CN105438206A - 跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，包括构架本体、设置于构架本体中部的走行轮、基础制动装置以及用于驱动走行轮的驱动传动系统，驱动传动系统包括：设置于构架本体上的变速箱，变速箱内包括一太阳轮、设置在变速箱的壳体上的内齿圈、以及设置在太阳轮与内齿圈之间的行星轮，且行星轮的行星轮架与用于驱动走行轮行走的驱动轴固连；设置在变速箱上，且输出轴与太阳轮固连的牵引电机，牵引电机的输出轴沿构架本体的横向布置。本发明中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架不仅满足了转向架轻量化、低能耗的要求，而且还使得在转向架上安装抗侧滚扭杆成为了可能，为增强目前跨座式单轨车辆转向架的稳定性提供了基础。

Description

跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架

技术领域

本发明涉及单轨车辆制造技术领域，特别涉及一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架。

背景技术

随着我国新型城镇化进程的加快，城市人口快速增长，从小城市到大城市，山地城市到平原城市，环境污染严重、交通拥堵、能源短缺等问题越发尖锐。传统的公共交通系统已不能满足城市绿色、快捷交通发展的需要，解决城市交通问题的根本出路在于发展城市轨道交通。

跨座式单轨交通是一种典型的城市轨道交通制式，具有地形适应性强、爬坡能力大、转弯半径小、土地资源占用少、噪音低、建设周期短、造价低等独特优势。在多制式城轨交通中，高架线路运行综合优势明显。独特的优势决定该制式有着进一步推广和广泛应用的空间。

随着社会的进步，节能环保也越来越受到重视，目前国内的跨座式单轨列车的转向架是2004年从日本引进，至今为止依然停留在20世纪80年代的技术水平上。目前这种跨座式单轨车辆转向架采用交流异步电机作为驱动装置，在转向架的中部横梁向轨道两侧延伸的部分安装有电机安装座，交流异步电机固定设置在电机安装座上，并且电机的轴线方向与转向架的纵向平行。

众所周知，跨座式单轨车辆走行轮的支承轴轴线与转向架的横向平行，因此电机的扭矩至少要经过换向齿轮组和减速齿轮组才能传递到走行轮上，因此在电机安装座的另一侧就设置有安装于构架上的变速箱，该变速箱中包括换向齿轮组和减速齿轮组。

由于包含的齿轮较多，因此该种变速箱不仅笨重，而且体积较大，占用了大量的转向架空间，极其不利于其他机构在转向架上的布置，这导致了该种转向架出现了整体笨重、能耗很高的问题；同时电机的扭矩需要经过多级才能最终传递到走行轮上，传动效率较低，这进一步加剧了转向架能耗高的问题。

因此，如何能够提供一种符合轻量化、低能耗要求的跨座式单轨车辆转向架是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，以便能够使得跨座式单轨车辆的转向架符合目前的轻量化、低能耗的要求。

为达到上述目的，本发明提供的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，包括构架本体、设置于所述构架本体中部的走行轮、基础制动装置以及用于驱动所述走行轮的驱动传动系统，其中，所述驱动传动系统包括：

设置于所述构架本体上的变速箱，所述变速箱内包括一太阳轮、设置在所述变速箱的壳体上的内齿圈，以及设置在所述太阳轮与所述内齿圈之间的行星轮，且所述行星轮的行星轮架与用于驱动所述走行轮行走的驱动轴固连；

设置在所述变速箱上，且输出轴与所述太阳轮固连的牵引电机，所述牵引电机的输出轴沿所述构架本体的横向布置。

优选的，所述牵引电机的输出轴为齿轮轴，且所述牵引电机的输出轴伸入所述变速箱内，所述输出轴端部的齿轮构成所述太阳轮。

优选的，所述牵引电机为永磁电机。

优选的，所述构架本体上设置有构架法兰盘，所述变速箱的输出端设置有与所述构架法兰盘适配的第一法兰盘，输入端设置有第二法兰盘，所述牵引电机上设置有与所述第二法兰盘对应的电机法兰，所述构架本体、变速箱以及所述牵引电机通过法兰螺栓固连。

