CN108909762B - 一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆变轨距领域，公开了一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架，其包括车轮、车轴和锁紧组件；所述车轮的轮毂位于所述车轮的外侧延伸有一连接套，所述车轮的轮毂内周和/或所述连接套的内周设有内花键，所述车轴的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮与所述车轴通过所述内花键与外花键连接；所述锁紧组件分别压装在所述车轮的连接套的外周，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧组件用于带动所述车轮沿所述轴箱体的轴向移动或锁紧，以实现车轮变换轨距。本发明能够最大限度的保证高速动车组转向架零部件的原有布置，以提高轨道车辆变轨距转向架的通用性和可靠性。

Description

一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架

技术领域

本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架。

背景技术

为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求，现多在交界处更换不同轮对内侧距的转向架，该方案成本高、耗时长。西班牙和日本先后发明了可变轨距的转向架，能够在不同轨距轨道间连续运行。

西班牙的可变轨距转向架采用独立轮对的形式，该方案需另外设置导向结构，结构复杂；日本的可变轨距转向架将滑移机构设置在车轮内侧，并在车轴外增加了外套筒，相当于增加了车轴的直径，从而限制了电机、齿轮箱的设计空间，并对齿轮箱轴承提出了更高的要求，成本增大，寿命降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明的目的是提供一种能够适应不同轨距的轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架，其中最大限度的保证高速动车组转向架零部件的原有布置，以提高轨道车辆变轨距转向架的通用性和可靠性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆变轨距转向架用轮对，其包括车轮、车轴和锁紧组件；所述车轮的轮毂位于所述车轮的外侧向外延伸有一连接套，所述车轮的轮毂内周和/或所述连接套的内周设有内花键，所述车轴的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮与所述车轴通过所述内花键与外花键连接；所述锁紧组件分别压装在所述车轮的连接套的外周，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧组件用于带动所述车轮沿所述轴箱体的轴向移动或锁紧，以实现车轮变换轨距。

进一步地，所述锁紧组件包括轴承组件、轴承外套和锁紧杆，所述轴承外套的内周设有环形定位凸台，所述环形定位凸台将所述轴承外套的内周面分隔为压装工作面和锁紧工作面；所述轴承组件的内圈压装在所述连接套的外周，所述轴承组件的外圈压装在所述轴承外套的所述压装工作面，所述轴承外套与所述轴箱体间隙配合；

所述锁紧工作面沿其轴向间隔设有多个内环槽，并设有轴向贯通多个所述内环槽的滑动槽，所述轴箱体的底部设有与所述滑动槽相对应的配合孔；所述锁紧杆包括锁紧头和解锁头，所述锁紧头用于卡入所述内环槽中锁紧所述车轮与轴箱体，所述解锁头延伸出所述滑动槽及配合孔，并可在外力作用下使得所述锁紧头在多个所述内环槽之间切换，以实现车轮变换轨距。

进一步地，所述锁紧杆包括杆体，所述杆体的一端设有圆弧段形成所述锁紧头，所述解锁头设于所述杆体的另一端，所述圆弧段的弧度及宽度与所述内环槽相匹配；所述杆体从所述滑动槽及配合孔依次穿出，所述杆体上设有弹簧承台，所述杆体上位于所述弹簧承台与所述轴箱体之间套设有锁紧弹簧。

进一步地，所述轴承组件包括双列圆锥滚子轴承、轴承挡圈和密封圈，所述双列圆锥滚子轴承的两端分别设有所述轴承挡圈，所述轴承挡圈与所述双列圆锥滚子轴承的两端之间分别设有所述密封圈，且所述轴承组件的一端抵靠所述环形定位凸台。

进一步地，所述轴承外套位于所述压装工作面的外端设有限位挡圈。

进一步地，所述内环槽包括两个，两个所述内环槽之间的距离等于所需变轨距的一半。

进一步地，所述圆弧段为三分之一圆弧；所述解锁头为T型锁头。

进一步地，所述滑动槽与所述配合孔均呈方形，其宽度等于所述杆体的宽度。

进一步地，所述连接套与所述轮毂一体成型。

本发明还提供一种轨道车辆变轨距转向架，包括构架，所述构架上安装有两组上述所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种轨道车辆变轨距转向架用轮对，其包括车轮、车轴和锁紧组件；所述车轮的轮毂位于所述车轮的外侧延伸有一连接套，将锁紧组件设于加长的轮毂上，直接带动车轮移动或锁紧，操作简单，调节方便，对车轮改进小，另外，将锁紧组件分别设于车轮的外侧，车轮内侧部分的车轴与传统车轴保持一致，一方面为安装在车轮内侧车轴上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造；

