CN110816167A - 一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对及橡胶轮胎转向架 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对及橡胶轮胎转向架，所述转向架轮对包括车轴和安装在车轴两端的橡胶车轮；每个所述橡胶车轮可沿一垂直于路面的转向轴线相对于车轴转向，且转向架轮对的两个橡胶车轮的转向同步；所述转向架轮对还包括转向驱动机构；所述转向驱动机构用于驱动橡胶车轮同步转向。所述橡胶轮胎转向架包括所述的转向架轮对；还包括构架和安装在构架上的联系枕梁；所述联系枕梁的上端设置有回转支承轴承，用于连接车体。本发明适用于普通路面上行驶的车辆，通过提高轴重、精确全轮导向控制、按需增加车辆的车厢数量长大编组运行，可以有效提高车辆的单程载客数量并可通过小于15m的极小曲线半径，且装配简便，结构紧凑。
Description
技术领域
本发明属于车辆转向架领域，特别涉及一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对及橡胶轮胎转向架。
背景技术
现有的橡胶轮胎转向架，如中国专利CN105197047“一种橡胶轮胎低地板转向架”，其独立轮对包括橡胶车轮、制动装置、轴桥和传动装置，所述制动装置位于橡胶车轮的内侧；所述轴桥包括中间下凹呈U形结构的主体和主体两端位于同一轴线上的连接部；所述连接部为空心结构；所述传动装置包括轴承轴箱、变向传动齿轮箱和驱动轴，所述驱动轴贯穿于空心结构的连接部，驱动轴位于轴桥主体的一端连接变向传动齿轮箱，变向传动齿轮箱带动驱动轴转动，驱动轴的另一端固定连接轴承轴箱，轴承轴箱在驱动轴的传动下转动；所述轴承轴箱的内表面固定于空心结构连接部的外表面，轴承轴箱的外表面安装有橡胶车轮；所述橡胶车轮在轴承轴箱的带动下运行；所述电机齿轮箱传动装置安装于构架侧梁的中部，包括电机和齿轮箱，电机和齿轮箱设计为一体式，电机为横向布置，齿轮箱为纵向布置并且齿轮箱同时向两端输出；电机齿轮箱传动装置通过两个万向节分别连接位于电机齿轮箱传动装置同侧的两个变向传动齿轮箱。采用此种胶轮转向架的胶轮车上下体之间的机械连接接口多，胶轮车故障情况下更换转向架困难；同时胶轮车通过导向控制系统主动控制左右两个车轮之间的转速差来实现车辆的曲线行驶，对导向控制系统的精度要求很高，实现困难且故障率高；转向架靠4个钢弹簧适应胶轮车过曲线时胶轮车与转向架之间的转角，对钢弹簧设计要求高，胶轮车无法通过小于20m的极小曲线半径，胶轮车适应性受限制。
而传统的胶轮公共汽车也存在如下缺点：
1）载客能力不足需很大数量方能满足人们出行需求、增加城市拥堵；
2）轴重小，不大于10t，一般为7t；
3）虽然公共汽车可以通过增加车辆长度或增加车辆车厢数量提高车辆单程乘客运输量，但是通过增加车身长度可以在一定程度上提高车辆的载客量，但是载客量的提升空间有限，因随着车身长度的增加，车辆行驶灵活度下降，同时会增大过弯道时整车的动态包络空间，车身越长包络空间越大，影响其他路面交通工具的安全运行，且整车本身也无法通过市区狭小的小曲线道路。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对及橡胶轮胎转向架，用于普通路面上行驶的车辆，通过提高轴重、精确全轮导向控制、按需增加车辆的车厢数量长大编组运行，可以有效提高车辆的单程载客数量；相比于现有的胶轮车，可通过更小的曲线半径，且装配简便，结构紧凑。
