CN111196289B - 转向架及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种转向架及轨道车辆，其中，转向架包括：车轴；所述车轴的中间向下凹陷形成容纳空间，所述车轴的两端对称设有轴颈；车轮，通过轴承与所述轴颈相连；以及缓冲装置，位于所述容纳空间内；所述缓冲装置包括：一系簧组件，设置在所述车轴上；二系簧组件，设置在所述一系簧组件的顶部；回转环，设置在所述二系簧组件的顶部，用于与车体相接以向车体传递牵引或制动力。本申请实施例提供的转向架及轨道车辆能够提高车辆转弯过程中的灵活性。

Description

转向架及轨道车辆

技术领域

本申请涉及车辆转向技术，尤其涉及一种转向架及轨道车辆。

背景技术

轨道车辆是连结各城市的重要交通纽带，也逐渐成为城市内的主要交通工具，轨道车辆还是货物运输的主要载体。轨道车辆的车体下方设置至少两个转向架，用于对车体进行承载并实现走行和转向功能。

相关技术中，转向架包括：构架、轮对及缓冲装置，其中，每个构架的下方沿纵向方向对称设置有两组轮对，每个轮对包括车轴以及对称设置在车轴两端的车轮。车轮与轨道接触，受轨道的压迫力带动转向架及车体实现转弯。缓冲装置设置在构架与车体之间，用于减轻车体的振动。上述转向架的体积较为庞大，比较笨重，造成转弯过程的灵活性较差。

发明内容

本申请实施例中提供了一种转向架及轨道车辆，能够提高车辆转弯过程中的灵活性。

本申请第一方面实施例提供一种转向架，包括：

车轴；所述车轴的中间向下凹陷形成容纳空间，所述车轴的两端对称设有轴颈；

车轮，通过轴承与所述轴颈相连；以及

缓冲装置，位于所述容纳空间内；所述缓冲装置包括：

一系簧组件，设置在所述车轴上；

二系簧组件，设置在所述一系簧组件的顶部；

回转环，设置在所述二系簧组件的顶部，用于与车体相接以向车体传递牵引或制动力。

本申请第二方面实施例提供一种轨道车辆，包括：如上所述的转向架。

本实施例所提供的技术方案，在车轴的两端对称设置轴颈，车轮通过轴承与轴颈相连，实现车轴不动，车轮转动；并且车轴的中部向下凹陷形成用于容纳缓冲装置的容纳空间，缓冲装置包括设置在车轴上的一系簧组件、设置在一系簧组件顶部的二系簧组件、以及设置在二系簧组件顶部且用于与车体相接以向车体传递牵引或制动力的回转环。本实施例所提供的转向架中仅设置有一组轮对，包括一个车轴以及设置在该车轴两端的车轮，就能够实现转向架的基本功能，即：承载、行走和转向。与传统的转向架相比，本实施例所提供的转向架的转弯半径更小，在曲线通过能力上具有较大的优势，尤其是应用在城市内的轨道交通上，降低了轨道线路布局的难度。而且，将缓冲装置设置在车轴所形成的容纳空间内，有利于提高车体底板的高度，进而增大车体内的空间。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例一提供的转向架的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的转向架中车轮与车轴相连的爆炸视图；

图3为本申请实施例二提供的转向架中车轴的结构示意图；

图4为本申请实施例二提供的转向架的结构示意图；

图5为本申请实施例四提供的车轴与缓冲装置相连的爆炸视图；

图6为本申请实施例四提供的一系簧托板的结构示意图；

图7为本申请实施例四提供的二系簧托板的结构示意图；

图8为本申请实施例四提供二系簧托板与轴头装配的局部剖视图。

附图标记：

1-车轴；11-轴颈；12-轴身；121-轴身连接部；13-轴头；131-轴头连接部；132-一系簧安装座；133-二系簧安装座；1331-长圆孔；

2-车轮；21-轮毂；

3-缓冲装置；31-一系簧托板；311-第一安装孔；32-一系弹性件；321-一系簧安装部；33-二系簧托板；331-第二安装孔；332-导向块；333-导向夹；3331-夹持部；34-二系弹性件；35-回转环；351-容纳孔；352-挡环；

4-轴承；

5-驱动装置；

6-制动盘；61-盘体；62-盘体连接件；63-盘体安装部；

7-车体；71-牵引块。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种转向架，能够用于轨道车辆上。该转向架在转弯过程中具有较高的灵活性，而且能够降低转向架上方车体底板的高度，进而增大车体内部的空间。