优选的，相互配合的所述构架法兰与所述第一法兰盘上，以及相互配合的所述第二法兰盘与所述电机法兰上，还开设有多对绞制孔，且所述绞制孔内穿设有与所述绞制孔自身过盈配合的绞制孔螺栓。

优选的，所述牵引电机的输出轴穿出所述牵引电机的尾部形成延长部，且所述基础制动装置包括：

固定设置于所述延长部上的制动盘；

固定设置在所述牵引电机的外壳上，且用于夹紧所述制动盘的制动夹钳。

优选的，所述制动夹钳为液压制动夹钳。

优选的，沿所述制动盘的周向上，设置有多个同步动作的所述制动夹钳。

优选的，所述走行轮安装填充有氮气的钢芯橡胶轮胎。

优选的，还包括设置于所述构架本体的前端和后端的安全轮，所述安全轮安装实心橡胶轮胎。

由以上技术方案可以看出，本发明所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架中，驱动传动系统具体包括变速箱和牵引电机，其中变速箱设置在构架本体上，并且变速箱内包括一个太阳轮、设置在变速箱壳体上的内齿圈以及设置在太阳轮与内齿圈之间的行星轮，行星轮的行星轮架与用于驱动走行轮行走的驱动轴固连，牵引电机直接设置在变速箱上，牵引电机的输出轴沿构架本体的横向布置且与太阳轮固连。

实际上本发明中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架对现有转向架中的驱动传动系统进行了重新布局，牵引电机和变速箱不仅位于构架本体的同一侧，而且牵引电机直接安装在变速箱上，由于电机的输出轴与构架本体的横向平行，这就省去了变速箱内的换向齿轮组，电机输出的扭矩可以直接向变速箱内传递，因此变速箱的结构更加简单，变速箱的尺寸和重量也得以大幅降低；同时本发明中的转向架还省去了用于安装牵引电机的电机安装座，因而整个转向架的结构更加紧凑，重量进一步降低，牵引电机重新布局之后所节省的空间还使得在转向架上安装抗侧滚扭杆成为了可能，这可以有效增强目前跨座式单轨车辆转向架的稳定性。

由此可见，本发明中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架不仅满足了转向架轻量化、低能耗的要求，而且还使得在转向架上安装抗侧滚扭杆成为了可能，为增强目前跨座式单轨车辆转向架的稳定性提供了基础。

附图说明

图1为本发明实施例中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架的俯视示意图；

图2为本发明实施例中所公开的驱动传动系统的原理示意图；

图3为本发明实施例中变速箱的内部结构示意图；

图4为本发明实施例中所公开的变速箱的第一法兰盘的结构示意图；

图5为本发明实施例中所公开的变速箱的第二法兰盘的结构示意图；

图6为本发明实施例中所公开的构架法兰盘的结构示意图；

图7为本发明实施例中所公开的电机法兰盘的结构示意图；

图8为本发明实施例中所公开的构架与变速箱的安装结构示意图；

图9为本发明实施例中所公开的变速箱与牵引电机的安装结构示意图；

图10为本发明实施例中所公开的基础制动装置的安装结构示意图。

其中，1为构架本体，2为走行轮，3为制动盘，4为制动夹钳，5为变速箱，6为牵引电机，7为延长部，8为输出轴，9为行星轮，10为太阳轮，11为内齿圈，12为驱动轴，13为行星轮架，14为构架法兰盘，15为法兰螺栓，51为第一法兰盘，511为第一螺栓孔，512为第一绞制孔，52为第二法兰盘，521为第二螺栓孔，522为第二绞制孔，141为构架螺栓孔，142为构架绞制孔，61为电机法兰盘，611为电机绞制孔，612为电机螺栓孔。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，以便能够使得跨座式单轨车辆的转向架符合目前的轻量化、低能耗的要求。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架的俯视示意图，图2为本发明实施例中所公开的驱动传动系统的原理示意图，图3为本发明实施例中变速箱5的内部结构示意图。

在进行具体方案介绍之前，先对本发明实施例中即将出现的方位词进行定义。在本发明实施例中，将列车运行的方向定义为转向架的纵向，在竖直面内，与转向架纵向垂直的方向为垂向，在水平面内，与转向架纵向垂直的方向为横向。