技术方案：本发明提出一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，包括车轴和安装在车轴两端的橡胶车轮；每个所述橡胶车轮可沿一垂直于路面的转向轴线相对于车轴转向，且转向架轮对的两个橡胶车轮的转向同步；所述转向架轮对还包括转向驱动机构；所述转向驱动机构用于驱动橡胶车轮同步转向。
进一步，所述转向驱动机构包括液压油缸和滑动安装在液压油缸内的活塞；所述活塞在液压驱动下沿平行于车轴的方向左右滑动；所述活塞的左右两侧分别设置有转向推杆，用于推动两个橡胶车轮同步转向。
进一步，所述转向驱动机构还包括供油单元和三位五通换向阀；所述供油单元的液压油连接三位五通换向阀的压力油口P，所述三位五通换向阀的工作油口A连接液压油缸内活塞的一侧；所述三位五通换向阀的工作油口B连接液压油缸内活塞的另一侧。
进一步，所述车轴是轴桥，包括传动输入轴和轴桥壳体；所述橡胶车轮上固定有传动输出轴；所述传动输入轴与传动输出轴通过万向联轴器连接。
进一步，每个所述橡胶车轮处设置有转向节；所述转向节的一端位于橡胶车轮的转动轴心处，橡胶车轮可转动连接转向节的一端；所述转向节的另一端通过铰接轴连接轴桥壳体；所述转向驱动机构通过转向节连接推动橡胶车轮转向。
进一步，所述铰接轴轴心线与橡胶车轮的转向轴线位于同一平面；且铰接轴轴心线的上端向转向架中心处倾斜。
一种橡胶轮胎转向架，包括上述的转向架轮对。
进一步，所述橡胶轮胎转向架还包括构架和安装在构架上的联系枕梁；所述联系枕梁的上端设置有回转支承轴承，用于连接车体。
进一步，所述橡胶轮胎转向架还包括电机驱动装置；所述电机驱动装置位于构架中部，且纵向布置；所述电机驱动装置通过车轴传递牵引扭矩至车轴左右两侧的橡胶轮胎。
进一步，所述橡胶轮胎转向架还包括位于联系枕梁和构架之间的二系悬挂装置；所述二系悬挂装置包括位于联系枕梁和构架之间的两个二系弹簧、两个横向减振器和四个垂向减振器；所述两个二系弹簧沿构架中心线左右对称布置；所述四个垂向减振器位于两个二系弹簧之间，且中心对称布置；所述两个横向减振器斜对称布置在构架和联系枕梁之间。
有益效果：
第一、在通过曲线时转向驱动机构可推动同一转向架轮对的两个橡胶车轮同步转向偏转一定的角度，使得橡胶轮胎转向架带动胶轮车通过曲线。为了更精确的控制，前后两条转向架轮对的橡胶车轮可根据线路曲线的大小控制偏转角度不同；同时，轴桥可以控制左右两侧的橡胶车轮的转速差，多个因素共同参与控制转向，达到精确控制和极小的转弯半径。
第二、橡胶轮胎转向架与车体间设置了回转支承轴承，橡胶轮胎转向架和车体之间的纵向力传输通过回转支承轴承完成，回转支承轴承可以让车体相对橡胶轮胎转向架在水平方向自由转动，与本发明的转向架轮对的可转向橡胶车轮配合，在胶轮车上使用，使得胶轮车过小曲线时整车的包络线也可以严格控制，解决了传统多节公共汽车车尾包络线越来越大，扫掠空间很大无法通过城市路面交通小半径曲线的问题。使用本发明的橡胶轮胎转向架的胶轮车可以通过小于15m极小曲线半径，更适宜于在城市路面交通线路上运行。
第三、橡胶轮胎转向架采用模块化设计，前后两条转向架轮对完全一致可以互换，构架与联系枕梁预组装成一个整体后再与车体相连，橡胶轮胎转向架与车体间的机械接口仅有回转支承轴承的安装螺栓，上下体接口简单，拆卸、更换橡胶轮胎转向架方便，易于实现快速起落车及紧急情况下的车辆救援。
第四、橡胶轮胎转向架设置了两条转向架轮对，优化的轮对结构能承载更大的重量，单条橡胶轮对轴重最大能达到12.5t，同时转向架结构更加紧凑，为胶轮车下部节省更多的空间来安装其他的设备。
附图说明
图1为本发明的橡胶轮胎转向架的结构示意图；
图2为本发明的转向架轮对及电机驱动装置的结构示意图；
图3为本发明的转向驱动机构的结构示意图；
图4为本发明的车轴与橡胶车轮连接处的结构示意图；
图5为本发明的二系悬挂装置的第一视角的结构示意图；
