CN109532921A - 变轨距转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆变轨距领域，提供了一种变轨距转向架，包括构架、两对分设于构架横向两侧的变轨距轮对，每对变轨距轮对包括车轴、分设于车轴两端的车轮、与对应车轮匹配连接的传动机构；沿构架纵向设有与车轮对应的驱动电机，驱动电机的输出轴通过一对伞齿轮副与主动齿轮传动连接；驱动电机的输出轴与伞齿轮副中的第一伞齿轮同轴设置，伞齿轮副中的第二伞齿轮与主动齿轮同轴设置，第一伞齿轮与第二伞齿轮沿垂直方向啮合，从动齿轮固定套设在传动机构的外周，从动齿轮与主动齿轮啮合，每个车轮由对应的驱动电机驱动相对于所在车轴独立转动。本发明能够提高轮对在不同轨道上的运行效率，保证车辆运行安全性，提高变轨距列车动力学性能。

Description

变轨距转向架

技术领域

本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种变轨距转向架。

背景技术

随着全球经济一体化的飞速发展，跨国间的客货运输在近年来增长迅速，然而由于各国铁路的轨距不同，从而给跨国间的铁路运输造成严重的阻碍。为了解决各国铁路的轨距不同对跨国间的铁路运输造成阻碍的问题，对此提出了变轨距转向架，即当列车行驶到它国的铁路上时，通过改变自身轮对上的车轮之间的间距，来适应它国铁路的轨距。

然而，传统轮对结构形式受蛇形运动性能影响，临界速度受限，结构复杂，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变轨距转向架，以提高轮对在不同轨道上的运行效率，保证车辆运行安全性，提高变轨距列车动力学性能。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种变轨距转向架，其包括构架、两对分设于所述构架横向两侧的变轨距轮对，每对所述变轨距轮对包括车轴、分设于所述车轴两端的车轮、设于每个所述车轮内侧且与对应车轮匹配连接的传动机构，所述传动机构与所述车轴间隙配合，所述车轮与所述车轴之间通过转动轴承连接；

所述构架上沿所述构架纵向设有与所述车轮一一对应设置的驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过一对伞齿轮副与一对驱动齿轮副中的主动齿轮传动连接；所述驱动电机的输出轴与所述伞齿轮副中的第一伞齿轮同轴设置，所述伞齿轮副中的第二伞齿轮与所述主动齿轮同轴设置，所述第一伞齿轮与第二伞齿轮沿垂直方向啮合，所述驱动齿轮副中的从动齿轮固定套设在所述传动机构的外周，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，每个所述车轮由对应的所述驱动电机驱动相对于所在车轴独立转动。

本发明的实施例中，所述主动齿轮与所述第二伞齿轮同轴设于主动齿轮轴的一端，所述主动齿轮轴的另一端设有制动盘。

本发明的实施例中，每个所述制动盘对应设有制动夹钳，所述制动夹钳吊挂在所述构架的横梁上。

本发明的实施例中，所述传动机构包括由内至外设置的内套筒、中间过渡套和外套筒，所述内套筒的连接端与所述车轮的内侧连接，所述内套筒的内周与所述车轴间隙配合，所述内套筒的外周设有外花键，所述中间过渡套的内周设有内花键，所述内套筒与所述中间过渡套通过内花键与外花键配合连接，所述中间过渡套的连接端与所述内套筒的连接端相对设置，所述外套筒的连接端与所述中间过渡套的连接端匹配连接，所述从动齿轮固定套设于所述外套筒的外周。

本发明的实施例中，所述车轮与车轴之间设有锁紧套筒，所述锁紧套筒滑动套设在所述车轴上，所述锁紧套筒的第一端与所述车轮通过所述转动轴承连接，所述锁紧套筒的第二端延伸进位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧套筒的第二端设有锁紧台，所述轴箱体内沿其轴向设有用于所述锁紧台锁紧的多个间隔设置的锁紧槽。

本发明的实施例中，所述锁紧套筒与所述车轴之间设有过渡滑套，所述过渡滑套与所述车轴过盈配合。

本发明的实施例中，所述车轴套设有所述锁紧套筒的外表面设有耐磨层。

本发明的实施例中，所述锁紧套筒用于设置所述转动轴承的外周面间隔设有两个环形凸缘，两个所述环形凸缘之间限定出所述转动轴承的安装位置。

本发明的实施例中，所述轴箱体设有轴向通孔，所述轴向通孔的相对两侧分别水平设有与所述轴向通孔连通的开口槽，所述开口槽的底壁间隔设有多个所述锁紧槽；所述锁紧套筒外的相对两侧设有所述锁紧台。

