CN112874558A - 六轴四驱转向架总成、轨道车辆、轨道系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及六轴四驱转向架总成、轨道车辆、轨道系统及使用方法，包括转向架本体、两个轮对、四个驱动齿轮、两个轮对驱动装置和两个齿轮驱动装置；两个轮对驱动装置分别与其中一个轮对连接，每两个驱动齿轮分别连接其中一个齿轮驱动装置；驱动齿轮的轴线与所述轮对的轴线垂直。本发明采用六轴四驱，其中一个轴损坏了，可自动变为从动，安全系数高；本发明可根据路况调节轮轨驱动、齿轨驱动的动力比，可实现系统功率配置的最优化，利于节约能耗。

Description

六轴四驱转向架总成、轨道车辆、轨道系统及使用方法

技术领域

本发明涉及转向架技术领域，尤其涉及六轴四驱转向架总成、轨道车辆、轨道系统及使用方法。

背景技术

转向架使用于支承车体并使之在轨道上运行的装置，亦称行走部，它是轨道车辆的关键部件。其作用主要有以下几点：

1.承重——承担机车上部的重量，包括车体及安装在车体内的各种机械、电气设备的重量，并把这些重量经一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上；

2.传力——产生牵引力和制动力，并把产生的牵引力和制动力经牵引装置传递到车体底架，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动；

3.缓冲（走行）——在机车运行中缓和线路对机车的冲击，保证机车运行的平稳性；

4.导向——在钢轨的作用下，引导机车顺利地通过曲线和道岔，保证机车在曲线上安全运行。

专利文献CN110435697A公开了一种差速轮控径向转向架，其取消了轮对结构，采用独立旋转系统，可分别控制每个车轮的转动。然而，该差速轮控径向转向架对控制系统要求较高，如果其中一个电机损坏，控制系统不能迅速做出判断，车轮容易脱轨，具有一定的安全隐患。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供六轴四驱转向架总成、轨道车辆、轨道系统及使用方法。

本发明通过下述技术方案实现：

六轴四驱转向架总成，包括转向架本体、两个轮对、四个驱动齿轮、两个轮对驱动装置和两个齿轮驱动装置；

两个轮对驱动装置分别与其中一个轮对连接，每两个驱动齿轮分别连接其中一个齿轮驱动装置；驱动齿轮的轴线与所述轮对的轴线垂直。

其中，所述轮对驱动装置通过轮对驱动机构与轮对连接。

进一步的，所述轮对连接有刹车盘，转向架本体上装有刹车装置，刹车装置与刹车盘非接触式配合安装。

其中，所述齿轨驱动装置通过齿轨驱动机构与驱动齿轮连接。

进一步的，所述齿轨驱动机构包括垂直型齿轮传动机构。

其中，所述齿轨驱动机构连接有制动器。

其中，所述轮对通过一系悬挂与转向架本体连接。

轨道车辆，包括车体和所述的六轴四驱转向架总成，车体通过二系悬挂和牵引装置与转向架本体连接。

轨道系统，包括两条轨道、齿轨和轨道车辆，轮对行走在两条轨道上，齿轨设于两条轨道之间；

齿轨包括左右设置的两条齿条，与同一齿轮驱动装置连接的两个驱动齿轮用于分别与其中一条齿条啮合。

轨道系统的使用方法，将轮对驱动装置和齿轮驱动装置连接控制系统；根据坡度调控每个驱动装置的电机的转速，通过电气控制实现齿轮驱动与车轮驱动的耦合与同步。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明采用六轴四驱，其中一个轴损坏了，可自动变为从动，安全系数高；

2，本发明可根据爬坡路况调节轮轨驱动的动力比，实现系统功率配置的最优化，利于节约能耗；

3、本发明可实现齿轨和非齿轨运行线路的自由切换，解决了山地轨道交通运营效率低的问题；

4、本发明实现了齿轨驱动与轮轨驱动双动力模式独立并存于一套装置内，降低了底盘重量，结构紧凑且安全可靠；

5、本发明齿轨驱动和轮轨驱动均设置了独立可靠的刹车装置，确保了运营的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是六轴四驱转向架总成的俯视图；

图2是六轴四驱转向架总成的仰视图；

图3是轮齿轨驱动机构的俯视图；

图4是齿轨驱动机构的侧视图；

图5是轨道车辆的结构示意图；

图6是轨道系统的结构示意图；

图7是轮齿轨功率分配曲线图；

图中：1-第一轮对驱动机构、2-第一制动器、3-第一齿轨驱动机构、4-第一齿轨驱动装置、5-轮对、6-第一轮对驱动装置、7-转向架本体、8-牵引装置、9-刹车装置、10-刹车盘、11-第二轮对驱动机构、12-第二制动器、13-第二齿轨驱动机构、14-第二齿轨驱动装置、15-第二轮对驱动装置、16-一系悬挂、17-二系悬挂、18-轨道、19-驱动齿轮B、20-线路齿轨、21-防脱盖板、22-驱动齿轮A、23-驱动齿轮D、24-驱动齿轮C、25-车体、26-基础、27-第一竖轴、28-双向齿轮轴、29-第二竖轴、30-轮对主轴、31-第一大锥齿、32-齿轨传动齿、33-第二大锥齿、34-齿轨电机、35-大减速机构、36-齿轨驱动齿、37-齿轨横轴、38-齿轮箱体、39-轮对主齿、40-轮对副齿、41-轮对副轴、42-小减速机构、43-轮对电机。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2所示，本发明公开的六轴四驱转向架总成，包括转向架本体7和两个行走机构。

