CN109835364A - 一种转向架及具有其的轨道交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向架及具有其的轨道交通系统，所述转向架包括构架；水平轮，所述水平轮安装在所述构架上，适于与轨道梁配合；走行轮，所述走行轮安装在所述构架上，适于在轨道梁上行驶，且可相对于所述构架进行左右偏转；转向臂，其长度可变，包括第一端和第二端，且所述转向臂的第一端与所述构架活动连接；转向节，包括第一端和第二端，且所述转向节的第一端与所述转向臂的第二端活动连接；所述转向节的第二端装配于所述走行轮上，使得所述走行轮可相对于所述转向节旋转。本发明提供的用于轨道交通系统的转向架，在转向过程中，可以实现走行轮稍微滞后于构架转向，非常有利于转弯，且可以大大减小走行轮的横向磨耗。

Description

一种转向架及具有其的轨道交通系统

技术领域

本发明属于轨道交通领域，尤其涉及一种转向架和具有其的轨道交通系统。

背景技术

传统轨道车辆的走行轮相对于转向架的构架只有绕轴旋转的自由度，走行轮无法相对于转向架的构架进行偏转。这种轨道车辆在行驶过程中进行转向时，转向架的构架和走行轮将同时转向，这不利于轨道车辆的转向，且会造成走行轮的横向磨损。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种转向架，在轨道车辆转向时可以实现走行轮稍微滞后于构架转向，从而可以减小走行轮的横向磨耗。

本发明的具体技术方案如下：

一种转向架，其特征在于，包括：

构架；

水平轮，所述水平轮安装在所述构架上，适于与轨道梁配合；

走行轮，所述走行轮安装在所述构架上，适于在轨道梁上行驶，且可相对于所述构架进行左右偏转；

转向臂，其长度可变，包括第一端和第二端；所述转向臂的第一端与所述构架活动连接；

转向节，包括第一端和第二端；所述转向节的第一端与所述转向臂的第二端活动连接；

所述转向节的第二端装配于所述走行轮上，使得所述走行轮可相对于所述转向节旋转。

轨道车辆在轨道梁的直道上行驶时，所述转向臂长度保持在初始值，所述走行轮沿纵向滚动。轨道车辆在轨道梁的弯道上行驶时，所述水平轮先跟随轨道梁的形状完成直道到弯道的过渡，然后所述水平轮带动所述构架进入弯道；由于所述转向臂为长度可变结构，同时所述构架与所述转向臂之间、所述转向臂和所述转向节之间、所述走行轮与所述构架之间均为活动连接，则在所述构架进入弯道发生转动时，所述转向臂将发生伸缩，此时所述走行轮将相对于所述构架实现一定角度的左右偏转，从而实现轨道车辆在轨道梁的弯道上转向。

本发明提供的转向架，采用上述转向方式，使得所述走行轮的转向稍微滞后于所述构架，且通过长度可变的转向臂带动所述走行轮转动，可以保证所述走行轮在从直道到弯道的过渡中是逐步进行的，即：开始转弯时所述走行轮的前进方向和轨道梁的延伸方向会有一定的偏差，但是会逐步修正为与轨道梁的延伸方向一致，而不是在很短的时间内走行轮就要转动到与轨道梁的延伸方向一致，避免所述走行轮产生较大的侧滑和横向磨损。相较于传统的转向架结构，这种转向方式的走行轮可以认为是在逐步适应轨道梁的形状变化而不是实时适应构架的位置，非常有利于转弯，可大大减小转弯半径和减轻轮胎磨耗。

另外，根据本发明的转向架还可以具有以下附加技术特征。

在本发明的一些示例中，所述转向臂至少部分为弹性橡胶结构。所述弹性橡胶结构使得所述转向臂的长度可变，从而带动所述走行轮进行一定的左右偏转。弹性橡胶具有结构简单、灵活性高等优点。

在本发明的一些示例中，所述转向臂包括活塞和活塞缸。所述转向臂能够在所述活塞的行程内进行一定程度的伸缩，使得所述转向臂的长度可变，从而带动所述走行轮进行一定的左右偏转。所述活塞结构具有可靠性强、刚度高、可设计伸缩行程等优点。

在本发明的一些示例中，所述转向架还包括万向节和车轴，所述车轴安装在所述构架上，所述万向节用于连接所述车轴和所述走行轮。所述车轴用于向所述走行轮传递驱动力矩或制动力矩，所述万向节使得所述走行轮得以相对于所述车轴发生各个方向的偏转，从而使得所述走行轮既可以相对于所述构架进行左右偏转，又可以在轨道梁上行驶。