本发明的实施例中，所述开口槽的宽度大于等于所述锁紧台的宽度；所述开口槽设于所述轴向通孔的径向两侧，所述锁紧台设于所述锁紧套筒的径向两侧。

本发明的实施例中，所述内套筒的连接端设有连接凸缘，所述连接凸缘上间隔设有多个连接孔，所述内套筒的连接端与所述车轮的内侧通过多个连接爪连接。

本发明的实施例中，所述中间过渡套的连接端和所述外套筒的连接端均设有间隔设置的多个凸耳，所述中间过渡套的凸耳与所述外套筒的凸耳错开设置，并通过多个连接爪连接。

本发明的实施例中，所述中间过渡套与所述内套筒连接的相对端的内壁与所述车轴之间设有定位轴承。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的一种变轨距转向架，其包括构架、两对分设于所述构架横向两侧的变轨距轮对，每对所述变轨距轮对包括车轴、分设于所述车轴两端的车轮、设于每个所述车轮内侧且与对应车轮匹配连接的传动机构，由传动机构转动带动车轮同步转动，所述传动机构与所述车轴间隙配合，所述车轮与所述车轴之间通过转动轴承连接，从而车轮转动时，车轴可以相对静止，车轴仅起支撑作用；所述构架上沿所述构架纵向设有与所述车轮一一对应设置的驱动电机，即一个车轮对应一个驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过一对伞齿轮副与一对驱动齿轮副中的主动齿轮传动连接；所述驱动电机的输出轴与所述伞齿轮副中的第一伞齿轮同轴设置，所述伞齿轮副中的第二伞齿轮与所述主动齿轮同轴设置，所述第一伞齿轮与第二伞齿轮沿垂直方向啮合，驱动电机转动时首先带动第一伞齿轮同轴转动，第一伞齿轮带动第二伞齿轮沿其垂直方向转动，同时带动主动齿轮沿其垂直方向转动，所述驱动齿轮副中的从动齿轮固定套设在所述传动机构的外周，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，进而将驱动电机的转动传递到从动齿轮，进而带动传动机构和车轮同步转动，每个所述车轮由对应的所述驱动电机驱动相对于所在车轴独立转动，即运行时车轮转动，车轴不动；本实施例实现每个车轮独立驱动，有利于提高变轨距转向架在不同轨道下的运行效率，保证车辆运行安全性，能够提高变轨距列车动力学性能。

附图说明

图1为本发明实施例一种变轨距转向架的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一种变轨距转向架中变轨距轮对的立体示意图；

图3为本发明实施例一种变轨距转向架中变轨距轮对处于锁紧状态的轴向剖视图；

图4为本发明实施例一种变轨距转向架中变轨距轮对处于解锁状态的结构示意图；

图5为本发明实施例中轴箱体的结构示意图；

图6为本发明实施例中内套筒的结构示意图；

图7为本发明实施例中中间过渡套的结构示意图；

图8为本发明实施例中外套筒的结构示意图；

图9为本发明实施例中中间过渡套与外套筒的连接示意图；

图10为本发明实施例中锁紧套筒的结构示意图；

图11为本发明实施例中过渡滑套的结构示意图；

图中：1：车轮；2：车轴；3：转动轴承；4：锁紧套筒；41：环形凸缘；42：锁紧台；5：过渡滑套；6：内套筒；61：连接凸缘；62：外花键；7：中间过渡套；71：凸耳；72：内花键；8：外套筒；9：从动齿轮；10：轴箱体；101：轴向通孔；102：开口槽；103：锁紧槽；11：主动齿轮；12：伞齿轮副；13：主动齿轮轴；14：制动盘；15：构架；16：驱动电机；17：连接爪；18：制动夹钳。

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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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1-11所示，本发明实施例提供了一种变轨距转向架，其包括构架15、两对分设于所述构架15横向两侧的变轨距轮对，构架15具体包括一对平行设置的横梁和一对平行设置且与所述横梁垂直设置的侧梁，每对变轨距轮对设于对应横梁的外侧，具体地，每对所述变轨距轮对包括车轴2、分设于所述车轴2两端的车轮1、设于每个所述车轮1内侧且与对应车轮1匹配连接的传动机构，由传动机构转动带动车轮1同步转动，所述传动机构与所述车轴2间隙配合，所述车轮1与所述车轴2之间通过转动轴承3连接，从而车轮1转动时，车轴2可以相对静止，车轴2起支撑作用；

