俯视图。

如图1和图2所示，牵引电机 1，联轴节2，主动齿轮箱3，从动齿轮箱4，联接轴5，主动独立轮6，从动独立轮7，轴桥装置8，一系弹簧安装座9，制动盘10，构架11，一系悬挂装置12，独立轮13，二系沙漏弹簧14，液压制动装置15，磁轨制动16，螺栓17，牵引装置18，差速机构19。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1和图2所示，一种100%低地板车独立轮耦合式驱动装置，是使用在低地板转向架上的，为使车体地板更低，低地板转向架不能像传统转向架一样设置刚性轮对，取而代之的是四个独立轮13，并通过轴桥装置8固定两个独立轮13，并固定独立轮13之间的间距。独立轮13为弹性车轮，提高轮轨的接触性能。

低地板轻轨转向架由构架11组成，构架11由钢板、钢管焊接成整体“目”形结构，构架11包括侧梁、横梁和端梁。两侧侧梁中间部分为“U”型外凸，在两侧侧梁中间的底部焊接横梁，降低转向架的高度，端梁的表面与横梁平齐。侧梁中间为外凸的悬挂臂，在悬挂臂上表面设置二系沙漏弹簧14的安装座和垂直减震器座，二系沙漏弹簧14连接车体。在悬挂臂的下表面设置有齿轮箱安装座和牵引电机1安装座，悬挂安装牵引电机1和齿轮箱，为动力转向架提供驱动力。在两侧侧梁两端还设置有垂直止挡座、横向止挡座以及一系悬挂套管。在两个横梁之间设置有牵引装置18的牵引拉杆座，牵引装置18为单拉杆牵引机构，中心销与车体连接，但拉杆牵引机构两端采用弹性橡胶安装。在端梁上设置有横向减震器座。

轴桥组成部分为轴桥装置8，固定在低地板转向架上，轴桥装置8通过一系悬挂装置12固定在构架11的侧梁上。轴桥装置8两端连接独立轮13，独立轮13通过轮轴固定在轴桥装置8上，轮轴为短轴。四个独立轮13的轮轴上都设置有齿轮箱，齿轮箱设置在独立轮13外侧，并悬挂固定在构架11侧梁上的齿轮箱安装座上，在齿轮箱内设置了驱动传递所需的齿轮。

在独立轮13外设置有制动盘10和液压制动装置15，液压制动装置15包括被动式液压制动夹钳和在夹钳上的闸片。被动式液压制动夹钳通过两套紧固件安装在齿轮箱上的安装座上，被动式液压制动夹钳与紧固件间为浮动安装。被动式液压制动夹钳采用液压油的压力进行缓解，并分别通过各自的进油口与外接液压管路连接。制动闸片通过夹钳上的两个闸片止动销进行固定。制动动作时，液压制动夹钳通过驱动内置液压制动传动装置带动该侧夹钳动作，因夹钳与紧固件为浮动安装，致夹钳另一侧随即带动闸片贴靠并压紧在制动盘上，两者相互摩擦实现制动。

在构架11底部还设置了磁轨制动16，磁轨制动16通过在构架11横梁上的安装座安装，并在齿轮箱上设置了高度调整装置，当磁轨制动16与轨道面间隙需要调整时，可通过高度调整装置调节。

侧梁两侧各设置一个牵引电机1，两个牵引电机1输出端方向相反，每个牵引电机1驱动一个轴桥装置8上的两个独立轮13转动。与牵引电机1输出端同侧的，并与牵引电机1连接的独立轮13为主动独立轮6，在主动独立轮6轮轴外侧设置的齿轮箱为主动齿轮箱3；在轴桥装置8另一端，主动独立轮6对面的独立轮13为从动独立轮7，在从动独立轮7轮轴外侧设置的齿轮箱为从动齿轮箱4。在轴桥装置8两端主动齿轮箱3和从动齿轮箱4之间设置有联接轴5，联接轴5连接主动独立轮6和从动独立轮7，使之联动，联接轴5的位置要与构架11的横梁平齐，不影响低地板的效果。牵引电机1与悬挂安装在侧梁上的主动齿轮箱3通过联轴节2连接，并通过螺栓17弹性固定。

在主动齿轮箱3内设置有差速机构19，差速机构19为锥齿轮差速器（图中未示出），锥齿轮差速器包括一个输入端和两个输出端，锥齿轮差速器的输入端与牵引电机1的输出端连接。在主动独立轮6的轮轴上设置有第一齿轮，在差速机构19的第一个输出端上设置有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合连接，使差速机构19的一个输出端与主动独立轮6联动，第一齿轮和第二齿轮设置在主动齿轮箱3内。

第二个输出端与联接轴5同轴连接，或者将联接轴5直接设置为锥齿轮差速器的第二个输出端，由于本方案用到的转向架，与本方案公开的耦合式驱动装置为统一设计，在联接轴5、牵引电机1以及锥齿轮差速器的位置、高度等均有完善的设计，故能够使锥齿轮差速器的输出端和联接轴5同轴设置，并保证联接轴5的与转向架底部平齐，不影响低地板的效果。

在从动独立轮7的轮轴上设置有第三齿轮，在联接轴5与从动齿轮箱4连接的一端设置有第四齿轮，第三齿轮和第四齿轮啮合连接，使联接轴5与从动独立轮7联动，第三齿轮和第四齿轮设置在从动齿轮箱4内。