在本发明的一些示例中，所述万向节为等速万向节。等速万向节使得所述车轴与所述走行轮能够以相同的角速度进行传动，使得驱动力矩或制动力矩的传递更加平稳、可靠，从而使得所述转向架在轨道梁上的行驶更加稳定。

在本发明的一些示例中，所述万向节为球笼式等速万向节或球叉式等速万向节。球笼式等速万向节具有最大轴间夹角大、承载能力强、结构紧凑、拆装方便等优点。

在本发明的一些示例中，所述走行轮为四个。所述四个走行轮包括左前走行轮、右前走行轮、左后走行轮和右后走行轮。所述左前走行轮和右前走行轮成对设置，所述左后走行轮和右后走行轮成对设置。每对走行轮中两个走行轮既可以紧挨设置，也可以间隔设置。其中，走行轮紧挨的设置方式适用于宽度较小的轨道梁，走行轮间隔设置的设置方式适用于宽度较大的轨道梁。

轨道车辆在转弯过程中，所述四个走行轮的转向并不是完全同步的，而是先进入弯道的先转向，后进入弯道的后转向，避免了由于所述四个走行轮同时向一个方向转向导致的轮胎磨耗。相较于传统的转向架结构，这种转向方式的走行轮可以认为是在逐步适应轨道梁的形状变化而不是实时适应构架的位置，非常有利于转弯，可大大减小转弯半径和减轻轮胎磨耗。

在本发明的一些示例中，所述转向架还包括制动总成，所述制动总成安装在所述构架上，用于制动所述走行轮。

在本发明的一些示例中，所述转向架还包括动力总成，所述动力总成安装在所述构架上，用于驱动所述走行轮。

在本发明的一些示例中，所述构架大体呈矩形且包括：依次连接的第一构架横梁、第一构架纵梁、第二构架横梁、第二构架纵梁，所述第一构架横梁和所述第二构架横梁相对，所述第一构架纵梁和所述第二构架纵梁相对。所述构架作为所述转向架的骨架，其结构简单且适于紧凑地安装所述转向架的各种部件。

在本发明的一些示例中，所述转向架还包括水平轮轴，所述水平轮轴设置在所述第一构架横梁和/或第二构架横梁；所述水平轮轴一端安装有所述水平轮。所述水平轮可相对于所述水平轮轴绕自身轮轴旋转，并通过所述水平轮轴带动所述构架，使所述构架的方向适应轨道梁的方向。

在本发明的一些示例中，还包括悬挂装置，所述悬挂装置设置为四个，且四个所述悬挂装置关于所述构架的横向中心线和纵向中心线对称布置。所述悬挂装置对车体起到支撑和减振的作用，同时四个对称布置的悬挂装置使得所述转向架对车体的支撑和减振作用更加稳定、可靠，大大增加了车体内乘客的乘坐舒适度。

本发明还提供了一种轨道交通系统，包括轨道梁和轨道车辆，所述轨道车辆跨坐在轨道梁上且适于沿轨道梁行走，所述轨道车辆包括车体和本发明提供的转向架。

通过采用本发明提供的转向架，所述轨道车辆在转弯时，所述走行轮的转向将稍微滞后于所述构架，且通过长度可变的转向臂带动所述走行轮转动，可以保证所述走行轮在从直道到弯道的过渡中是逐步进行的，即：开始转弯时所述走行轮的前进方向和轨道梁的延伸方向会有一定的偏差，但是会逐步修正为与轨道梁的延伸方向一致，而不是在很短的时间内走行轮就要转动到与轨道梁的延伸方向一致，避免所述走行轮产生较大的侧滑和横向磨损。相较于传统的轨道车辆，这种转向方式的走行轮可以认为是在逐步适应轨道梁的形状变化而不是实时适应构架的位置，非常有利于转弯，可大大减小转弯半径和减轻轮胎磨耗。

在本发明的一些示例中，其特征在于，所述轨道梁为双轨道梁，包括内侧壁、外侧壁和两个顶表面；或，所述轨道梁为单轨道梁，包括外侧壁和一个顶表面。所述内侧壁和/或所述外侧壁适于与所述水平轮配合，所述顶表面适于与所述走行轮配合。宽度较大的双轨道梁适于具有间隔设置走行轮的所述轨道车辆行驶；宽度较小的单轨道梁适于具有紧挨设置走行轮的所述轨道车辆行驶。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明提供的转向架与轨道梁的结构示意图。

