CN105416332A - 一种空心轴桥结构及轻量化轮对 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化轮对。所述轮对包括轴桥，分别通过相应轴承装在第一车轮和第二车轮的轮毂孔内；所述轴桥为空心管状结构，所述轴桥内套装有一根扭杆；所述车轮轮毂外端装有传动盘，该传动盘的内端面与所述扭杆的端部固定相连，实现了左右车轮的同步转动。本发明的轮对改善了车轴受力且质量相比传统轮对减少约20%—30%。因此，有可能促成高速动车组进一步提速，也有益于减小线路损伤和节能减排。

Description

一种空心轴桥结构及轻量化轮对

技术领域

本发明涉及一种空心轴桥结构及轻量化轮对，属于轨道车辆领域，尤其适用于动车组、客车、城轨等轨道车辆。

背景技术

转向架轻量化是设计者们的一直追求，随着我国机车车辆特别是高速动车组的发展，转向架轻量化已经走到了瓶颈。其中，对转向架构架的轻量化都很难，而对属于簧下质量的轮对进行轻量化更加艰难。特别是高速动车组，若想突破现有速度极限，关键之一是必须设计更为轻量化的轮对组件。此外轻量化轮对组件还对减小线路损伤和节能减排意义重大。

在现有轮对结构下，对轮对进行大幅轻量化不太可能。因此必须基于轮轨关系理论创新结构，才能实现显著的轻量化。

发明内容

本发明旨在提供一种空心轴桥结构及轻量化轮对，该空心轴桥只承受弯矩载荷，扭矩载荷由扭杆承担，轴桥无传统轮对车轴的弯扭耦合载荷，可靠性更高。同时轮对质量相比传统轮对大幅减小，因此，有可能促成高速动车组进一步提速，也有益于减小线路损伤和节能减排。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种空心轴桥结构，包括用于通过轴承安装相应车轮的轴桥，其结构特点是，

所述轴桥为空心管状结构，用于承担所述车轮横向力和垂向力产生的弯矩载荷；

套装在所述轴桥内用于与相应传动盘固定相连的扭杆，该扭杆与所述传动盘、车轮固定相连而承担扭矩载荷，而使所述车轮、传动盘和扭杆可绕轴桥中心同步转动。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述轴桥内壁与扭杆外壁之间具有间隙。

优选地，支承在所述轴桥上的轴承位于相应车轮的轮毂孔内，而传统轮对轴承位于车轮外部的独立轴箱内。

所述轴桥为空心结构，扭杆可以是实心也可以是空心结构，优选所述扭杆为空心管状结构。由此，相比传统轮对的全实心车轴，质量更小。

优选地，所述轴桥左右对称设置了内置式一系悬挂承载座。由此，一系悬挂内置，减小了轴桥和扭杆长度。

所述一系悬挂承载座包括弹簧安装接口、减振器安装接口和纵向横向悬挂接口；所述轴桥的一系悬挂承载座通过弹簧、减振器、纵向横向悬挂组件与构架连接。

优选地，由于无传统轮对的外置轴箱，轴桥和扭杆的长度比传统轮对车轴短，质量较小。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轻量化轮对，其包括轴桥；其结构特点是；所述轴桥的两个端部分别通过相应轴承装在第一车轮和第二车轮的轮毂孔内；所述轴桥具有上述的空心轴桥结构；所述第一车轮和第二车轮的横向力和垂向力通过轴承传递至轴桥；所述轮毂外端装有传动盘，该传动盘的内端面与所述扭杆的端部固定相连，所述第一车轮与传动盘、扭杆、第二车轮可绕轮轴中心同步转动。

本发明的轮对组成将轴承布置在车轮与轴桥之间，取消了传统的轴箱；车轮通过传动盘与扭杆连接，扭杆再通过传动盘与另一侧车轮连接，实现了左右车轮同步旋转。

优选地，为了保证扭杆与传动盘之间形成咬合状态来主要承担扭力，避免了扭杆与传动盘之间的连接件过疲劳，所述扭杆的端部均设有端齿，所述传动盘的内端面设有与所述端齿配合传动的端齿，由此，连接件仅起到连接作用，而不承受扭力。

优选地，所述轴承的外圈与所述轮毂的内缘固定相连，轴承的内圈与轴桥的外壁面固定相连。更优选地，所述轴承的外圈与所述轮毂通过传动盘和装在轮毂内侧的内端盖双侧压紧固定相连，使所述第一车轮和第二车轮分别与相应的轴承的外圈、传动盘、内端盖形成一个整体。