为保证主动独立轮6和从动独立轮7为相同的转速，主动独立轮6和从动独立轮7的轮轴上的第一齿轮和第三半径相同；联接轴5位于从动齿轮箱4一端的第四齿轮，和锥齿轮差速器第一个输出端上的第二齿轮半径相同。这样使得在轴桥装置8两端的主动独立轮6和从动独立轮7转速相同。

牵引电机1提供的驱动力通过联轴节2传递到主动齿轮箱3内的锥齿轮差速器输入端上，锥齿轮差速器的第一个输出端，通过主动独立轮6轮轴上的第一齿轮和输出端上的第二齿轮啮合传递，将驱动力传递给主动独立轮6。另一个输出端通过联接轴5将驱动力传递到从动齿轮箱4内，并通过第三齿轮和第四齿轮的啮合将驱动力传递给从动独立轮7，使主动独立轮6和从动独立轮7共同转动。

在车辆运行时，车轮与轨道之间的摩擦会通过所连接的驱动产生扭矩应力，当车辆通过半径较小的小曲线时，轮轨之间的摩擦力大，所产生的扭矩应力大，在锥齿轮差速器内设置了盘簧和离合器，盘簧和离合器配合使用，离合器为多盘式离合器。锥齿轮差速器每个输出端的锥齿轮与输入端锥齿轮之间通过离合器传递连接，并在离合器外设置有盘簧，盘簧和离合器安装在两个输出端锥齿轮与差速器的输入端锥齿轮之间。当扭矩应力大于盘簧所设置的应力上限时，盘簧会使离合器将输入端齿轮和弯道内侧输出端的锥齿轮分离，使两侧独立轮13产生不同的速度，外侧独立轮13的转速快于内侧，当车辆顺利通过弯道时，摩擦力减小，离合器回位，使输出端的锥齿轮又获得动力，恢复到两侧独立轮13同转速。

应用本驱动装置的低地板轻轨车辆在不同轨道行驶时，具体驱动情况如下：

车辆在平直轨道上运行时，牵引电机1输出扭矩通过联轴节2传递给主动齿轮箱3，此时差速机构19不动作，仍然提供两个输出端的动力，主动齿轮箱3内的差速机构19通过联接轴5将相同的转速传递给从动齿轮箱4，并传递给从动齿轮箱4内的从动独立轮7，使得同一轴桥装置8两侧的独立轮13转速相同，驱动方式与传统刚性车轮结构相同。

车辆通过半径较大的大曲线时，产生的摩擦力和扭矩应力不够使差速机构19动作，通过联接轴5使主动齿轮箱3和从动齿轮箱4以相同的转速传递给两侧车轮，因为两侧车轮与轨道接触面，即踏面为锥度结构，外侧车轮旋转直径较大，内外侧车轮角速度不同，能够顺利通过曲线，与传统刚性轮对曲线通过形式相同。

在车辆通过半径角小的小曲线时，车辆踏面锥度所产生的车辆旋转直径变化，已经不能有效通过曲线，当轮轨摩擦力增大，产生的扭矩应力增大到差速机构19所设定的上限时，差速机构19使与内侧独立轮13连接的锥齿轮差速器输出端，与锥齿轮差速器的输入端分离，使得内侧独立轮13失去动力，外侧独立轮13旋转，产生不同的速率，顺利通过小曲线。当通过小曲线后，随着摩擦力的减少，与内侧独立轮13连接的锥齿轮差速器输出端又与输入器连接，保证两侧车辆转速相同。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，包括设置在转向架上的轴桥装置和牵引电机，其特征在于：在所述轴桥装置两端设置主动独立轮和从动独立轮，在所述主动独立轮的轮轴上设置有主动齿轮箱，在所述从动独立轮的轮轴上设置有从动齿轮箱，所述主动齿轮箱和从动齿轮箱固定连接在所述转向架上，所述主动齿轮箱和从动齿轮箱通过一个联接轴连接，所述牵引电机与主动齿轮箱连接，并通过所述联接轴同时驱动所述主动独立轮和所述从动独立轮转动；

在所述转向架上设置有两个牵引电机，所述两个牵引电机分别设置在所述转向架两侧，所述两个牵引电机输出端方向相反。

2.根据权利要求1所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：在所述主动齿轮箱内设置有差速机构，所述差速机构包括一个输入端和两个输出端，所述差速机构输入端与所述牵引电机输出端连接，所述差速机构的一个输出端与所述联接轴连接，另一个输出端与所述主动独立轮联动。

3.根据权利要求2所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：在所述主动独立轮的轮轴上设置有第一齿轮，在所述差速机构与所述主动独立轮联动的输出端上设置有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合连接，所述第一齿轮和第二齿轮设置在所述主动齿轮箱内。

4.根据权利要求1所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：在所述从动独立轮的轮轴上设置有第三齿轮，在所述联接轴与从动齿轮箱连接的一端设置有第四齿轮，所述第三齿轮和所述第四齿轮啮合连接，所述第三齿轮和第四齿轮设置在从动齿轮箱内。

5.根据权利要求2所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：所述差速机构为锥齿轮差速器，在所述锥齿轮差速器输入端的锥齿轮与两个输出端的锥齿轮之间均设置有盘簧和离合器。

6.根据权利要求1所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：所述牵引电机输出端通过联轴节与所述主动齿轮箱连接。

7.根据权利要求1所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：所述牵引电机通过螺栓固定在所述主动齿轮箱上，另一端悬挂固定在所述转向架上。

8.根据权利要求1所述的100％低地板车独立轮耦合式驱动装置，其特征在于：所述联接轴的位置与所述转向架底面平齐。