图1为本申请实施例一提供的转向架的结构示意图，图2为本申请实施例一提供的转向架中车轮与车轴相连的爆炸视图。如图1和图2所示，本实施例提供的转向架包括：车轴1、车轮2和缓冲装置3。其中，车轴1的两端设有轴颈11，车轮2通过轴承4与轴颈11相连。即：车轴1、轴颈11均是不动的，而车轮2能够相对于轴颈11转动。

车轴1的中间向下凹陷形成容纳空间，缓冲装置3设置在容纳空间内，缓冲装置3的顶部用于与车体相接。缓冲装置3能够承受车体的重量，并对车轮2的振动进行缓冲，避免将较大的振动量传递给车体。

缓冲装置3包括：一系簧组件、二系簧组件和回转环。其中，一系簧组件设置在车轴1上，二系簧组件设置在一系簧组件的顶部。回转环设置在二系簧组件的顶部，用于与车体相接以向车体传递牵引或制动力。缓冲装置3的顶部低于车轮2的顶端，则缓冲装置3不会对车体的结构造成影响，不需要抬高车体底板的高度，进而增大车体内的空间。而且，通过一系簧组件和二系簧组件两次缓冲减振，降低了轮轨向车体传递的振动量，有利于提高旅客乘坐的舒适度。

传统的转向架中，构架上设置有两组轮对，包括四个车轮，该转向架的转弯半径较大，对轨道线路的布局造成的一定的难度。而本实施例所提供的技术方案，本实施例提供的转向架中仅设置有一组轮对，包括一个车轴1以及设置在该车轴1两端的车轮2，就能够实现转向架的基本功能，即：承载、行走和转向。与传统的转向架相比，本实施例所提供的转向架的转弯半径更小，在曲线通过能力上具有较大的优势，尤其是应用在城市内的轨道交通上，降低了轨道线路布局的难度。

而且，本实施例所提供的具有一组轮对的转向架，一方面，车轮和车轴的数量少了，转向架整体的重量大大减轻了，能够减轻轨道车辆的自重，减少能耗。另一方面，车轮数量的成倍减少，大大减少了轮轨接触点的数量，进而减少振动的输入及噪声的输入，有利于提高车身稳定性和舒适度；而且还能够减少由于轮轨摩擦而造成对轨道的破坏。再一方面，采用一组轮对的转向架，其结构较为简单，更便于安装和维护，提高生产效率。

实施例二

本实施例是在上述实施例基础上，对转向架的实现方式进行优化，尤其是对车轴1的实现方式进行进一步的优化。

上述车轴1的中部向下凹陷形成一个容纳空间，用于容纳缓冲装置3，能够降低缓冲装置3的垂向高度，进而降低车体底板的高度。

具体的，图3为本申请实施例二提供的转向架中车轴的结构示意图。如图1至图3所示，车轴1包括：轴身12和轴头13。其中，轴头13的数量为两个，分别设置在轴身12的两端。轴身12的垂向高度较低，轴头13大致沿垂向方向延伸，轴头13的底端与轴身12相连，轴头13顶端的外侧面设有上述轴颈11，相当于轴颈11的轴线高度高于轴身12的垂向高度。轴身12和两端的轴头13围成容纳空间，缓冲装置3设置在该容纳空间内。

轴身12和轴头13可以为一体结构，或者，轴身12和轴头13也可以为独立的两个部件，二者之间通过焊接、螺接等方式连接在一起。本实施例中，在轴头13的底端设置轴头连接部131，对应在轴身12上设置有轴身连接部121，轴头连接部131与轴身连接部121对接，二者之间通过螺栓进行连接。

图2中，车轮2上固定设置有轮毂21，轮毂21与轴承4的外圈间隙配合，轮毂21上设有轴承挡圈(图中未示出)，轴承4的内圈与轴颈11过盈配合，实现车轮2与车轴1的装配。

轴颈11与轴头13可以为一体结构，或者二者可以采用过盈配合的方式连接。

上述转向架可作为拖车转向架(也称为：非动力转向架)，即：转向架上不设置驱动装置，该转向架中的车轮是跟随车体的移动进行滚动的。

或者，图4为本申请实施例二提供的转向架的结构示意图。如图4所示，在转向架上设置与车轮2相连的驱动装置5，用于驱动车轮2转动，则该转向架可以作为动车转向架。

具体的，驱动装置5包括：驱动电机和减速器，驱动电机的壳体可以装配在车轴1上。减速器的一端与驱动电机的输出端相连，另一端与车轮2相连。驱动电机和减速器可以集成设置在一个壳体内。