图2是图1中区域A的局部放大图。

图3是本发明提供的转向架中走行轮、万向节和车轴的结构示意图。

图4是本发明一种实施例的转向臂的示意图。

图5是本发明另一种实施例的转向臂的示意图。

图6是本发明实施例的转向节的示意图。

附图标记：

1：构架；11：第一构架横梁；12：第一构架纵梁；13：第二构架横梁；14：第二构架纵梁；

2：水平轮；20：水平轮轴；

3：转向臂；30：转向轴；31：活塞；32：活塞缸；

4：转向节；41：第一安装座；42：第二安装座；

5：走行轮；

6：制动总成；

7：动力总成；

8：车轴；

9：万向节；

10：悬挂装置

100：轨道梁；100a：内侧壁；100b：外侧壁；100c：顶表面。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“垂向”、“长度”、“宽度”、“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。其中，x轴方向为横向，x轴正方向为右，x轴负方向为左；y轴方向为纵向，y轴正方向为前，y轴负方向为后；z轴方向为垂向或竖直方向，z轴正方向为上，z轴负方向为下；xOy平面即水平面，yOz平面即纵向竖直平面，xOz平面即横向竖直平面。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，也可以是电气连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-5详细描述根据本发明实施例的转向架和轨道交通系统，该转向架可以应用在轨道车辆上，轨道车辆还包括车体，车体安装在转向架上，轨道车辆可以通过转向架跨坐在轨道梁100上。

本发明的发明人通过分析发现，传统轨道车辆的走行轮相对于转向架只有绕轴旋转的自由度，走行轮无法相对于转向架的构架进行偏转。这种轨道车辆在转向时，在现有导向轮的作用下，整个转向架包括走行轮将同时、同角度地转向，但由于瞬时转向中心一般不在走行轮的轴线上，即走行轮的瞬时移动方向和滚动方向会形成一个夹角，且当转弯半径越小时，所述夹角越大，不利于轨道车辆的转向，会造成走行轮的横向磨损。针对上述原因，发明人对转向架的结构进行了改进，得出本发明的技术方案。

下面参考图1-6详细描述根据本发明的转向架。

如图1所示，根据本发明实施例的转向架，适于可移动地跨坐在轨道梁100上，包括：构架1；水平轮2；转向臂3；转向节4；走行轮5。

如图1所示，构架1大体呈矩形且包括：依次连接的第一构架横梁11、第一构架纵梁12、第二构架横梁13、第二构架纵梁14。其中，第一构架横梁11和第二构架横梁13相对，第一构架纵梁12和第二构架纵梁14相对。构架1作为转向架的骨架，其结构简单且适于紧凑地安装转向架的各种部件。

优选地，第一构架横梁11和第二构架横梁13的两端下方均设置有水平轮轴20，如图1所示。每个水平轮轴20下方一端均安装有一个水平轮2，即共有四个水平轮轴20和四个水平轮2。本发明提供的转向节行驶在轨道梁100上时，水平轮2与轨道梁100的外侧壁100b配合，为轨道车辆提供导向和稳定的作用。

在本发明的另一种实施例中，四个水平轮2和四个水平轮轴20还可以都设置在第一构架横梁11和第二构架横梁13的中部下方，与轨道梁100的内侧壁100a配合。或者，四个水平轮2和四个水平轮轴20还可以部分设置在第一构架横梁11和第二构架横梁13的两端下方，与轨道梁100的外侧壁100b配合；部分设置在第一构架横梁11和第二构架横梁13的中部下方，与轨道梁100的内侧壁100a配合。

如图1所示，制动总成6和动力总成7设置在第一构架横梁11、第一构架纵梁12、第二构架横梁13、第二构架纵梁14所围成的矩形区域内，并均作用于车轴8上。

如图3所示，走行轮5通过万向节9与车轴8连接。如图1所示，制动总成6和动力总成7通过作用于车轴8来向走行轮5传递驱动力矩或制动力矩。万向节9使得走行轮5得以相对于车轴8发生各个方向的偏转，从而使得走行轮5既可以相对于构架1进行左右偏转，又可以在轨道梁100上行驶。

优选地，万向节9为等速万向节。进一步优选地，万向节9为球笼式万向节。等速万向节使得车轴8与走行轮5能够以相同的角速度进行传动，使得驱动力矩或制动力矩的传递更加平稳、可靠，从而使得转向架在轨道梁100上的行驶更加稳定；而球笼式等速万向节具有最大轴间夹角大、承载能力强、结构紧凑、拆装方便等优点。