优选地，所述轴桥两端与轴承的内圈通过位于轴承外侧的压盖和位于轴承内侧的挡圈双侧压紧固定相连，使轴桥两端分别与相应的轴承的内圈、压盖、挡圈形成一个整体。车轮滚动前进时，轴桥并不跟随旋转，这个特点使得轴桥无需承受传统车轴的高周交变应力。因此，轴桥的可靠性相对于传统车轴更高。

优选地，所述第一车轮和第二车轮的幅板上均装有制动盘。

藉由上述结构，本发明轮对组成具备了传动轮对所包含的自导向、同步驱动制动等功能，无传统轮对的轴箱体，一系悬挂承载座有效利用了轴桥承载，因此无传统轮对轴箱体的质量；车轮轮毂与轴承外圈配合不存在像传统轮对轮轴配合一样的过盈量，因此轮毂可以减薄，利于减重；因此轴桥所受的疲劳载荷显著降低，轴桥因此可以变的更轻薄。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）本发明轮对组成具备了传动轮对所包含的自导向、同步驱动制动等所有功能。

2）轴桥直径尺寸相当的情况下，轴桥和扭杆的长度比传统轮对车轴短,甚至相对传统车轴短1/3左右，质量较小。

3）轴桥为空心结构，扭杆可以是实心也可以是空心结构，但相比传统轮对的全实心车轴，质量较小。

4）无传统轮对的轴箱体，一系悬挂承载座有效利用了轴桥承载。因此，无传统轮对轴箱体的质量。

5）车轮轮毂与轴承外圈配合不存在像传统轮对轮轴配合一样的过盈量，因此轮毂可以减薄，利于减重。

6）本发明改善了车轴受力，轴桥只承受弯矩载荷，扭矩载荷由扭杆承担，轴桥无传统轮对车轴的弯扭耦合载荷。因此轴桥所受的疲劳载荷显著降低，轴桥因此可以变的更轻薄。

与传统轮对相比，本发明轮对组成质量减小约20%—30%。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是本发明一系悬挂接口的结构示意图；

图3是本发明车轮的结构示意图；

图4是本发明轴桥的结构示意图（带局剖）；

图5是本发明传动盘的结构示意图；

图6是本发明扭杆的结构示意图。

具体实施方式

一种轻量化轮对，如图1所示，轮对组成基本呈左右对称结构。第一车轮1的轮毂3与轴承6的外圈13配合，并且用传动盘7和内端盖14双侧压紧轴承6的外圈13。螺钉5用于紧固传动盘7和轮毂3，螺钉15用于紧固内端盖14和轮毂3。从而，行进时第一车轮1与轴承6的外圈13、传动盘7、内端盖14形成一个整体。

如图1所示，轴桥19两端与轴承6的内圈12配合，并且用压盖10和挡圈16双侧压紧轴承6的内圈12。挡圈16与轴桥19的挡肩17接触，螺钉11联接压盖10和轴桥19，在螺钉11的紧固力下，轴承6的内圈12双侧都被压紧。从而，行进时轴桥19与轴承6的内圈12、压盖10、挡圈16形成一个整体。

第一车轮1和第二车轮21的垂向力通过轴承6传递至轴桥19；第一车轮1和第二车轮21的横向力也通过轴承6传递至轴桥19。从而实现了车轮与轴桥之间垂向力与横向力的传递。

如图1所示，第一车轮1的轮毂3一侧具有沿圆周分布的端齿4，传动盘7一侧外周也具有沿圆周分布的端齿4；在螺钉5的紧固下，轮毂3的端齿4与传动盘7的端齿4紧密咬合。传动盘7一侧内周具有沿圆周分布的端齿8，扭杆20两端也具有沿圆周分布的端齿8；螺钉9用于紧固传动盘7与扭杆20，在螺钉9的紧固下，传动盘7的端齿8与扭杆20的端齿8紧密咬合。在端齿4和端齿8的联接下，第一车轮1与传动盘7、扭杆20、车轮21绕轮轴中心同步转动。

由于同时实现了所述第一车轮1和第二车轮21与所述轴桥19之间垂向力与横向力的传递以及第一车轮1与第二车轮21的同步转动。该轮对组成具备了传动轮对所包含的自导向、同步驱动制动等所有功能。

如图1和图2所示，轴桥19左右对称设置了一系悬挂承载座22，一系悬挂承载座22包含弹簧安装接口26、减振器安装接口23和纵向横向悬挂接口28等。轴桥19的一系悬挂承载座22通过弹簧18、减振器24、纵向横向悬挂组件27与构架25连接，实现了一系悬挂功能。在一系悬挂作用下，轴桥19无转动。