第一个行走机构包括：第一轮对驱动装置6、第一轮对驱动机构1、一个轮对5、第一齿轨驱动装置4、第一齿轨驱动机构3、驱动齿轮A22和驱动齿轮B19；

驱动齿轮A22和驱动齿轮B19位于轮对5的两个车轮之间，且驱动齿轮A22、驱动齿轮B19的轴线与轮对5的轴线垂直。

第二个行走机构包括：第二轮对驱动装置15、第二轮对驱动机构11、一个轮对5、第二齿轨驱动装置14、第二齿轨驱动机构13、驱动齿轮C24 和驱动齿轮D23。

驱动齿轮C24 和驱动齿轮D23位于轮对5的两个车轮之间，且驱动齿轮C24 和驱动齿轮D23的轴线与轮对5的轴线垂直。

本实施方式中两个行走机构前后旋转镜像设置。第一轮对驱动装置6、第二轮对驱动装置15、第一齿轨驱动装置4和第二齿轨驱动装置14均包括电机。

第一轮对驱动装置6与第一轮对驱动机构1连接，第一轮对驱动机构1再与轮对5连接，构成第一组轮轨驱动系统。第二轮对驱动装置15与第二轮对驱动机构11连接，第二轮对驱动机构11再与轮对5连接，构成第二组轮轨驱动系统。

轮对5配有刹车装置9，刹车装置9与转向架本体7固连，刹车盘10与轮对5固连，同时刹车装置9与刹车盘10非接触式配合安装，行进过程中通过刹车装置9与刹车盘10的紧固接触实现行车制动功能。

第一齿轨驱动装置4与第一齿轨驱动机构3连接，第一齿轨驱动机构3 再与驱动齿轮A22和驱动齿轮B19连接，构成第一组齿轨驱动系统。第二齿轨驱动装置14与第二齿轨驱动机构13连接，第二齿轨驱动机构13再与驱动齿轮C24 和驱动齿轮D23连接，构成第二组齿轨驱动系统。

第一制动器2与第一齿轨驱动机构3连接，在行进过程中实现第一组齿轨驱动系统的制动功能。第二制动器12与第二齿轨驱动机构13连接，在行进过程中实现第二组齿轨驱动系统的制动功能。

第一个行走机构的具体结构如下：

a，轮对驱动

第一轮对驱动机构1的结构为：轮对主齿39与轮对5的轮对主轴30固连，而轮对主轴30与齿轮箱体38、转向架本体7空套连接；

轮对副齿40与轮对副轴41固连，轮对副轴41与齿轮箱体38 空套连接，轮对电机43与小减速机构42键连接，且壳体固连在一起，小减速机构42 输出轴与轮对副轴41键连接，壳体与齿轮箱体38 固连，同时轮对副齿40与轮对主齿39啮合构成齿轮传动关系。

轮对传动原理:轮对电机43带动小减速机构42转动，小减速机构42 带动轮对副轴41 转动从而带动轮对副齿40 转动，轮对副齿40又带动轮对主齿30 转动，轮对主齿39带动轮轨主轴30转动，从而最终实现车轮5的转动。

，齿轨驱动

本实施方式中，第一齿轨驱动机构3和第二齿轨驱动机构13均包括垂直型齿轮传动机构，实现旋转传动的换向。

其中，第一齿轨驱动机构3的结构为：第二大锥齿33和驱动齿轮B19均与第一竖轴27固连，第一竖轴27 与齿轮箱体38空套连接。

第一大锥齿31和驱动齿轮A22 均与第二竖轴29固连，第二竖轴29与齿轮箱体38空套连接；齿轨传动齿32与双向齿轮轴28固连，双向齿轮轴28与齿轮箱体38空套连接。

双向齿轮轴28两端锥齿分别与第一大锥齿31、第二大锥齿10啮合，构成齿轮传动关系。

齿轨驱动齿36与齿轨横轴37固连，齿轨横轴37 与齿轮箱体38空套连接。齿轨驱动齿36与齿轨传动齿32 啮合构成齿轮传动关系；齿轨电机34与大减速机构35键连接，且壳体固连在一起，大减速机构35的输出轴与齿轨横轴37键连接，壳体与齿轮箱体38 固连，从而构成传动关系。