如图1所示，走行轮5为四个，包括左前走行轮5、右前走行轮5、左后走行轮5和右后走行轮5。优选地，左前走行轮5和右前走行轮5成对间隔设置，左后走行轮5和右后走行轮5成对间隔设置；具体地，左前走行轮5和左后走行轮5位于第一构架纵梁12的左侧，右前走行轮5和右后走行轮5位于第二构架纵梁14的右侧。这种走行轮间隔设置的设置方式适用于宽度较大的轨道梁100。

在本发明的另一种实施例中，每对走行轮5中的两个走行轮5也可以紧挨设置；具体地，四个走行轮5位于第一构架横梁11、第一构架纵梁12、第二构架横梁13、第二构架纵梁14所围成的矩形区域内，适用于宽度较小的轨道梁100。

转向臂3的结构如图4所示。转向节4包括第一安装座41（位于转向节的第一端）和第二安装座42（位于转向节的第二端），如图6所示。

如图1-2所示，第一构架横梁11和第二构架横梁13的两端下方还设置有转向轴30。转向臂3的第一端与转向轴30活动连接，转向臂3的第二端与转向节4的第一安装座41活动连接。走行轮5安装在转向节4的第二安装座42上（转向节4位于走行轮5一侧，万向节9位于走行轮另一侧），且可相对于转向节4绕第二安装座42的轴线（即走行轮5的轴线）旋转。

优选地，转向臂3至少部分为弹性橡胶结构。所述弹性橡胶结构部分的长度可变，具有结构简单、灵活性高等优点。构架1与转向臂3的连接、转向臂3与转向节4之间的连接、走行轮5与万向节9之间的连接均为活动连接，这三个连接的连接位置的连线形成三角形，从而使得走行轮5的左右偏转将通过转向臂3的伸缩进行控制。

轨道车辆在轨道梁100的直道上行驶时，转向臂3的长度保持在初始值，走行轮5沿纵向滚动。轨道车辆在轨道梁100的弯道上行驶时，水平轮2先跟随轨道梁100的形状完成直道到弯道的过渡，然后水平轮2带动构架1进入弯道。由于转向臂3为至少部分为弹性橡胶结构，则转向臂3的长度可变，同时构架1与转向臂3之间、转向臂3和转向节4之间、走行轮5与构架1之间均为活动连接，则在构架1进入弯道发生转动时，转向臂3将发生伸缩，此时走行轮5将相对于构架1实现一定角度的左右偏转，从而实现轨道车辆在轨道梁100的弯道上转向。

本发明实施例提供的转向架，采用上述转向方式，使得走行轮5的转向稍微滞后于构架1，且通过长度可变的转向臂3带动走行轮5转动，可以保证走行轮5在从直道到弯道的过渡中是逐步进行的，即：开始转弯时走行轮5的前进方向和轨道梁100的延伸方向会有一定的偏差，但是会逐步修正为与轨道梁100的延伸方向一致，而不是在很短的时间内走行轮就要转动到与轨道梁100的延伸方向一致，避免走行轮5产生较大的侧滑和横向磨损。同时，四个走行轮5的转向并不是完全同步的，而是先进入弯道的先转向，后进入弯道的后转向，避免了由于四个走行轮5同时向一个方向转向导致的轮胎磨耗。相较于传统的转向架结构，这种转向方式的走行轮可以认为是在逐步适应轨道梁100的形状变化而不是实时适应构架的位置，非常有利于转弯，可大大减小转弯半径和减轻轮胎磨耗。

在本发明的另一个实施例中，转向臂3包括活塞31和活塞缸32，如图5所示。转向臂3能够在活塞31的行程内进行一定程度的伸缩，使得转向臂3的长度可变，从而可带动走行轮5进行一定的左右偏转。活塞31和活塞缸32组成的结构具有可靠性强、刚度高、可设计伸缩行程等优点。

如图1所示，第一构架横梁11和第二构架横梁13的两端上方均设置有悬挂装置10，即共有四个悬挂装置10。四个悬挂装置10关于构架1的横向中心线和纵向中心线对称布置。悬挂装置8对车体起到支撑和减振的作用，同时四个对称布置的悬挂装置使得转向架对车体的支撑和减振作用更加稳定、可靠，大大增加了车体内乘客的乘坐舒适度。