本发明中提供了一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，所谓轮边驱动，具体是指转向架中的驱动传动系统具体设置在走行轮的一边，或者说是一侧，所谓直连，具体是指牵引电机6与变速箱5是直接相连的。具体的，该转向架包括构架本体1、走行轮2、基础制动装置以及驱动传动系统，构架本体1作为整个转向架的基础骨架，为车厢以及各种机构的安装提供安装空间和安装基础，如图1中所示，走行轮2设置于构架本体1的中部，本发明实施例中的走行轮2具体包括两对，沿构架本体1的纵向上分布于前端和后端。

相比于现有技术，本发明中所公开的转向架的核心改进点在于驱动传动系统上，具体的，请参考图1至图3，驱动传动系统包括变速箱5和牵引电机6，变速箱5作为传动机构，牵引电机6作为驱动机构，变速箱5固定设置在构架本体1上，更为具体的，变速箱5设置在构架本体1横向上的一根侧梁上，并且变速箱5内包括一个太阳轮10、设置在变速箱5壳体上的内齿圈11以及设置在太阳轮10与内齿圈11之间的行星轮9，与行星轮9相连的行星轮架9与用于驱动走行轮行走的驱动轴12固连，牵引电机6直接连接在变速箱5上，并且牵引电机6的输出轴8与太阳轮10固连，从而通过牵引电机6带动变速箱5内的太阳轮10转动，如图1和图2中所示，牵引电机6的输出轴8沿构架本体1的横向布置。

由上述实施例中可以看出，本发明中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架对现有转向架中的驱动传动系统进行了重新布局，牵引电机6和变速箱5不再分别设置在电机安装座的两侧，而是位于构架中部横梁的同一侧，并且牵引电机6直接安装在了变速箱5上。

由于电机的输出轴8与构架本体1的横向平行，因而就省去了变速箱5内的换向齿轮组，电机输出的扭矩可以直接向变速箱5内传递，因此变速箱5的结构更加简单，变速箱5的尺寸和重量也得以大幅降低；同时本发明中的转向架还省去了用于安装牵引电机6的电机安装座，因而整个转向架的结构更加紧凑，重量进一步降低，牵引电机6重新布局之后所节省的空间还使得在转向架上安装抗侧滚扭杆成为了可能，这可以有效增强目前跨座式单轨车辆转向架的稳定性。

可见，上述实施例中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架不仅满足了转向架轻量化、低能耗的要求，而且还使得在转向架上安装抗侧滚扭杆成为了可能，为增强目前跨座式单轨车辆转向架的稳定性提供了可靠的基础。

不难理解的是，变速箱5可以设置有输入轴，输入轴与变速箱5内部的太阳轮10固定连接，电机的输出轴8再通过联轴节与变速箱5的输入轴相连。但是该种方式需要另外设置联轴节，连接形式较为复杂，占用构架本体的安装空间较多，不利于其他构件在转向架上的布置；因此，本领域技术人员可能想到的变通是，直接将牵引电机的输出轴8设置为锥度轴，太阳轮10设置为带锥度内孔的齿轮套，输出轴8与齿轮套通过锥度连接，通过加热后过盈配合。但是该种方式需要将齿轮套安装于电机的输出轴8的外端，需要较大的齿根圆直径和更多的齿数，并且变速箱5的速比较大，因此该种变速箱5的尺寸和重量较大，对转向架整体实现轻量化会带来不利影响。

为此本发明实施例中提供了一种优选的方式，在本实施例中，牵引电机6的输出轴8为齿轮轴，如图2中所示，牵引电机6的输出轴8伸入到变速箱5内，并且牵引电机6的输出轴8端部的齿轮构成上述实施例中的太阳轮10。该种方式省去了变速箱5的输入轴，电机的输出轴8与变速箱5的输入轴合二为一，并且太阳轮10直接加工在了电机的输出轴8上，无需重新在电机的输出轴8上套装太阳轮10，有效减小了太阳轮10的尺寸，从而使得变速箱5的整体尺寸更小，重量更轻；电机的扭矩直接传递至变速箱5内，减少了中间环节的损失，传动效率更高，因而节能效果也更加明显。