图6为本发明的二系悬挂装置的第二视角的结构示意图；
图7为本发明的构架的结构示意图；
图8为使用本发明的橡胶轮胎转向架的胶轮车的转向状态示意图；
图9为使用本发明的橡胶轮胎转向架的长大编组车辆的示意图。
具体实施方式
本发明提出一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，包括车轴1和安装在车轴1两端的橡胶车轮2。
如图4，所述车轴1是轴桥，包括传动输入轴101和轴桥壳体102；所述橡胶车轮2上固定有传动输出轴201。所述传动输入轴101与传动输出轴201通过万向联轴器202连接，使得每个所述橡胶车轮2可沿一垂直于路面的转向轴线相对于车轴1转向。
每个所述橡胶车轮2处还设置有转向节203；所述转向节203的一端位于橡胶车轮2的转动轴心处，橡胶车轮2套装在转向节203的一端的外周，且两者之间通过轴承204连接，使得橡胶车轮2可沿转向节203转动。
所述转向节203的另一端通过铰接轴连接轴桥壳体102。所述铰接轴轴心线与橡胶车轮2的转向轴线位于同一平面。因车辆转向时，橡胶车轮2的上端向外侧倾斜，所以铰接轴轴心线的上端设置为向转向架中心处倾斜，车轴1可以向橡胶车轮2施加回正的力，使橡胶车轮2转弯进入直道后迅速自动回正，减少轮胎的磨损。
如图3，所述转向架轮对还包括转向驱动机构3；所述转向驱动机构3通过转向节203连接推动橡胶车轮2同步转向。
所述转向驱动机构3包括液压油缸301和滑动安装在液压油缸301内的活塞302。
所述转向驱动机构还包括供油单元304和三位五通换向阀305；所述供油单元304的液压油连接三位五通换向阀305的压力油口P，所述三位五通换向阀305的工作油口A连接液压油缸301内活塞302的一侧；所述三位五通换向阀305的工作油口B连接301内活塞302的另一侧。
液压油由压力油口P进入，经工作油口A流至活塞302左侧的油缸；活塞302左侧的油缸油压增大，推动活塞302向右侧移动；活塞302右侧的油缸的液压油经工作油口B，回油至供油单元304；同样原理可控制活塞302向左侧移动。
三位五通换向阀305也可使用其他形式的控制阀组，能控制液压系统实现转向功能即可。
所述活塞302的左右两侧分别设置有转向推杆303，两个转向推杆303分别连接两个橡胶车轮2的转向节203，转向推杆303与转向节203的连接处不位于橡胶车轮2垂直于路面的对称面，推动两个橡胶车轮2同步转向。
本实施例所述的橡胶车轮2内侧还设置有制动装置9，采用电控、气控或液压控制。
如图1和图2，本发明还提出一种橡胶轮胎转向架，包括前后设置的两个上述的转向架轮对。
所述橡胶轮胎转向架还包括构架4和安装在构架4上的联系枕梁5。所述转向架轮对上设置有构架安装座103，用于与构架4装配。所述联系枕梁5的上端设置有回转支承轴承6，用于连接车体。所述回转支承轴承9的内圈和外圈之间有滚动体可自由转动，内圈与联系枕梁5连接，外圈与车体连接。橡胶轮胎转向架与车体之间的纵向力传输通过回转支承轴承6完成，回转支承轴承6可以让车体相对橡胶轮胎转向架在水平方向自由转动，与本发明的转向架轮对的可转向橡胶车轮配合，在胶轮车上使用，如图8，使得胶轮车过小曲线时整车的包络线也可以严格控制，解决了传统多节公共汽车车尾包络线越来越大，扫掠空间很大无法通过城市路面交通小半径曲线的问题。使用本发明的橡胶轮胎转向架的胶轮车可以通过小于15m极小曲线半径，更适宜于在城市路面交通线路上运行。
另外构架4与联系枕梁5预组装成一个整体后再与车体相连，橡胶轮胎转向架与车体间的机械接口仅有回转支承轴承6的安装螺栓，上下体接口简单，拆卸、更换橡胶轮胎转向架方便，易于实现快速起落车及紧急情况下的车辆救援。