所述车轮的轮毂内周和/或所述连接套的内周设有内花键，所述车轴的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮与所述车轴通过所述内花键与外花键连接，从而将扭矩均匀分布在车轮的内周，既便于传递扭矩，也便于车轮沿车轴滑动实现变轨距；

所述锁紧组件分别压装在所述车轮的连接套的外周，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧组件用于带动所述车轮沿所述轴箱体的轴向移动或锁紧，以实现车轮变换轨距，以适应不同的轨距变换需求。

附图说明

图1为本发明一种轨道车辆变轨距转向架用轮对的轴向剖视示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图中：1：车轮；11：连接套；2：车轴；3：轴箱体；4：轴承外套；41：环形定位凸台；42：内环槽；43：滑动槽；5：轴承组件；6：锁紧杆；61：杆体；62：弹簧承台；63：锁紧弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-2所示，为本发明实施例提供的一种轨道车辆变轨距转向架用轮对，其包括车轮1、车轴2和锁紧组件；所述车轮1的轮毂位于所述车轮1的外侧向外延伸有一连接套11，为了保证足够的强度，优选所述连接套11与所述车轮1的轮毂一体成型，形成加长的轮毂，直接利用锁紧组件带动车轮1移动或锁紧，操作简单，调节方便，对车轮1改进小，所述车轮1的轮毂内周和/或所述连接套11的内周设有内花键，即可以仅在车轮1的轮毂内周设置内花键或仅在连接套11的内周设置内花键，也可以在车轮1的轮毂内周和连接套11的内周同时设置内花键，本实施例中，为了便于设置，优选在车轮1的轮毂内周和连接套11的内周同时设置贯穿两者的内花键，所述车轴2的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮1与所述车轴2通过所述内花键与外花键连接，用于将车轴2旋转的扭矩传递给两侧车轮1，也便于车轮1沿车轴2滑动，优选地，外花键设于车轮安装座上，且车轮安装座的长度大于加长的轮毂长度，加长距离等于变轨距的一半；所述锁紧组件分别压装在所述车轮1的连接套11的外周，且位于所述车轴2两端的轴箱体3中，将锁紧组件分别设于车轮1的外侧轴箱体3中，车轮1内侧部分的车轴2与传统车轴2保持一致，一方面为安装在车轮1内侧车轴2上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造，所述锁紧组件用于带动所述车轮1沿所述轴箱体3的轴向移动或锁紧，以实现车轮1变换轨距，以适应不同的轨距变换需求。

进一步地，所述锁紧组件包括轴承组件5、轴承外套4和锁紧杆6，所述轴承外套4的内周设有环形定位凸台41，所述环形定位凸台41将所述轴承外套4的内周面分隔为压装工作面和锁紧工作面；所述轴承组件5的内圈压装在所述连接套11的外周，所述轴承组件5的外圈压装在所述轴承外套4的所述压装工作面，轴承外套4与所述轴箱体3间隙配合，从而将车轮1的连接套11、轴承组件5以及轴承外套4紧固连接在一起，整体能够相对于轴箱体3移动；

所述锁紧工作面沿其轴向间隔设有多个内环槽42，并设有轴向贯通多个所述内环槽42的滑动槽43，所述轴箱体3的底部设有与所述滑动槽43相对应的配合孔；所述锁紧杆6包括锁紧头和解锁头，所述锁紧头用于卡入所述内环槽42中锁紧所述车轮1与轴箱体3，以实现车轮1锁紧，使其相对于轴箱体3没有轴向移动，在变轨距之前，车轮1一直保持该锁紧状态，所述解锁头延伸出所述滑动槽43及配合孔，当需要变轨距时，解锁头在外力优选向上的推力作用下向上移动，使得所述锁紧头离开所在的内环槽42，此时向车轮1施加向外或向内的推力，使得车轮1、轴承组件5以及轴承外套4整体向内或向外移动，在移动过程中所述滑动槽43及配合孔相对于锁紧杆6移动，直到到达另一个内环槽42时，外力撤销，锁紧头下降再次卡入相应的内环槽42中实现锁紧，保证了锁紧头在多个所述内环槽42之间切换，从而完成车轮1变换轨距，结构简单，操作方便。