如图1所示，制动盘2安装在第一车轮1和第二车轮21的幅板上，实现制动盘的安装。

与传统轮对组成相比，该轮对组成具有以下特点：

（1）该轮对组成具备了传动轮对所包含的自导向、同步驱动制动等所有功能。

（2）直径尺寸相当的情况下，轴桥19和扭杆20的长度比传统轮对车轴短，质量较小。

（3）轴桥19为空心结构，扭杆20可以是实心也可以是空心结构，但相比传统轮对的全实心车轴，质量较小。

（4）无传统轮对的轴箱体，一系悬挂承载座22有效利用了轴桥19承载。因此，无传统轮对轴箱体的质量。

（5）车轮轮毂3与轴承外圈13配合不存在像传统轮对轮轴配合一样的过盈量，因此轮毂3可以减薄，利于减重。

（6）轴桥19只承受弯矩载荷，扭矩载荷由扭杆20承担，轴桥19无传统轮对车轴的弯扭耦合载荷。因此轴桥所受的疲劳载荷显著降低，轴桥因此可以变的更轻薄。

(7)第一车轮1和第二车轮21滚动前进时，轴桥19并不跟随旋转，这个特点使得轴桥19无需承受传统车轴的高周交变应力。因此，轴桥的可靠性相对于传统车轴更高。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (11)

1.一种空心轴桥结构，包括用于通过轴承（6）安装相应车轮（1,21）的轴桥（19），其特征在于，

所述轴桥（19）为空心管状结构，用于承担所述车轮（1,21）横向力和垂向力产生的弯矩载荷；

套装在所述轴桥（19）内用于与相应传动盘（7）固定相连的扭杆（20），该扭杆（20）与所述传动盘（7）、车轮（1,21）固定相连而承担扭矩载荷，而使所述车轮（1,21）、传动盘（7）和扭杆（20）可绕轴桥中心同步转动。

2.根据权利要求1所述的空心轴桥结构，其特征在于，支承在所述轴桥（19）上的轴承（6）位于相应车轮（1，21）的轮毂（3）孔内。

3.根据权利要求1或2所述的空心轴桥结构，其特征在于，所述扭杆（20）为空心管状结构。

4.根据权利要求1或2所述的空心轴桥结构，其特征在于，所述轴桥（19）左右对称设置了内置式一系悬挂承载座（22）。

5.根据权利要求4所述的空心轴桥结构，其特征在于，所述一系悬挂承载座（22）包括弹簧安装接口（26）、减振器安装接口（23）和纵向横向悬挂接口（28）；所述轴桥（19）的一系悬挂承载座（22）通过弹簧（18）、减振器（24）、纵向横向悬挂组件（27）与构架（25）连接。

6.一种轻量化轮对，包括轴桥（19）；其特征在于；所述轴桥（19）的两个端部分别通过相应轴承（6）装在第一车轮（1）和第二车轮（21）的轮毂（3）孔内；所述轴桥（19）具有如权利要求1-5之一所述的空心轴桥结构；所述第一车轮（1）和第二车轮（21）的横向力和垂向力通过轴承（6）传递至轴桥（19）；所述轮毂（3）外端装有传动盘（7），该传动盘（7）的内端面与所述扭杆（20）的端部固定相连，所述第一车轮（1）与传动盘（7）、扭杆（20）、第二车轮（21）可绕轮轴中心同步转动。

7.根据权利要求6所述的轻量化轮对，其特征在于，所述扭杆（20）的端部均设有端齿（8），所述传动盘（7）的内端面设有与所述端齿（8）配合传动的端齿（4）。

8.根据权利要求6所述的轻量化轮对，其特征在于，所述轴承（6）的外圈（13）与所述轮毂（3）的内缘固定相连，轴承（6）的内圈（12）与轴桥（19）的外壁面固定相连。

9.根据权利要求8所述的轻量化轮对，其特征在于，所述轴承（6）的外圈（13）与所述轮毂（3）通过传动盘（7）和装在轮毂（3）内侧的内端盖（14）双侧压紧固定相连，使所述第一车轮（1）和第二车轮（21）分别与相应的轴承（6）的外圈（13）、传动盘（7）、内端盖（14）形成一个整体。

10.根据权利要求8所述的轻量化轮对，其特征在于，所述轴桥（19）两端与轴承（6）的内圈（12）通过位于轴承（6）外侧的压盖（10）和位于轴承（6）内侧的挡圈（16）双侧压紧固定相连，使轴桥（19）两端分别与相应的轴承（6）的内圈（12）、压盖（10）、挡圈（16）形成一个整体。

11.根据权利要求6-10之一所述的轻量化轮对，其特征在于，所述第一车轮（1）和第二车轮（21）的幅板上均装有制动盘（2）。