所述构架15上沿所述构架15纵向设有与所述车轮1一一对应设置的驱动电机16，具体地，驱动电机16设于构架15的侧梁上，两两相背设置，驱动电机16的输出轴指向车轮侧，所述驱动电机16的输出轴通过一对伞齿轮副12与一对驱动齿轮副中的主动齿轮11传动连接；所述驱动电机16的输出轴与所述伞齿轮副12中的第一伞齿轮同轴设置，所述伞齿轮副12中的第二伞齿轮与所述主动齿轮11同轴设置，所述第一伞齿轮与第二伞齿轮沿垂直方向啮合，驱动电机16转动时首先带动第一伞齿轮同轴转动，第一伞齿轮带动第二伞齿轮沿其垂直方向转动，同时带动主动齿轮11沿其垂直方向转动，所述驱动齿轮副中的从动齿轮9固定套设在所述传动机构的外周，所述主动齿轮11与所述从动齿轮9啮合，进而将驱动电机16的转动传递到从动齿轮9，进而带动传动机构和车轮1同步转动；实现了每个所述车轮1由对应的所述驱动电机16驱动相对于所在车轴2独立转动。采用每个车轮1独立驱动，有利于提高变轨距转向架在不同轨道下的运行效率，保证车辆运行安全性。

本实施例将驱动电机16的横向驱动力转化为纵向驱动力，以驱动车轮1沿纵向转动，每个车轮1均通过一个对应的驱动电机16单独驱动，方便对每个车轮1独立控制，也能够提高变轨距列车动力学性能。

本发明实施例中，如图2-4所示，所述传动机构具体可以包括由内至外设置的内套筒6、中间过渡套7和外套筒8，所述内套筒6的连接端与所述车轮1的内侧连接，具体可以通过螺栓等连接件连接，确保车轮1与内套筒6能够一起移动，内套筒6的内周与车轴2间隙配合，由此，内套筒6能够与车轮1一起相对车轴2独立旋转，所述内套筒6的外周设有外花键62，如图7所示，所述中间过渡套7的内周设有内花键72，所述内套筒6与所述中间过渡套7通过内花键72与外花键62配合连接，将扭矩均匀分布在中间过渡套7及内套筒6之间，既便于传递扭矩，也便于车轮1与内套筒6一起沿车轴2滑动实现变轨距，所述中间过渡套7的连接端与所述内套筒6的连接端相对设置，即中间过渡套7与内套筒6花键连接后，中间过渡套7的连接端与内套筒6的连接端位于内套筒6的两端，所述外套筒8的连接端与所述中间过渡套7的连接端匹配连接，即外套筒8的连接端与中间过渡套7的连接端在同一端进行连接，具体地，从动齿轮9固定套设在所述外套筒8的外周，例如从动齿轮9与外套筒8的外周过盈配合实现固定连接，所述主动齿轮11与所述从动齿轮9啮合，由所述主动齿轮11驱动所述从动齿轮9带动所述车轮1转动，车轮1独立转动，车轴2不动，用于为变轨距轮对正常运行提供动力；

所述车轮1与车轴2之间设有锁紧套筒4，如图10所示，所述锁紧套筒4滑动套设在所述车轴2上，具体地，所述锁紧套筒4的第一端与所述车轮1通过转动轴承3连接，转动轴承3的外圈与车轮1固定套接，转动轴承3的内圈与锁紧套筒4的外周固定套接，使得车轮1可以相对锁紧套筒4转动，也可以带动锁紧套筒4一起移动，所述锁紧套筒4的第二端延伸进位于所述车轴2两端的轴箱体10中，所述锁紧套筒4的第二端设有锁紧台42，如图5所示，所述轴箱体10内沿其轴向设有用于所述锁紧台42锁紧的多个间隔设置的锁紧槽103，相邻两个锁紧槽103之间的距离为变轨距距离的一半，当两边的车轮1同时移动变轨距距离的一半时，移动的总距离为所需变轨距距离；车辆正常运行时，锁紧台42卡设在相应的锁紧槽103中，当需要变轨距时，车轮在外力作用下上抬，锁紧台离开锁紧槽103，当推动车轮1与锁紧套筒4一起移动到锁紧套筒4的锁紧台42卡设到变换轨距后的锁紧槽103中时，车轮1变轨距完成。本发明实施例能够实现自动变轨动作，提高变轨距轮对在不同轨道下的运行效率，保证车辆运行安全性。采用独立旋转车轮1结构形式，能够提高变轨距列车动力学性能。