进一步地，所述锁紧杆6包括杆体61，所述杆体61的一端设有圆弧段形成所述锁紧头，所述圆弧段优选为三分之一圆弧，以便于和内环槽42的内表面完美匹配，所述圆弧段位于所述轴承外套4内，其弧度及宽度与所述内环槽42相匹配；所述解锁头设于所述杆体61的另一端，所述杆体61从所述滑动槽43及配合孔依次穿出，所述杆体61上设有弹簧承台62，所述杆体61上位于所述弹簧承台62与所述轴箱体3之间套设有锁紧弹簧63，锁紧弹簧63的一端与轴箱体3的下端抵靠，另一端与弹簧承台62的上表面抵靠；在车轮1锁紧状态时，锁紧弹簧63处于自然预压缩状态，依靠该弹簧力使得锁紧头卡紧在对应的内环槽42中，当车轮1需要解锁时，解锁头受到向上的作用力，此时杆体61压缩锁紧弹簧63并上升，使得锁紧头离开内环槽42，此时对车轮1施加向内或向外的推力，当车轮1移动到对应轨距的内环槽42位置时，撤销解锁头的向上作用力及停止车轮1向内或向外的推力，此时，锁紧弹簧63在弹簧力作用下向下移动，从而带动杆体61向下移动，进而使得锁紧头卡入变轨距后的内环槽42中，完成变轨距。

进一步地，所述轴承组件5包括双列圆锥滚子轴承、轴承挡圈和密封圈，所述双列圆锥滚子轴承的两端分别设有所述轴承挡圈，所述轴承挡圈与所述双列圆锥滚子轴承的两端之间分别设有所述密封圈，实现轴承密封，且所述轴承组件5的一端抵靠所述环形定位凸台41实现轴承定位，优选地，密封圈的密封方式采用曲路密封，曲路密封也叫迷宫密封，是通过设置迷宫一样的小间隙-曲折的空气路径实现的；轴箱体3内侧密封：轴承内挡圈固定在车轮1轮轴配合面，轴承外挡圈固定在轴承外套4上，轴承内外挡圈之间设置有曲路密封；轴箱外侧密封：轴承内挡圈和轴承外套4设置曲路密封。纯迷宫密封不设置橡胶密封圈，若不满足密封要求，可在间隙中设置相应的橡胶密封圈。

进一步地，所述轴承外套4位于所述压装工作面的外端设有限位挡圈，从而确保轴承外套4与轴箱体3之间的限位，防止轴承外套4与轴箱体3直接硬性接触，保护轴承外套4与轴箱体3。

进一步地，本发明的实施例中，为了保证轴承外套4及轴箱体3具有合适的长度，所述内环槽42可以包括两个，两个所述内环槽42之间的距离等于所需变轨距的一半，结构简单，变轨距方便实现。

进一步地，为了便于解锁，优选地，所述解锁头为T型锁头，还可以在T型锁头在位于其中心轴线的两侧分别设置为向上倾斜的导向斜面，便于解锁使用。

进一步地，所述滑动槽43与所述配合孔均呈方形，其宽度等于所述杆体61的宽度，使得杆体61仅可以沿滑动槽43与所述配合孔长度方向移动，而宽度方向没有移动，从而保证解锁和锁紧后车轮1与轴箱体3没有横向的晃动；滑动槽43与所述配合孔的长度等于所变轨距的一半加上两个锁紧杆6的厚度。本发明的实施例中，为了保证轴箱体3具有足够的耐磨性，在轴箱体3的底部设置加厚的轴箱承载面。

本发明实施例还提供了一种轨道车辆变轨距转向架，包括构架，所述构架上安装有两组上述所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，以实现转向架变轨距。

本发明的工作原理及操作过程如下：车辆是在运行速度不大于15km/h时实现轨距变换的，以轨距从1435mm到1520mm为例。

为了实现该轮对的轨距变换，车轮1在轨距变换过程中不承受任何载荷，这一功能通过轴箱体3承载面支撑在地面变轨装置的轴箱支撑轨上实现，具体地，轴箱支撑轨采用滚子支撑结构，以降低轴箱承载面的磨耗，解锁轨为上升轨面结构，在解锁过程中其上升量优选为35mm，也就是说在此过程中，车轮1的载荷由轴箱体3来承担。

