CN111976775A - 一种自动对中的独立车轮径向转向架 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种自动对中的独立车轮径向转向架，包括：前后2个独立轮轴组件、构架、一系悬挂系统和二系悬挂系统。构架位于独立轮轴组件上方，两者通过一系悬挂系统连接。独立轮轴组件由独立车轮、短车轴、内侧轴箱、轴桥、横向杆、横向弹簧、摇头减振器和垂向弹簧安装座组成；构架由侧梁、横梁、一系橡胶堆安装座、空气弹簧安装座、抗侧滚扭杆安装座、牵引拉杆座、横向减振器安装座和制动吊座组成。前后独立轮轴组件在转向架中反向或同向顺位布置。本发明实施例提供了一种自动对中的独立车轮径向转向架，具有结构新颖，导向机构简单，轮轨磨耗小，曲线通过性能好，能够保证运行安全。

Description

一种自动对中的独立车轮径向转向架

技术领域

本发明涉及铁路机车车辆技术领域，尤其涉及一种自动对中的独立车轮径向转向架。

背景技术

独立车轮技术是变轨距高速列车和现代有轨电车的核心技术之一。现代有轨电车是城市轨道交通系统的重要组成部分，为了方便乘客上下车，必须采用独立车轮技术来实现低地板功能。独立车轮由于没有中间车轴耦合车轮的自旋转运动，轮轨的纵向蠕滑力消失，导致独立车轮失去自导向功能。具体表现为：独立车轮转向架在直线轨道上不能自动对中。在曲线轨道上主要依靠轮缘导向，车轮冲角大导致轮缘磨耗严重。此外，城市轨道线路的曲线多且半径小，这对列车的曲线通过性能提出了较高的要求。

典型的独立车轮转向架由车轮、轴桥和构架等组成。专利号为200720094542.5的发明专利公开了一种用于城市低地板轻轨车的独立轮转向架。该转向架的车轮可以相对于两轮之间的轴桥独立转动。轴桥与构架之间是4个弹性橡胶堆，起减振隔离作用。然而，这种转向架没有自导向功能。

发明内容

本发明的实施例提供了一种自动对中的独立车轮径向转向架，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种自动对中的独立车轮径向转向架，包括：独立轮轴组件1、构架2、一系悬挂系统和二系悬挂系统，所述构架2位于所述独立轮轴组件1上方，所述独立轮轴组件1通过一系悬挂系统与构架2连接，所述独立轮轴组件1为2个，分别为前独立轮轴组件和后独立轮轴组件，前独立轮轴组件和后独立轮轴组件在转向架中是反向或同向的；前独立轮轴组件左右两侧各有一条摇头转动轴线，左右两侧的摇头转动轴线相互平行，后独立轮轴组件具有相同的特征；前后独立轮轴组件的同侧摇头转动轴线呈“V”字形或“八”字形或向相同方向倾斜。

优选地，所述独立轮轴组件1包括：相对设置的2个独立车轮101，2个短车轴102和2个内侧轴箱103，每个独立车轮101和1个短车轴102固定连接，每个短车轴102通过轴承与1个内侧轴箱103连接；2个内侧轴箱103之间连接有轴桥104和横向杆105，内侧轴箱103相对轴桥104可摇头转动，其中，所述轴桥104包括：轴身和2个轴头，轴身的中部下凹，轴头位于轴身两侧，每个轴头设置有上下两个内侧轴箱安装孔，两个内侧轴箱安装孔的中心连线为摇头转动轴线，所述摇头转动轴线在空间中是倾斜的，与竖直垂线存在夹角，所述摇头转动轴线呈前倾或后仰状态，轴桥104两端的摇头转动轴线方向一致；每个轴头两侧还分别设有2个垂向弹簧安装座108；

所述横向杆105为“T”型杆，横向杆105的两端分别与2个内侧轴箱103铰接，横向杆105的中间杆通过减振器组件与轴桥104连接，所述轴桥104两侧的独立车轮101和内侧轴箱103可同步摇头转动，所述减振器组件包括：横向弹簧106和摇头减振器107。

优选地，所述构架2包括：2个侧梁201和横梁202；

所述侧梁201由4块钢板焊接成横截面为“Ⅱ”字形的箱形梁，2个侧梁201相互平行；

所述横梁202包括：两个平行设置的端部箱形梁和两个平行设置的圆管，两个端部箱形梁和两个圆管焊接成一个中空框架；

所述侧梁201与两个圆管焊接成“井”型结构，其中，所述侧梁201与端部箱形梁平行设置。

优选地，每个侧梁201的两端设置有一系橡胶堆安装座203，其中部设置有空气弹簧安装座204，两个侧梁201上中心对称地设置有横向减振器安装座207，所述横向减振器安装座207位于中空框架的内侧；