减速器与车轮2之间可以有多种实现方式：例如：减速器的输出端通过一根连接轴与车轮2相连，例如可以与车轮2的轴孔为过盈配合，也可以通过键或花键配合。或者，在车轮2的轴孔内设置有轮毂21，连接轴与轮毂21为过盈配合或通过键配合。

实施例三

本实施例是在上述实施例的基础上，对转向架的实现方式进行优化，尤其是对制动的方式进行进一步的优化。

对于拖车转向架而言，可以采用制动装置对车轮2进行制动，其制动方式可以有多种，例如：采用制动夹钳从两侧压紧在车轮2的轮盘实现制动，或采用制动闸瓦压紧在车轮2的踏面上实现制动。或者，还可以采用如下实现方式：

如图1和图2所示，制动装置包括：制动盘6和制动夹钳(图中未示出)，制动夹钳可通过安装座安装在车轴1上。其中，制动盘6与车轮2相连以与车轮2同步转动。制动夹钳用于在制动过程中从两侧夹紧制动盘6的盘面，以阻止制动盘6转动。制动夹钳可采用本领域已有的实现方式，本实施例不做详细说明。

制动盘6与车轮2相连的方式可以有很多种，例如：制动盘6与车轮2之间通过连接轴过盈配合的方式相连，或者通过螺栓连接的方式相连。本实施例提供一种具体的实现方式：

制动盘6包括：制动盘体61和盘体连接件62。其中，盘体连接件62沿轴向方向的一端与制动盘体61相连，另一端与车轮2的轮盘通过螺栓连接。具体的，盘体连接件62还可以套设在轮毂21外侧，与轮毂21过盈配合。盘体连接件62朝向车轮2的端部沿径向方向向外延伸形成盘体安装部63，盘体安装部63上设置有螺栓孔，通过螺栓对应连接至车轮2的轮盘上。

对于带有驱动装置的动力转向架，可以采用踏面制动的方式，或者，也可以采用驱动电机反转进行制动的方式。

上述制动装置的数量为两个，对称设置在转向架的两端。

实施例四

本实施例是在上述实施例的基础上，对转向架的实现方式进行优化，尤其是对缓冲装置3的实现方式进行进一步的优化。

图5为本申请实施例四提供的车轴与缓冲装置相连的爆炸视图。如图1和图5所示，上述一系簧组件具体包括：一系簧托板31和一系弹性件32。其中，一系弹性件32的数量为两个，对称设置在一系簧托板31的两端。一系弹性件32连接在一系簧托板31与轴头13之间。相当于一系簧托板31悬空在轴身12的上方，一系簧托板31的两端通过一系弹性件32连接在轴头13上，能够使得轴身12的受力更加均匀，减少应力集中。

一系弹性件32的弹性力能够对车轴1的振动进行缓冲，避免一系簧托板31产生较大的振动。具体的，

图6为本申请实施例四提供的一系簧托板的结构示意图。如图6所示，一系弹性件32为能够产生弹性变形的结构，例如：采用钢、碳纤维复合材料制成板状结构，其一端与一系簧托板31相连，另一端与轴头13相连。一系弹性件32受力能够产生弯曲变形，且在力消失时能够恢复原状。当车轴1产生上下振动，进而带动一系弹性件32与之相连的端部上下移动时，一系弹性件32发生变形蓄积弹性势能，对振动量进行缓冲，减轻一系簧托板31的振动。

对于一系弹性件32与轴头13的连接方式，例如可采用如下方式：

如图3、5所示，在轴头13的内侧面设有一系簧安装座132。在一系弹性件32朝向轴头13的端部设有一系簧安装部321，一系簧安装部321与一系簧安装座132相连，可通过焊接或螺接等方式进行连接。

进一步的，如图5所示，一系弹性件32不是平面结构，而是弯曲呈台阶状的结构。相当于一系弹性件32中用于与一系簧托板31相连端部的垂向安装高度低于一系弹性件32中用于与轴头13相连的端部，实现了一系簧托板31的垂向高度低于一系簧安装座132。

上述两个一系弹性件32对称设置，其与轴头13的连接方式相同。

除了上述方案之外，一系簧组件还可以采用其它的实现方式，例如：一系簧托板31的两端延伸至轴头13处，一系弹性件32采用弹簧，连接在一系簧托板31与一系簧安装座132之间，一系弹性件32能够沿垂向方向产生弹性变形，也能够对车轴1的振动进行缓冲。

本实施例还提供一种二系簧组件的具体实现方式，本领域技术人员可以直接采用本实施例所提供的技术方案，也可以在本实施例所提供技术方案的基础上进行适当的修改，使其适应不同结构或承载量的车体。