车轮1的卸载过程通过一个连续而平稳的方式来实现，在标准轨钢轨中断之前使其下降，与此同时，车轮1的载荷由轴箱体3来承担。

一旦车轮1卸载，解锁装置必须实现解锁功能，锁紧组件下端的T型解锁头和相应的具有上升斜面的解锁轨配合，使锁紧杆6压缩锁紧弹簧63向上运动实现车轮1和车轴2的解锁。

车轮1横向自由度被释放，车轮1在相应的滑动对中轨中被迫向新的轨距运动，此时压装在车轮1上的轴承组件5以及压装在轴承外圈上的轴承外套4随着车轮1在滑动对中轨的作用下一起横向移动以适应新的轨距。

当车轮1锁紧时，锁紧杆6在锁紧弹簧63回复力的作用下向下运动，锁紧头配合进入新的轨距所在的轴承外套4的内环槽42中。

车辆继续前进，新的宽轨钢轨呈上升斜面，使载荷重新加到车轮1上，轴箱支撑轨终止，此时完成轨距变换的全过程，车轮1以新的轨距1520mm开始向前运行。

从较大轨距的轨道过渡到较小轨距的轨道上的反向过程是以同样的方法实现的。

由以上实施例可以看出，本发明结构简单，设计巧妙，操作方便，能够安全可靠地实现变轨距，并且最大限度的保证高速动车组转向架零部件的原有布置，以提高轨道车辆变轨距转向架的通用性和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轨道车辆变轨距转向架用轮对，包括车轮、车轴和锁紧组件；所述车轮的轮毂位于所述车轮的外侧向外延伸有一连接套，所述车轮的轮毂内周和/或所述连接套的内周设有内花键，所述车轴的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮与所述车轴通过所述内花键与外花键连接；所述锁紧组件分别压装在所述车轮的连接套的外周，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧组件用于带动所述车轮沿所述轴箱体的轴向移动或锁紧，以实现车轮变换轨距；其特征在于，所述锁紧组件包括轴承组件、轴承外套和锁紧杆，所述轴承外套的内周设有环形定位凸台，所述环形定位凸台将所述轴承外套的内周面分隔为压装工作面和锁紧工作面；所述轴承组件的内圈压装在所述连接套的外周，所述轴承组件的外圈压装在所述轴承外套的所述压装工作面，所述轴承外套与所述轴箱体间隙配合；

所述锁紧工作面沿其轴向间隔设有多个内环槽，并设有轴向贯通多个所述内环槽的滑动槽，所述轴箱体的底部设有与所述滑动槽相对应的配合孔；所述锁紧杆包括锁紧头和解锁头，所述锁紧头用于卡入所述内环槽中锁紧所述车轮与轴箱体，所述解锁头延伸出所述滑动槽及配合孔，并可在外力作用下使得所述锁紧头在多个所述内环槽之间切换，以实现车轮变换轨距。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述锁紧杆包括杆体，所述杆体的一端设有圆弧段形成所述锁紧头，所述解锁头设于所述杆体的另一端，所述圆弧段的弧度及宽度与所述内环槽相匹配；所述杆体从所述滑动槽及配合孔依次穿出，所述杆体上设有弹簧承台，所述杆体上位于所述弹簧承台与所述轴箱体之间套设有锁紧弹簧。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述轴承组件包括双列圆锥滚子轴承、轴承挡圈和密封圈，所述双列圆锥滚子轴承的两端分别设有所述轴承挡圈，所述轴承挡圈与所述双列圆锥滚子轴承的两端之间分别设有所述密封圈，且所述轴承组件的一端抵靠所述环形定位凸台。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述轴承外套位于所述压装工作面的外端设有限位挡圈。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述内环槽包括两个，两个所述内环槽之间的距离等于所需变轨距的一半。

6.根据权利要求2所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述圆弧段为三分之一圆弧；所述解锁头为T型锁头。

7.根据权利要求2所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述滑动槽与所述配合孔均呈方形，其宽度等于所述杆体的宽度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对，其特征在于，所述连接套与所述轮毂一体成型。

9.一种轨道车辆变轨距转向架，包括构架，其特征在于，所述构架上安装有两组如权利要求1-8任一项所述的轨道车辆变轨距转向架用轮对。

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