更进一步的，本实施例中还对牵引电机6进行了改进，本实施例中牵引电机6具体采用永磁电机，而且在构架本体1的横向上，永磁电机以及变速箱5优选的为扁平结构，以便尽量减小横向空间上的占用。

永磁电机取消了磁力绕组，用永磁体取代，磁场稳定性，这就提高了电机可靠性。同时，由于永磁电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗(铜耗)；普通交流异步电机在运作的时候首先需要励磁才能开始运转，在启动的时候是最耗电能的，因而普通的交流异步电机需要消耗大量的励磁电流。而永磁电机彻底去掉了励磁线圈，运行起初不用耗大量的电能先去励磁，直接靠它本身的永磁体就能很快而且节能的启动，由于去掉了励磁线圈，在运行中也会省去转动时的它所要消耗的那部分电能，因而节能效果明显。

相比于交流异步电机而言，永磁电机的重量也大大减轻，据实际测算，相比于交流异步电机而言，同功率容量的永磁电机体积、重量、以及所用生产材料可减少30％，这不仅实现了跨座式车辆转向架轻量化和节能化的目的，而且还使得转向架的生产成本得以降低。

本发明实施例中，变速箱5与构架本体1、牵引电机6与变速箱5之间均通过法兰盘结构安装，如图4至图9中所示，具体的，构架本体1上设置有构架法兰盘14，变速箱5的输出端设置有与构架法兰盘14适配的第一法兰盘51，变速箱5的输入端上还设置有第二法兰盘52，牵引电机6上设置有与第二法兰盘52适配的电机法兰盘61，构架本体1、变速箱5以及牵引电机6通过法兰螺栓15固定连接。

鉴于牵引电机6的输出轴8为齿轮轴，输出轴8需要保证与牵引电机6本身的轴心和变速箱5轴心对正，所以需要的变速箱5和牵引电机6的安装位置精度较高，单独的法兰螺栓15定位依然存在着定位精度较低的问题，因此，在本实施例中，相互配合的构架法兰与第一法兰盘51上，以及相互配合的第二法兰盘52与电机法兰上，还开设有多对绞制孔，且每一对绞制孔内穿设有与绞制孔自身过盈配合的绞制孔螺栓，绞制孔螺栓上的定位销部分将有效保证变速箱5在构架本体1上，以及牵引电机6在变速箱5上的安装精度。

如图4至图7中所示，第一法兰盘51上设置有第一螺栓孔511和第一绞制孔512，第二法兰盘52上设置有第二螺栓孔521和第二绞制孔522，在构架法兰盘14上设置有构架螺栓孔141和构架绞制孔142，在电机法兰盘61上设置有电机绞制孔611和电机螺栓孔612。

目前的跨座式单轨车辆转向架中，基础制动装置通常被安装在齿轮箱的输出轴位置，通过制动齿轮箱的输出轴来间接实现对走行轮2的制动；还有一些转向架制动盘3安装于走行轮2装置的驱动轴12上，此时，基础制动装置安装于构架，需要占用构架本体1较大的安装空间，不利于其他机构在构架本体1上的安装。

为此本发明实施例中提供了一种优选的安装方式，在本实施例中，牵引电机6的输出轴8穿出牵引电机6的尾部形成了延长部7，如图2和图10中所示，并且基础制动装置具体包括固定设置在延长部7上的制动盘3，和固定设置在牵引电机6的外壳上，且用于夹紧所述制动盘3的制动夹钳4。

制动夹钳4吊挂于牵引电机6外壳的外壁，制动盘3连接于牵引电机6的输出轴8的延长部7，即整个基础制动装置连接于牵引电机6的尾部。车辆制动时，制动夹钳4的两个闸片紧压制动盘3侧面，通过摩擦产生制动力，该制动力使牵引电机6的输出轴8的转速减小至合适转速，将跨座式单轨列车的动能转变成热能消散于空气中，实现跨座式单轨列车的制动。显然，本实施例中将制动盘3安装于牵引电机6尾端的延长部7，解决了传统安装方式占用构架本体1横向空间较多的问题。