第一制动器2与齿轨横轴37键连接，且与齿轮箱体38固连，从而在行进过程中实现刹车制动功能。

齿轨传动原理:齿轨电机34带动大减速机构35转动，大减速机构35带动齿轨驱动齿36转动，齿轨驱动齿36带动齿轨传动齿32转动，齿轨传动齿32双向齿轮轴28转动双向齿轮轴28又分别带动驱动齿轮A22和驱动齿轮B19 转动，因驱动齿轮A22和驱动齿轮B19与线路齿轨20啮合，从而实现机车在线路上的直线行走功能。

第二个行走机构与第一个行走机构的结构相同，此处不再赘述。

如图5所示，本发明公开的轨道车辆，包括车体25和上述的六轴四驱转向架总成。如图3所示，轮对5通过一系悬挂16与转向架本体7连接；车体25通过二系悬挂17和牵引装置8与转向架本体7连接。

如图6所示，本发明公开的轨道系统，包括轨道车辆、两条轨道18和线路齿轨20，轨道18沿线路铺设，线路齿轨20根据具体情况设置在两条轨道18之间。

线路齿轨20和防脱盖板21与基础26固连。齿轨包括左右设置的两条齿条，驱动齿轮A22和驱动齿轮B19分别用于与其中一条齿条啮合；驱动齿轮C24和驱动齿轮D23分别用于与其中一条齿条啮合。

当驱动齿轮A22、驱动齿轮B19、驱动齿轮C24和驱动齿轮D23均与线路齿轨20形成齿轮啮合时，可形成齿轨驱动模式。

当然的，第一轮对驱动装置6、第二轮对驱动装置15、第一齿轨驱动装置4和第二齿轨驱动装置14均连接控制系统，通过控制系统可调控每个驱动装置的电机的转速。通过电气控制可实现驱动齿轮与轮对的同步。并且，通过电气控制可调控、分配轮对与驱动齿轮的动力比，该比例可根据坡度大小来调控。如图7所示，当坡度为120‰时，轮齿轨功率分配比设为7:3；当坡度为250‰时，轮齿轨功率分配比设为5:5；当坡度为500‰时，轮齿轨功率分配比设为3:7。

本发明的工作原理，如下：

一、齿轨爬坡时的助力功能实现方式:

第一和第二组齿轨驱动系统带动驱动齿轮A22、驱动齿轮B19、驱动齿轮C24和驱动齿轮D23与线路齿轨20啮合实现爬坡功能时，第一和第二组轮轨驱动系统也启动工作模式带动轮对5转动，通过有效的电气控制来实现爬坡时的助推功能，从而达到降低第一组和第二组齿轨驱动系统的系统功率配置并达到节约能耗的目的。

二、双动力传动互环关联却相互依赖。

a，第一和第二组齿轨驱动系统带动驱动齿轮A22、驱动齿轮B19、驱动齿轮C24和驱动齿轮D23与线路齿轨20啮合是通过以下方式实现的：

第一和第二组轮轨驱动系统启动工作模式，带动轮对5转动，而此时第一组和第二组齿轨驱动系统处于非工作状态；轮对5行走，使驱动齿轮A22、驱动齿轮B19、驱动齿轮C24和驱动齿轮D23均与线路齿轨20形成齿轮啮合。

当完成与线路齿轨啮合后，第一组和第二组齿轨驱动系统才开始工作，同时切换第一组和第二组轮轨驱动系统控制模式，使其进入助力工作状态。

b，在平路状态工作时，第一和第二组轮轨驱动系统工作，而第一和第二组齿轨驱动系统始终处于非工作状态，从而实现节能降耗的目的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.六轴四驱转向架总成，其特征在于：包括转向架本体、两个轮对、四个驱动齿轮、两个轮对驱动装置和两个齿轮驱动装置；

两个轮对驱动装置分别与其中一个轮对连接，每两个驱动齿轮分别连接其中一个齿轮驱动装置；驱动齿轮的轴线与所述轮对的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述轮对驱动装置通过轮对驱动机构与轮对连接。

3.根据权利要求2所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述轮对连接有刹车盘，转向架本体上装有刹车装置，刹车装置与刹车盘非接触式配合安装。

4.根据权利要求1、2或3所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述齿轨驱动装置通过齿轨驱动机构与驱动齿轮连接。

5.根据权利要求4所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述齿轨驱动机构包括垂直型齿轮传动机构。

6.根据权利要求4所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述齿轨驱动机构连接有制动器。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的六轴四驱转向架总成，其特征在于：所述轮对通过一系悬挂与转向架本体连接。

8.轨道车辆，其特征在于：其特征在于：包括车体和如权利要求1-7中任一项所述的六轴四驱转向架总成，车体通过二系悬挂和牵引装置与转向架本体连接。

9.轨道系统，包括两条轨道，其特征在于：还包括齿轨和如权利要求8所述的轨道车辆，轮对行走在两条轨道上，齿轨设于两条轨道之间；

齿轨包括左右设置的两条齿条，与同一齿轮驱动装置连接的两个驱动齿轮用于分别与其中一条齿条啮合。

10.根据权利要求9所述的轨道系统的使用方法，其特征在于：将轮对驱动装置和齿轮驱动装置连接控制系统；根据坡度调控每个驱动装置的电机的转速。

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