如图5所示，二系簧组件包括：二系簧托板33和二系弹性件34。其中，二系簧托板33位于轴身12的上方，二系簧托板33的两端分别与两侧的轴头13相连。二系弹性件34设置在二系簧托板33和一系簧托板31之间。回转环35设置在二系簧托板33的顶部。

二系弹性件34自身的弹力能够对一系簧组件的振动进行缓冲，进一步减小车体的振动量。

二系弹性件34可以为橡胶缓冲件、空气弹簧等，本实施例采用空气弹簧作为二系弹性件34。空气弹簧沿自身中心线的两端分别与一系簧托板31和二系簧托板33相连。

具体的，如图6所示，在一系簧托板31上开设第一安装孔311，空气弹簧的底部设有可容纳于第一安装孔311内的安装结构。在装配过程中，将空气弹簧底部的安装结构插入第一安装孔311内，第一安装孔311能够限制空气弹簧产生横向移动。

图7为本申请实施例四提供的二系簧托板的结构示意图。如图7所示，二系簧托板33上设置有第二安装孔331，其数量为两个。空气弹簧的顶部设有可容纳于第二安装孔331内的安装结构。在装配过程中，将空气弹簧顶部的安装结构插入第二安装孔331内，第二安装孔331能够限制空气弹簧产生横向移动。

进一步的，二系簧托板33还可以相对于车轴1沿垂向方向移动，则当车轴1上下移动时，不会带动二系簧托板33上下移动，进一步减少了车体的振动。

二系簧托板33沿垂向方向移动的方式可以有很多种实现方式，例如：如图3、5所示，在轴头13的内侧面设置二系簧安装座133，二系簧安装座133位于一系簧安装座132的上方。对应的，在二系簧托板33的两端对称设置二系簧安装部，二系簧安装部与二系簧安装座133相连且能够相对于二系簧安装座133沿垂向方向移动。

具体的，图8为本申请实施例四提供二系簧托板与轴头装配的局部剖视图。如图5、7、8所示，二系簧安装座133上设有沿垂向方向延伸的长圆孔1331。上述二系簧安装部包括导向块332和导向夹333，其中，导向块332可容纳于长圆孔1331内且能够在长圆孔1331内沿垂向方向移动。导向夹333的一端与二系簧托板33相连，另一端岔分出两个夹持部3331，两个夹持部3331之间的距离大于二系簧安装座133的厚度。两个夹持部3331分别从导向块332的两侧与导向块332相连。上述装配方式实现了二系簧托板33与轴头13相连，且能够相对于轴头13沿垂向方向移动。

夹持部3331与导向块332可以采用焊接的方式进行固定，也可以采用螺栓连接的方式进行固定。或者，也可以在两个夹持部3331上对称开设容纳槽，容纳槽的形状和尺寸均与导向块331相匹配，导向块331的两侧均嵌设在该容纳槽内，且两个容纳槽底面之间的距离近似等于导向块的厚度，则两个夹持部3331能够导向块331限制在长圆孔1331内。

除了上述方案之外，二系簧托板33和轴头13之间还可以采用滑块与滑轨配合、滑块与滑槽配合等方式，实现二系簧托板33能够相对于轴头13沿垂向方向移动即可。

当车体装配至转向架上方，车体重量加载至二系簧托板33上，二系簧托板33向下移动。车体的重量通过二系簧托板33分配至二系弹性件34。二系弹性件34再将车轴1的振动进行缓冲衰减，减少车体的振动。

进一步的，车轮2采用弹性车轮，能够达到隔离和缓和由轮轨传来的振动和冲击，降低轮轨冲击所产生的噪声。

在上述技术方案的基础上，若采用空气弹簧作为二系弹性件34，可以进一步将轴身12设置为中空的结构，作为空气弹簧的附加气室。具体的，将轴身12中间的空腔作为气体腔室，轴身12的顶部设有与气体腔室连通的通气孔。对应在空气弹簧的底部设置有与空气弹簧的内腔连通的通气管路，该通气管路向下穿过一系簧托板31与通气孔相连通。将轴身12的气体腔室与空气弹簧的内腔连通，则轴身12可以作为附加气室，调整空气弹簧的压力。

对于回转环35的实现方式，可以采用多种方式，本实施例提供一种具体的实现方式，如图5所示，回转环35上设置有容纳孔351，在车体7的底面设有牵引块71，牵引块71可插入容纳孔351内。当转向架纵向移动时，通过回转环35向牵引块71施加牵引力，进而带动车体纵向移动。