制动钳采用气动或液动均可，本发明实施例中优选的推荐采用液压制动盘3来对车辆进行制动，以去除转向架上所设置的气缸，从而进一步降低转向架重量，减小转向架的尺寸。

车辆在制动过程中，稳定性是需要重点保证的，为此本实施例中在制动盘3的周向上，设置有多个同步动作的制动夹钳4，以便保证制动盘3在周向上的受力均衡，避免制动过程中制动盘3因单点受力而出现抖动。

如图1中所示，本发明实施例中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，走行轮2上均安装填充有氮气的钢芯橡胶轮胎，该种轮胎不仅可以起到一系减振弹簧的效果，而且其走形过程所带来的噪音很小，大大提高了单轨车辆运行时的静音效果。

走行轮2通过悬臂轴固定在构架本体1上，方便轮胎的更换，为了进一步提高车辆运行时的安全性，本实施例中还包括设置在构架本体1前端和后端的安全轮，并且安全轮安装有实心橡胶轮胎。

如图1中所示，安全轮可以在走行轮2发生漏气或者爆胎时有效支撑整个转向架，避免转向架失稳，从而提高车辆运行时的安全性。

在每个走行轮2内还可以配有由压力开关和集流环组成的内压检测装置，这可以使驾驶者在轮胎降压时，检测到轮胎漏气的情况。

请参考图1，本发明实施例中所公开的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架中央悬挂装置为无摇枕设计，通过空气弹簧直接支撑车体，以达到轻量化的目的。

以上对本发明所提供的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，包括构架本体(1)、设置于所述构架本体(1)中部的走行轮(2)、基础制动装置以及用于驱动所述走行轮(2)的驱动传动系统，其特征在于，所述驱动传动系统包括：

设置于所述构架本体(1)上的变速箱(5)，所述变速箱(5)内包括一太阳轮(10)、设置在所述变速箱(5)的壳体上的内齿圈(11)、以及设置在所述太阳轮(10)与所述内齿圈(11)之间的行星轮(9)，且所述行星轮(9)的行星轮架(13)与用于驱动所述走行轮行走的驱动轴(12)固连；

设置在所述变速箱(5)上，且输出轴(8)与所述太阳轮(10)固连的牵引电机(6)，所述牵引电机(6)的输出轴(8)沿所述构架本体(1)的横向布置。

2.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述牵引电机(6)的输出轴(8)为齿轮轴，且所述牵引电机(6)的输出轴(8)伸入所述变速箱(5)内，所述输出轴(8)端部的齿轮构成所述太阳轮(10)。

3.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述牵引电机(6)为永磁电机。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述构架本体(1)上设置有构架法兰盘(14)，所述变速箱(5)的输出端设置有与所述构架法兰盘(14)适配的第一法兰盘(51)，输入端设置有第二法兰盘，所述牵引电机(6)上设置有与所述第二法兰盘对应的电机法兰盘(61)，所述构架本体(1)、变速箱(5)以及所述牵引电机(6)通过法兰螺栓(15)固连。

5.根据权利要求4所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，相互配合的所述构架法兰盘(14)与所述第一法兰盘(51)上，以及相互配合的所述第二法兰盘(52)与所述电机法兰盘(61)上，还开设有多对绞制孔，且所述绞制孔内穿设有与所述绞制孔自身过盈配合的绞制孔螺栓。

6.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述牵引电机(6)的输出轴(8)穿出所述牵引电机(6)的尾部形成延长部(7)，且所述基础制动装置包括：

固定设置于所述延长部(7)上的制动盘(3)；

固定设置在所述牵引电机(6)的外壳上，且用于夹紧所述制动盘(3)的制动夹钳(4)。

7.根据权利要求6所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述制动夹钳(4)为液压制动夹钳。

8.根据权利要求6所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，沿所述制动盘(3)的周向上，设置有多个同步动作的所述制动夹钳(4)。

9.根据权利要求1所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，所述走行轮(2)安装填充有氮气的钢芯橡胶轮胎。

10.根据权利要求9所述的跨座式单轨车辆轮边驱动直连转向架，其特征在于，还包括设置于所述构架本体(1)的前端和后端的安全轮，所述安全轮安装实心橡胶轮胎。