本发明的实施例中，具体地，为了实现中间过渡套7轴向定位，所述中间过渡套7与所述内套筒6连接的相对端的内壁与所述车轴2之间设有定位轴承，定位轴承的外圈与中间过渡套7的内壁固定套接，定位轴承的内圈与车轴2固定套接。

本发明的实施例中，如图3和图4所示，所述锁紧套筒4与所述车轴2之间设有过渡滑套5，如图11所示，所述过渡滑套5与所述车轴2过盈配合，锁紧套筒4能够沿过渡滑套5来回滑动，以减少锁紧套筒4与车轴2之间的摩擦力，从而增加车轴2的使用寿命。

本发明的实施例中，当然，也可以不设过渡滑套5，直接在所述车轴2套设有所述锁紧套筒4的外表面设有耐磨层，也可以减少锁紧套筒4与车轴2之间的摩擦力，增加车轴2的使用寿命。

本发明的实施例中，为了实现转动轴承3可靠定位，所述锁紧套筒4用于设置所述转动轴承3的外周面间隔设有两个环形凸缘41，两个所述环形凸缘41之间限定出所述转动轴承3的安装位置，转动轴承3的内外端面与两个环形凸缘41的内端面贴靠，从而确保转动轴承3的位置固定。

本发明的实施例中，具体地，如图5所示，所述轴箱体10设有轴向通孔101，所述轴向通孔101的相对两侧分别水平设有与所述轴向通孔101连通的开口槽102，所述开口槽102的底壁间隔设有多个所述锁紧槽103；所述锁紧套筒4外的相对两侧设有所述锁紧台42，在变轨距之前，锁紧套筒4的锁紧台42卡设在其中一个锁紧槽103中锁紧，当需要变轨距时，锁紧套筒4与车轴2、车轮1等一起在外力作用下向上抬起，使得锁紧台42向上离开所在的锁紧槽103，此时，对车轮1施加向内或向外的推力，使得车轮1移动，同时，锁紧套筒4也一起移动，直到锁紧套筒4的锁紧台42移动到另一个锁紧槽103的位置处，并在重力作用下卡入该锁紧槽103中，再次锁紧，变轨距完成。

本发明的实施例中，所述开口槽102的宽度大于等于所述锁紧台42的宽度，确保锁紧台42具有上下活动的空间，为变轨距做准备；有利地，所述开口槽102设于所述轴向通孔101的径向两侧，所述锁紧台42设于所述锁紧套筒4的径向两侧。

本发明的实施例中，为了实现内套筒6与车轮1可靠连接，如图6所示，所述内套筒6的连接端设有连接凸缘61，所述连接凸缘61上间隔设有多个连接孔，所述内套筒6的连接端与所述车轮1的内侧通过多个连接爪连接，连接爪穿过连接孔实现连接，优选通过分布在周向的六个连接爪连接，连接爪优选为橡胶节点，能够实现扭矩柔性传递，起到隔离振动的作用。

本发明的实施例中，为了实现中间过渡套7与外套筒8可靠连接，如图8所示，所述中间过渡套7的连接端和所述外套筒8的连接端均设有间隔设置的多个凸耳71，所述中间过渡套7的凸耳71与所述外套筒8的凸耳71错开设置，每个凸耳71上设有至少一个连接孔，并通过多个连接爪穿过连接孔连接，如图9所示，优选通过分布在周向的六个连接爪17连接，连接爪17优选为橡胶节点，能够实现扭矩柔性传递，起到隔离振动的作用。

本发明的实施例中，如图1所示，所述主动齿轮11与所述第二伞齿轮同轴设于主动齿轮轴13上的一端，所述主动齿轮轴13的另一端设有制动盘14，每个所述制动盘14对应设有制动夹钳18，所述制动夹钳18吊挂在所述构架15的横梁上，制动夹钳18用于列车在减速或刹车时抱紧制动盘14，主动施加摩擦力，控制车辆减速或刹车。此外，二系悬挂系统设空气弹簧、横向减振器、垂向减振器和抗蛇行减振器，空气弹簧设置在构架横梁中间。

本发明的变轨过程为：

1.轴箱体10支撑在地面支撑轨上，车轮1卸载；

2.车轮1在地面引导轨的作用下上抬，锁紧台42从锁紧槽103中脱出，实现解锁；

3.车轮1在地面引导轨的作用下横移，至目标轨距；

4.车轮1重新承载，离开地面支撑轨，在重力作用下锁紧台42重新进入锁紧槽103，实现锁紧，变轨距完成。

由以上实施例可以看出，本发明采用独立旋转车轮结构形式，不存在蛇形运动，可以提高列车动力学性能、车辆曲线通过性能；而且变轨距可靠，保证车辆运行安全性。

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 (13)