所述橡胶轮胎转向架还包括电机驱动装置7；所述电机驱动装置7位于构架4中部，且纵向布置。所述电机驱动装置7可采用一台背靠背三相异步交流电机，或两台三相异步交流电机2-6组合使用。所述电机驱动装置7通过联轴节701分别连接两个轴桥，传递牵引扭矩至每个轴桥左右两侧的橡胶车轮2，带动橡胶车轮2在城市交通路面上运行。
如图5和图6，所述橡胶轮胎转向架还包括位于联系枕梁5和构架4之间的二系悬挂装置8；所述二系悬挂装置8包括位于联系枕梁5和构架4之间的两个二系弹簧801、两个横向减振器802和四个垂向减振器803。
所述的联系枕梁5和构架4之间还设置有牵引装置10，用于传递纵向力。本实施例的牵引装置10采用两个牵引拉杆沿纵向斜对称布置。牵引装置10也可以采用四根牵引拉杆或其它轨道交通行业常见的牵引方式。
所述两个二系弹簧801沿构架4中心线左右对称布置，用于提供横向和垂向刚度并设紧急辅助橡胶堆，确保二系弹簧801发生故障时车辆也能继续安全运行。
所述四个垂向减振器803位于两个二系弹簧801之间，且中心对称布置，用于缓冲车辆振动提供车辆舒适性的同时具备整车起吊功能，吊起车辆的同时四个垂向减振器803将整个橡胶轮胎转向架一起带起来，代替了传统轨道交通车辆转向架固有的整车起吊装置，在不降低转向架功能的情况下减少了转向架零部件，故障点更少、安全性更高。
所述两个横向减振器802斜对称布置在构架4和联系枕梁5之间，抑制构架4和车体之间的横向运动。
如图7，所述构架4包括侧梁401、横梁402、端梁403、电机安装座404、空气弹簧安装座405、牵引拉杆安装座406、垂向减振器安装座407和转向油缸安装座408。侧梁401、下凹式下部横梁402和端梁403组成了构架4的主体。电机安装座404用来安装电机驱动装置7。空气弹簧安装座405用来支撑两个二系弹簧801。牵引拉杆安装座406用来安装牵引装置10，本实施例中的牵引拉杆安装座406斜对称布置。垂向减振器安装座407与垂向减振器803相连，转向油缸安装座408与转向装置7的液压油缸301相连。本发明的构架与其他部件装配简便，结构紧凑。
本发明所述的橡胶轮胎转向架及对应的胶轮车在城市交通路面上运行时，电机驱动装置7将纵向驱动力通过轴桥传递到橡胶车轮2上，带动橡胶轮胎2在城市交通路面上运行。胶轮车在直线上运行时转向驱动机构不动作；在通过曲线时转向驱动机构推动同一转向架轮对的两个橡胶车轮2同步转向，使得橡胶轮胎转向架带动胶轮车通过曲线。为了更精确的控制，前后两条转向架轮对的橡胶车轮2可根据线路曲线的大小控制偏转角度不同。同时，轴桥可以控制左右两侧的橡胶车轮2的转速差，多个因素共同参与控制转向，达到精确控制和极小的转弯半径。胶轮车转向时，回转支承轴承6可以让车体相对橡胶轮胎转向架在水平方向自由转动，与本发明的转向架轮对的可转向橡胶车轮配合，在胶轮车上使用，使得胶轮车过小曲线时整车的包络线也可以严格控制，解决了传统多节公共汽车车尾包络线越来越大，扫掠空间很大无法通过城市路面交通小半径曲线的问题。使用本发明的橡胶轮胎转向架的胶轮车可以通过小于15m极小曲线半径，更适宜于在城市路面交通线路上运行。
如图9，所述橡胶轮胎转向架还适用于长大编组车辆，每节车厢均使用所述橡胶轮胎转向架，长大编组车辆在无钢轨的普通路面上行驶，可通过小于15m的极小曲线半径，且每节车厢能够按照设定的线路运行而不会发生后续车厢的偏移，可以有效提高车辆的单程载客数量。
Claims (10)
1.一种具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，包括车轴（1）和安装在车轴（1）两端的橡胶车轮（2）；其特征在于：每个所述橡胶车轮（2）可沿一垂直于路面的转向轴线相对于车轴（1）转向，且转向架轮对的两个橡胶车轮（2）的转向同步；所述转向架轮对还包括转向驱动机构（3）；所述转向驱动机构（3）用于驱动橡胶车轮（2）同步转向。