本发明还提供了一种轨道交通系统，包括轨道梁100和轨道车辆，所述轨道车辆跨坐在轨道梁上且适于沿轨道梁100行走，所述轨道车辆包括车体和本发明提供的转向架。

优选地，轨道梁100为双轨道梁，包括内侧壁100a、外侧壁100b和两个顶表面100c，如图1所示。其中，内侧壁100a与外侧壁100b适于与水平轮2配合，顶表面100c适于与走行轮5配合。这种宽度较大的双轨道梁100适于具有间隔设置走行轮5的轨道车辆行驶。

如前所述，本发明提供的轨道交通系统中，所述轨道车辆跨坐在轨道梁上，可以理解的是，所述“跨坐”是对轨道车辆进行限定，即轨道车辆的车体骑跨在轨道梁上运行，而对于转向架中的水平轮与轨道梁的相对位置则没有特殊限定。例如，所述水平轮可自由配合于轨道梁的外侧壁或内侧壁，以适应不同尺寸的轨道梁结构。换言之，本发明提供的轨道交通系统中，所述轨道车辆跨坐在轨道梁上，即为车体包裹轨道梁结构，车身宽度尺寸大于轨道梁宽度尺寸。

在本发明的另一种实施例中，轨道梁100还可以为单轨道梁，包括外侧壁100b和一个顶表面100c。其中，外侧壁100b适于与水平轮2配合，顶表面100c适于与走行轮5配合。这种宽度较小的单轨道梁100适于具有紧挨设置走行轮5的轨道车辆行驶。

本发明提供的轨道交通系统通过采用本发明提供的转向架，所述轨道车辆在转弯时，走行轮5的转向将稍微滞后于构架1，且通过长度可变的转向臂3带动走行轮5转动，可以保证走行轮5在从直道到弯道的过渡中是逐步进行的，即：开始转弯时走行轮5的前进方向和轨道梁100的延伸方向会有一定的偏差，但是会逐步修正为与轨道梁100的延伸方向一致，而不是在很短的时间内走行轮就要转动到与轨道梁100的延伸方向一致，避免走行轮5产生较大的侧滑和横向磨损。相较于传统的转向架结构，这种转向方式的走行轮可以认为是在逐步适应轨道梁的形状变化而不是实时适应构架的位置，非常有利于转弯，可大大减小转弯半径和减轻轮胎磨耗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种转向架，其特征在于，包括：

构架；

水平轮，所述水平轮安装在所述构架上，适于与轨道梁配合；

走行轮，所述走行轮安装在所述构架上，适于在轨道梁上行驶，且可相对于所述构架进行左右偏转；

转向臂，其长度可变，包括第一端和第二端；所述转向臂的第一端与所述构架活动连接；

转向节，包括第一端和第二端；所述转向节的第一端与所述转向臂的第二端活动连接；所述转向节的第二端装配于所述走行轮上，使得所述走行轮可相对于所述转向节旋转。

2.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述转向臂至少部分为弹性橡胶结构。

3.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述转向臂包括活塞和活塞缸。

4.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，还包括万向节和车轴，所述车轴安装在所述构架上，所述万向节用于连接所述车轴和所述走行轮。

5.如权利要求4所述的转向架，其特征在于，所述万向节为等速万向节。

6.如权利要求5所述的转向架，其特征在于，所述万向节为球笼式等速万向节。

7.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述走行轮为四个。

8.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，还包括制动总成，所述制动总成安装在所述构架上，用于制动所述走行轮。

9.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，还包括动力总成，所述动力总成安装在所述构架上，用于驱动所述走行轮。

10.如权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述构架大体呈矩形且包括：依次连接的第一构架横梁、第一构架纵梁、第二构架横梁、第二构架纵梁，所述第一构架横梁和所述第二构架横梁相对，所述第一构架纵梁和所述第二构架纵梁相对。

11.如权利要求10所述的转向架，其特征在于，还包括水平轮轴，所述水平轮轴设置在所述第一构架横梁和/或第二构架横梁；所述水平轮轴一端安装有所述水平轮。

12.如权利要求10所述的转向架，其特征在于，还包括悬挂装置，所述悬挂装置设置为四个，且所述四个悬挂装置关于所述构架的横向中心线和纵向中心线对称布置。

13.一种轨道交通系统，其特征在于，包括轨道梁和轨道车辆，所述轨道车辆跨坐在轨道梁上且适于沿轨道梁行走，所述轨道车辆包括车体和根据权利要求1-12中任一项的所述转向架。

14.如权利要求13所述的轨道交通系统，其特征在于，所述轨道梁为双轨道梁，包括内侧壁、外侧壁和两个顶表面；或，所述轨道梁为单轨道梁，包括外侧壁和一个顶表面。