进一步的，在回转环35的顶面还设有挡环352，挡环352与容纳孔351同轴，挡环352的内径与容纳孔351的直径相同。挡环352凸出于回转环35的顶面，相当于在垂向方向上增加了对牵引块71的限位高度，避免牵引块71从回转环35内脱出。牵引块7与回转环35之间能够相对转动，使得车辆能够顺利转弯。

实施例五

本实施例提供一种轨道车辆，包括：如上任一实施例所提供的转向架。

本实施例所提供的技术方案，在车轴的两端对称设置轴颈，车轮通过轴承与轴颈相连，实现车轴不动，车轮转动；并且在车轴的中部设置缓冲装置，缓冲装置的顶部用于与车体相接，以对转向架的振动进行缓冲。本实施例所提供的转向架中仅设置有一组轮对，包括一个车轴以及设置在该车轴两端的车轮，就能够实现转向架的基本功能，即：承载、行走和转向。与传统的转向架相比，本实施例所提供的转向架的转弯半径更小，在曲线通过能力上具有较大的优势，尤其是应用在城市内的轨道交通上，降低了轨道线路布局的难度。

而且，本实施例所提供的具有一组轮对的转向架，一方面，车轮和车轴的数量少了，转向架整体的重量大大减轻了，能够减轻轨道车辆的自重，减少能耗。另一方面，车轮数量的成倍减少，大大减少了轮轨接触点的数量，进而减少振动的输入及噪声的输入，有利于提高车身稳定性和舒适度；而且还能够减少由于轮轨摩擦而造成对轨道的破坏。再一方面，采用一组轮对的转向架，其结构较为简单，更便于安装和维护，提高生产效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种转向架，其特征在于，包括：

车轴；所述车轴的中间向下凹陷形成容纳空间，所述车轴的两端对称设有轴颈；所述车轴包括：轴身和轴头；所述轴头的数量为两个，分别设置在所述轴身的两端，与所述轴身围成所述容纳空间；所述轴颈设置在轴头的顶端外侧面；

车轮，通过轴承与所述轴颈相连；以及

缓冲装置，位于所述容纳空间内；所述缓冲装置包括：

一系簧组件，设置在所述车轴上；所述一系簧组件包括：一系簧托板和一系弹性件；所述一系弹性件的数量为两个，对称设置在一系簧托板的两端；两个一系弹性件分别连接在所述一系簧托板与对应侧的轴头之间；

二系簧组件，设置在所述一系簧组件的顶部；

回转环，设置在所述二系簧组件的顶部，用于与车体相接以向车体传递牵引或制动力。

2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述轴头的内侧面设有一系簧安装座；

所述一系弹性件朝向轴头的端部设有一系簧安装部，所述一系簧安装部与所述一系簧安装座相连。

3.根据权利要求1或2所述的转向架，其特征在于，所述一系弹性件中用于与一系簧托板相连端部的垂向安装高度低于一系弹性件中用于与轴头相连的端部。

4.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述二系簧组件包括：

二系簧托板；所述二系簧托板的两端分别与对应侧的轴头相连；

二系弹性件，设置在所述二系簧托板与一系簧托板之间。

5.根据权利要求4所述的转向架，其特征在于，所述轴头的内侧面设置有二系簧安装座；

所述二系簧托板的两端对称设有二系簧安装部，所述二系簧安装部与所述二系簧安装座相连且能够相对于所述二系簧安装座沿垂向方向移动。

6.根据权利要求5所述的转向架，其特征在于，所述二系簧安装座上设有沿垂向方向延伸的长圆孔；

所述二系簧安装部包括：

导向块，可容纳于所述长圆孔内，且所述导向块能够在长圆孔内沿垂向方向移动；

导向夹，具有两个夹持部，两个夹持部分别从导向块的两侧与导向块相连。

7.根据权利要求4-6任一项所述的转向架，其特征在于，所述二系弹性件为空气弹簧。

8.根据权利要求7所述的转向架，其特征在于，所述轴身内设有气体腔室，轴身的顶部设有与气体腔室连通的通气孔；

所述空气弹簧的底部设有与所述空气弹簧的内腔连通的通气管路，所述通气管路穿过一系簧托板与所述通气孔相连通。

9.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述回转环上设置有用于容纳设置在车体底部的牵引块的容纳孔；所述回转环的顶面还设有与所述容纳孔同轴的挡环，所述挡环的内径与所述容纳孔的直径相同。

10.一种轨道车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的转向架。

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