2.根据权利要求1所述的具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，其特征在于：所述转向驱动机构（3）包括液压油缸（301）和滑动安装在液压油缸（301）内的活塞（302）；所述活塞（302）在液压驱动下沿平行于车轴（2）的方向左右滑动；所述活塞（302）的左右两侧分别设置有转向推杆（303），用于推动两个橡胶车轮（2）同步转向。
3.根据权利要求2所述的具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，其特征在于：所述转向驱动机构还包括供油单元（304）和三位五通换向阀（305）；所述供油单元（304）的液压油连接三位五通换向阀（305）的压力油口P，所述三位五通换向阀（305）的工作油口A连接液压油缸（301）内活塞（302）的一侧；所述三位五通换向阀（305）的工作油口B连接（301）内活塞（302）的另一侧。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，其特征在于：所述车轴（1）是轴桥，包括传动输入轴（101）和轴桥壳体（102）；所述橡胶车轮（2）上固定有传动输出轴（201）；所述传动输入轴（101）与传动输出轴（201）通过万向联轴器（202）连接。
5.根据权利要求4所述的具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，其特征在于：每个所述橡胶车轮（2）处设置有转向节（203）；所述转向节（203）的一端位于橡胶车轮（2）的转动轴心处，橡胶车轮（2）可转动连接转向节（203）的一端；所述转向节（203）的另一端通过铰接轴连接轴桥壳体（102）；所述转向驱动机构（3）通过转向节（203）连接推动橡胶车轮（2）转向。
6.根据权利要求5所述的具有可转向橡胶车轮的转向架轮对，其特征在于：所述铰接轴轴心线与橡胶车轮（2）的转向轴线位于同一平面；且铰接轴轴心线的上端向转向架中心处倾斜。
7.一种橡胶轮胎转向架，其特征在于：包括权利要求1-6任意一项所述的转向架轮对。
8.根据权利要求7所述的橡胶轮胎转向架，其特征在于：还包括构架（4）和安装在构架（4）上的联系枕梁（5）；所述联系枕梁（5）的上端设置有回转支承轴承（6），用于连接车体。
9.根据权利要求8所述的橡胶轮胎转向架，其特征在于：还包括电机驱动装置（7）；所述电机驱动装置（7）位于构架（4）中部，且纵向布置；所述电机驱动装置（7）通过车轴（1）传递牵引扭矩至车轴（1）左右两侧的橡胶轮胎（2）。
10.根据权利要求9所述的橡胶轮胎转向架，其特征在于：还包括位于联系枕梁（5）和构架（4）之间的二系悬挂装置（8）；所述二系悬挂装置（8）包括位于联系枕梁（5）和构架（4）之间的两个二系弹簧（801）、两个横向减振器（802）和四个垂向减振器（803）；所述两个二系弹簧（801）沿构架（4）中心线左右对称布置；所述四个垂向减振器（803）位于两个二系弹簧（801）之间，且中心对称布置；所述两个横向减振器（802）斜对称布置在构架（4）和联系枕梁（5）之间。
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2019
- 2019-11-25 CN CN201911165249.7A patent/CN110816167A/zh active Pending
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