所述横梁202的每个端部箱形梁设置有抗侧滚扭杆安装座205，所述抗侧滚扭杆安装座205位于中空框架的外侧下部；

每个圆管的中部设置有牵引拉杆座206，所述牵引拉杆座206位于中空框架的内侧；

每个圆管的两端设置有制动吊座208，所述制动吊座208位于中空框架的外侧。

优选地，所述一系悬挂系统包括：一系橡胶堆弹簧3；所述二系悬挂系统包括：空气弹簧4、抗侧滚扭杆5、Z形双牵引拉杆6和横向减振器7。

优选地，所述一系橡胶堆弹簧3安装在垂向弹簧安装座108和一系橡胶堆安装座203之间；

所述空气弹簧4安装在构架2的空气弹簧安装座204上；

所述抗侧滚扭杆5安装在构架2的抗侧滚扭杆安装座205上；

所述Z形双牵引拉杆6的两端连接在牵引拉杆座206上，其中间圆孔与车体牵引座的中心销连接；

横向减振器7一端连接在横向减振器安装座(207)上，另一端连接在车体上。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种自动对中的独立车轮径向转向架，采用独立车轮使左右车轮可以独立自转，轴箱通过横向杆铰接实现同步摇头转动，在直线轨道上能够自动对中。此外，本发明的提供的一种自动对中的独立车轮径向转向架，通过轮轨横向力就可以自动在曲线轨道上调整车轮径向位置，降低车轮冲角和轮缘磨耗。本发明具有结构新颖，导向机构简单，轮轨磨耗小，曲线通过性能好，能够保证运行安全。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些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

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种自动对中的独立车轮径向转向架的俯视图；

图2为本发明的独立轮轴组件的俯视图；

图3为本发明的前后独立轮轴组件的剖视图；

图4为本发明的构架的俯视图。

附图标记：

1、独立轮轴组件；101、车轮；102、短车轴；103、内侧轴箱；104、轴桥；105、横向杆；106、横向弹簧；107、摇头减振器；108、垂向弹簧安装座；109、前摇头转动轴线；110、后摇头转动轴线；

2、构架；201、侧梁；202、横梁；203、一系橡胶堆安装座；204、空气弹簧安装座；205、抗侧滚扭杆安装座；206、牵引拉杆座；207、横向减振器安装座；208、制动吊座；

3、一系橡胶堆弹簧；4、空气弹簧；5、抗侧滚扭杆；6、Z形双牵引拉杆；7、横向减振器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明提供了一种自动对中的独立车轮径向转向架，如图1-4所示，包括：前后2个独立轮轴组件1、构架2、一系悬挂系统和二系悬挂系统，构架2位于独立轮轴组件1上方，独立轮轴组件1通过一系悬挂系统与构架2连接。

如图2所示的独立轮轴组件1，包括：相对设置的2个独立车轮101，2个短车轴102和2个内侧轴箱103，每个独立车轮101和1个短车轴102固定连接，每个短车轴102通过轴承与1个内侧轴箱103连接。2个内侧轴箱103之间连接有轴桥104和横向杆105，内侧轴箱103相对轴桥104可摇头转动，其中，轴桥104包括：轴身和轴头，轴身的中部下凹以便于铺设车辆的低地板，轴头为2个且分别位于轴身两侧，每个轴头设置有上下两个轴箱安装孔，两个轴箱安装孔的中心连线为摇头转动轴线，摇头转动轴线在空间中是倾斜的，与竖直垂线存在夹角，该夹角是锐角，角度大小可根据设计需要进行调整，摇头转动轴线呈前倾或后仰状态，轴桥104两端的摇头转动轴线相互平行；每个轴头两侧还分别设有2个垂向弹簧安装座108。横向杆105为“T”型杆，横向杆105的一端与一个内侧轴箱103铰接，其另一端与另一个内侧轴箱103铰接，横向杆105的中间杆通过由横向弹簧106和摇头减振器107组成的减振器组件与轴桥104连接，轴桥104两侧的独立车轮101和内侧轴箱103可同步摇头转动。横向杆105可偏置地安装在轴桥104的前部或后部，其偏置方向向上或向下由摇头转动轴线的方向决定。