1.一种变轨距转向架，其特征在于，包括构架、两对分设于所述构架横向两侧的变轨距轮对，每对所述变轨距轮对包括车轴、分设于所述车轴两端的车轮、设于每个所述车轮内侧且与对应车轮匹配连接的传动机构，所述传动机构与所述车轴间隙配合，所述车轮与所述车轴之间通过转动轴承连接；

所述构架上沿所述构架纵向设有与所述车轮一一对应设置的驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过一对伞齿轮副与一对驱动齿轮副中的主动齿轮传动连接；所述驱动电机的输出轴与所述伞齿轮副中的第一伞齿轮同轴设置，所述伞齿轮副中的第二伞齿轮与所述主动齿轮同轴设置，所述第一伞齿轮与第二伞齿轮沿垂直方向啮合，所述驱动齿轮副中的从动齿轮固定套设在所述传动机构的外周，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，每个所述车轮由对应的所述驱动电机驱动相对于所在车轴独立转动。

2.根据权利要求1所述的变轨距转向架，其特征在于，所述主动齿轮与所述第二伞齿轮同轴设于主动齿轮轴的一端，所述主动齿轮轴的另一端设有制动盘。

3.根据权利要求2所述的变轨距转向架，其特征在于，每个所述制动盘对应设有制动夹钳，所述制动夹钳吊挂在所述构架的横梁上。

4.根据权利要求1所述的变轨距转向架，其特征在于，所述传动机构包括由内至外设置的内套筒、中间过渡套和外套筒，所述内套筒的连接端与所述车轮的内侧连接，所述内套筒的内周与所述车轴间隙配合，所述内套筒的外周设有外花键，所述中间过渡套的内周设有内花键，所述内套筒与所述中间过渡套通过内花键与外花键配合连接，所述中间过渡套的连接端与所述内套筒的连接端相对设置，所述外套筒的连接端与所述中间过渡套的连接端匹配连接，所述从动齿轮固定套设于所述外套筒的外周。

5.根据权利要求1所述的变轨距转向架，其特征在于，所述车轮与车轴之间设有锁紧套筒，所述锁紧套筒滑动套设在所述车轴上，所述锁紧套筒的第一端与所述车轮通过所述转动轴承连接，所述锁紧套筒的第二端延伸进位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧套筒的第二端设有锁紧台，所述轴箱体内沿其轴向设有用于所述锁紧台锁紧的多个间隔设置的锁紧槽。

6.根据权利要求5所述的变轨距转向架，其特征在于，所述锁紧套筒与所述车轴之间设有过渡滑套，所述过渡滑套与所述车轴过盈配合。

7.根据权利要求5所述的变轨距转向架，其特征在于，所述车轴套设有所述锁紧套筒的外表面设有耐磨层。

8.根据权利要求5所述的变轨距转向架，其特征在于，所述锁紧套筒用于设置所述转动轴承的外周面间隔设有两个环形凸缘，两个所述环形凸缘之间限定出所述转动轴承的安装位置。

9.根据权利要求5所述的变轨距转向架，其特征在于，所述轴箱体设有轴向通孔，所述轴向通孔的相对两侧分别水平设有与所述轴向通孔连通的开口槽，所述开口槽的底壁间隔设有多个所述锁紧槽；所述锁紧套筒外的相对两侧设有所述锁紧台。

10.根据权利要求9所述的变轨距转向架，其特征在于，所述开口槽的宽度大于等于所述锁紧台的宽度；所述开口槽设于所述轴向通孔的径向两侧，所述锁紧台设于所述锁紧套筒的径向两侧。

11.根据权利要求4所述的变轨距转向架，其特征在于，所述内套筒的连接端设有连接凸缘，所述连接凸缘上间隔设有多个连接孔，所述内套筒的连接端与所述车轮的内侧通过多个连接爪连接。

12.根据权利要求4所述的变轨距转向架，其特征在于，所述中间过渡套的连接端和所述外套筒的连接端均设有间隔设置的多个凸耳，所述中间过渡套的凸耳与所述外套筒的凸耳错开设置，并通过多个连接爪连接。

13.根据权利要求4所述的变轨距转向架，其特征在于，所述中间过渡套与所述内套筒连接的相对端的内壁与所述车轴之间设有定位轴承。