前独立轮轴组件和后独立轮轴组件同侧的摇头转动轴线呈“V”字形或呈“八”字形，此外，前独立轮轴组件和后独立轮轴组件同侧的摇头转动轴线还可以向相同方向倾斜，即摇头转动轴线都向前倾或后仰。本发明的实施例中，同侧摇头转动轴线呈“V”字形。如图3所示，独立车轮径向转向架前部的独立轮轴组件1的前摇头转动轴线109上端向前倾斜，后部的独立轮轴组件1的后摇头转动轴线110上端向后倾斜。在直线轨道上，轮轨接触点偏离摇头转动轴线一定的距离形成回转力臂，轮轨横向力对该轴线产生回转力矩，使独立轮轴组件1在轨道上自动对中；在曲线轨道上，外侧前部车轮受到轮轨横向力后迫使前部的独立轮轴组件1的两个车轮转向轨道内侧，外侧后部车轮受横向力后迫使后部的独立轮轴组件1的两个车轮转向轨道外侧，四个独立车轮101在轮轨横向力的作用下自动调整到径向位置。

如图4所示，构架2包括：2个侧梁201和横梁202。每个侧梁201由4块钢板焊接成横截面为“Ⅱ”字形的箱形梁，2个侧梁201相互平行。横梁202包括：两个平行设置的端部箱形梁和两个平行设置的圆管，两个端部箱形梁和两个圆管焊接成一个中空框架，其中，圆管采用无缝钢管。侧梁201与两个圆管焊接成“井”型构架，其中，侧梁201与端部箱形梁平行设置。每个侧梁201的两端设置有一系橡胶堆安装座203，其中部设置有空气弹簧安装座204，两个侧梁201上中心对称地设置有横向减振器安装座207，横向减振器安装座207位于中空框架的内侧；每个端部箱形梁设置有抗侧滚扭杆安装座205，抗侧滚扭杆安装座205位于中空框架的外侧下部；每个无缝钢管的中部设置有牵引拉杆座206，牵引拉杆座206位于中空框架的内侧；每个无缝钢管的两端设置有制动吊座208，制动吊座208位于中空框架的外侧。

本发明提供的实施例中，一系悬挂系统包括：八个一系橡胶堆弹簧3，一系橡胶堆弹簧3位于独立轮轴组件1和构架2之间，每个独立轮轴组件1与其同侧的两个侧梁之间安装有四个一系橡胶堆弹簧3。具体地，如图1所示，一系橡胶堆弹簧3安装在垂向弹簧安装座108和一系橡胶堆安装座203之间。

本发明提供的实施例中，二系悬挂系统包括：空气弹簧4、抗侧滚扭杆5、Z形双牵引拉杆6和横向减振器7。两个空气弹簧4通过构架2上的空气弹簧安装座204安装于侧梁中部正上方；抗侧滚扭杆5通过抗侧滚扭杆安装座205安装于构架2下方；Z形双牵引拉杆6位于横梁和两侧梁中间，其两端分别与横梁202的两个圆管上的牵引拉杆座206连接，其中间圆孔与车体牵引座的中心销连接；横向减振器7布置在构架2中部，其一端连接在横向减振器安装座207上，另一端连接在车体上。

本发明实施例中提供的一种自动对中的独立车轮径向转向架中，两个独立轮轴组件可以反向布置，即两个独立轮轴组件中的两个横向杆在两轴桥之间或两个横向杆在两轴桥外侧(如图1所示)。两个独立轮轴组件相对于转向架中心是中心对称的。前独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向前倾(后仰)，后独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向后仰(前倾)，即前独立轮轴组件和后独立轮轴组件同侧的摇头转动轴线呈“V”字形或“八”字形。在直线轨道上，轮轨横向力相对于倾斜轴线形成摇头回转力矩，使独立轮轴组件自动向轨道中心线运动；在曲线轨道上，曲线外侧钢轨对车轮的横向作用力分别使前后轮轴组件自动转向曲线轨道的径向位置。

本发明实施例中提供的一种自动对中的独立车轮径向转向架中，两个独立轮轴组件可以同向顺位布置，即两个独立轮轴组件中的横向杆都布置在各自轴桥的前方或后方，前独立轮轴组件的减振器组件与后独立轮轴组件的减振器组件分别位于转向架的中心线两侧。当前独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向后仰，后独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向前倾，则前独立轮轴组件和后独立轮轴组件同侧的摇头转动轴线呈“八”字形；当前独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向前倾，后独立轮轴组件的摇头转动轴线相对于竖直垂线向后仰，则前独立轮轴组件和后独立轮轴组件同侧的摇头转动轴线呈“V”字形；当前独立轮轴组件的摇头转动轴线和后独立轮轴组件的摇头转动轴线均相对于竖直垂线向后仰或向前倾，则前独立轮轴组件的摇头转动轴线和后独立轮轴组件的摇头转动轴线平行。在直线和曲线轨道上可以自动对中和自动调整车轮径向位置。两个横向杆同向顺位布置方式的转向架只能单向运行。

综上所述，本发明实施例提供的一种自动对中的独立车轮径向转向架，通过采用独立轮轴组件，车轮可以独立旋转以及左右车轮同步摇头转动，从而解决了独立车轮转向架的自导向问题，使独立车轮转向架恢复自导向功能，在直线轨道上能够自动对中，在曲线轨道上降低车轮冲角和轮缘磨耗。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自动对中的独立车轮径向转向架，其特征在于，包括：独立轮轴组件(1)、构架(2)、一系悬挂系统和二系悬挂系统，所述构架(2)位于所述独立轮轴组件(1)上方，所述独立轮轴组件(1)通过一系悬挂系统与构架(2)连接，所述独立轮轴组件(1)为2个，分别为前独立轮轴组件和后独立轮轴组件，前独立轮轴组件和后独立轮轴组件在转向架中是反向或同向的；前独立轮轴组件左右两侧各有一条摇头转动轴线，左右两侧的摇头转动轴线相互平行，后独立轮轴组件具有相同的特征；前后独立轮轴组件的同侧摇头转动轴线呈“V”字形或“八”字形或向相同方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述独立轮轴组件(1)包括：相对设置的2个独立车轮(101)，2个短车轴(102)和2个内侧轴箱(103)，每个独立车轮(101)和1个短车轴(102)固定连接，每个短车轴(102)通过轴承与1个内侧轴箱(103)连接；2个内侧轴箱(103)之间连接有轴桥(104)和横向杆(105)，内侧轴箱(103)相对轴桥(104)可摇头转动，其中，所述轴桥(104)包括：轴身和2个轴头，轴身的中部下凹，轴头位于轴身两侧，每个轴头设置有上下两个内侧轴箱安装孔，两个内侧轴箱安装孔的中心连线为摇头转动轴线，所述摇头转动轴线在空间中是倾斜的，与竖直垂线存在夹角，所述摇头转动轴线呈前倾或后仰状态，轴桥(104)两端的摇头转动轴线方向一致；每个轴头两侧还分别设有2个垂向弹簧安装座(108)；

所述横向杆(105)为“T”型杆，横向杆(105)的两端分别与2个内侧轴箱(103)铰接，横向杆(105)的中间杆通过减振器组件与轴桥(104)连接，所述轴桥(104)两侧的独立车轮(101)和内侧轴箱(103)可同步摇头转动，所述减振器组件包括：横向弹簧(106)和摇头减振器(107)。

3.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述构架(2)包括：2个侧梁(201)和横梁(202)；

所述侧梁(201)由4块钢板焊接成横截面为“Ⅱ”字形的箱形梁，2个侧梁(201)相互平行；

所述横梁(202)包括：两个平行设置的端部箱形梁和两个平行设置的圆管，两个端部箱形梁和两个圆管焊接成一个中空框架；

所述侧梁(201)与两个圆管焊接成“井”型结构，其中，所述侧梁(201)与端部箱形梁平行设置。

4.根据权利要求3所述的转向架，其特征在于，每个侧梁(201)的两端设置有一系橡胶堆安装座(203)，其中部设置有空气弹簧安装座(204)，两个侧梁(201)上中心对称地设置有横向减振器安装座(207)，所述横向减振器安装座(207)位于中空框架的内侧；

所述横梁(202)的每个端部箱形梁设置有抗侧滚扭杆安装座(205)，所述抗侧滚扭杆安装座(205)位于中空框架的外侧下部；

每个圆管的中部设置有牵引拉杆座(206)，所述牵引拉杆座(206)位于中空框架的内侧；

每个圆管的两端设置有制动吊座(208)，所述制动吊座(208)位于中空框架的外侧。

5.根据权利要求4所述的转向架，其特征在于，所述一系悬挂系统包括：一系橡胶堆弹簧(3)；所述二系悬挂系统包括：空气弹簧(4)、抗侧滚扭杆(5)、Z形双牵引拉杆(6)和横向减振器(7)。

6.根据权利要求5所述的转向架，其特征在于，所述一系橡胶堆弹簧(3)安装在垂向弹簧安装座(108)和一系橡胶堆安装座(203)之间；

所述空气弹簧(4)安装在构架(2)的空气弹簧安装座(204)上；

所述抗侧滚扭杆(5)安装在构架(2)的抗侧滚扭杆安装座(205)上；

所述Z形双牵引拉杆(6)的两端连接在牵引拉杆座(206)上，其中间圆孔与车体牵引座的中心销连接；

横向减振器(7)一端连接在横向减振器安装座(207)上，另一端连接在车体上。

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