CN113363782A - 一种轴端接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种轴端接地装置，包括车轴、轴承、轴箱和箱盖，轴承同轴套设在车轴的端部，轴箱同轴套设在轴承的外侧，箱盖与轴箱靠近车轴端部的一侧紧固连接，还包括导电滑盘、第一限位盘和第二限位盘，第一限位盘同轴固定安装在车轴的端部且位于轴箱内侧，第二限位盘同轴紧固安装在第一限位盘远离车轴的一侧，第二限位盘的周向边缘与第一限位盘的周向边缘之间形成滑动凹槽，所述导电滑盘为环状，导电滑盘夹持安装在箱盖与轴箱之间，导电滑盘的内圈位于滑动凹槽内，且导电滑盘内圈靠近车轴的一面与第一限位盘的表面贴合，导电滑盘内圈靠近箱盖的一面与第二限位盘的表面抵持。本申请降低了车轴端部的占用体积，具有良好应用前景。

Description

一种轴端接地装置

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轴端接地装置。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，车辆电气接地系统的可靠性要求也越来越高，轨道交通车辆是集高压、变频、网络通信于一体的系统设备，内部采用变频变压逆变器进行调速、异步电机驱动的交流传动系统和静止逆变器等附带大量谐波的大功率设备，采用微机对牵引、制动系统进行实时的控制及诊断，并且安装有车载信号、无线通信和乘客信息等系统。为了使车上的各种电器设备都能正常工作，互不干扰，保护乘客的身心健康，向乘客提供优质服务，必须将地铁车辆上的电气、电子设备进行接地。

现有接地装置为轴端接地，接地装置固定安装在车轴的一端部，通过电刷与安装在车轴上的刷盘相互配合，电刷则固定安装在轴箱上，这样就实现了转动的过程中与车轴接触实现接地，但是该接地方案中电刷与刷盘不断摩擦，一方面会产生电刷的碎屑，碎屑极易进入到车轮轴承结构中，对轴承造成损坏，若要避免电刷摩擦产生的碎屑进入到轴承中，则需要对轴承结构与电刷进行隔离，直接将电刷设置在远离轴承的一端且固定安装在轴箱内即可实现该方案，但是这样一来，车轴的长度将会大幅度增加，轴箱的体积变大，且整体装配结构变得冗杂，不利于实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种结构设计更加精巧，同时便于进行维护的轴端接地装置。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种轴端接地装置，包括车轴、轴承、轴箱和箱盖，轴承同轴套设在车轴的端部，轴箱同轴套设在轴承的外侧，箱盖与轴箱靠近车轴端部的一侧紧固连接，还包括导电滑盘、第一限位盘和第二限位盘，第一限位盘同轴固定安装在车轴的端部且位于轴箱内侧，第二限位盘同轴紧固安装在第一限位盘远离车轴的一侧，第二限位盘的周向边缘与第一限位盘的周向边缘之间形成滑动凹槽，所述导电滑盘为环状，导电滑盘夹持安装在箱盖与轴箱之间，导电滑盘的内圈位于滑动凹槽内，且导电滑盘内圈靠近车轴的一面与第一限位盘的表面贴合，导电滑盘内圈靠近箱盖的一面与第二限位盘的表面抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括磁环和磁流体，所述磁环同轴固定安装在导电滑盘内圈靠近第一限位盘的一侧，磁环位于滑动凹槽内部，磁环表面吸附设置有磁流体，所述磁流体与滑动凹槽的内侧表面贴合。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述磁环靠近第一限位盘的一侧沿其表面设置有容纳凹槽，所述磁流体吸附设置在容纳凹槽内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述导电滑盘的内部设有导流通道，导流通道的一端与容纳凹槽相互连通，另一端与导电滑盘位于轴箱外侧的一面相互连通。

更进一步优选的，还包括密封胶塞，所述密封胶塞嵌入设置在导流通道位于轴箱外侧的一端开口处。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述导流通道的内壁设有止回瓣片，所述止回瓣片沿导电滑盘的径向阵列设置有多个，止回瓣片远离导流通道内壁的一端朝向导电滑盘的圆心方向倾斜设置。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括缓冲夹层，所述缓冲夹层为多孔材质，缓冲夹层填充安装在导流通道靠近磁环的一端。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述缓冲夹层的数量至少为两个，多个缓冲夹层沿导电滑盘的径向方向依次间隔设置。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括电刷，所述电刷同轴固定安装在导电滑盘内圈靠近第二限位盘的一侧，电刷与第二限位盘的表面相互抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电刷为圆环状，电刷同轴固定安装在导电滑盘内圈靠近第二限位盘的一侧。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括顶紧簧片，所述顶紧簧片固定安装在导电滑盘内圈靠近第二限位盘的一侧，所述顶紧簧片顶紧电刷抵持在第二限位盘的表面。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述顶紧簧片沿导电滑盘内圈靠近第二限位盘的一侧周向设置。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括维护盖板，所述箱盖上开设有通孔，维护盖板紧固安装箱盖的外表面且盖设在通孔上方。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述通孔与车轴同轴。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一限位盘和第二限位盘沿轴线方向均开设有探伤孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述车轴为中空车轴。

本发明的轴端接地装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的轴端接地装置，采用了环形的导电滑盘结构，与分体式的限位盘相互配合，实现电连接的同时可以对轴承部分进行密封处理，避免杂物侵入损坏轴承；

(2)其次，本申请中在电刷结构与轴承结构之间设置动磁流体作为动密封结构，结构设计合理，且体积小，套设在限位盘结构外圈的设计让车轴的端部结构占用空间更小，与导电滑盘结构相互配合，还可以实现不拆卸轴箱的情况下对动密封结构进行日常的维护和保养；

(3)进一步的，本申请采用换装的导电滑盘，还可以使限位盘结构不对车轴端部进行遮挡，从而便于对车轴进行快速检测探伤维护，从而避免对导电滑盘结构进行反复拆卸，影响安装的稳定性和可靠性；

(4)更进一步的，箱盖开设维护用的通孔，并设置维护盖板，从而避免对轴箱进行拆卸，便于人工对车轴进行检查维护，其检查维护的过程更加简单方便，避免对整体结构的拆卸，提高了车轴的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的一种轴端接地装置轴测图；

图2为本发明的一种轴端接地装置的爆炸图；

图3为本发明的一种轴端接地装置的剖面图；

图4为本发明的一种轴端接地装置的主视图；

图5为本发明的一种轴端接地装置中导电滑盘的轴测图；

图6为本发明的一种轴端接地装置中导电滑盘的剖面图；

图7为本发明的一种轴端接地装置中导电滑盘另一种实施方式的剖面图；

图8为本发明的一种轴端接地装置中导电滑盘另一种实施方式的剖面图。

图中：1-车轴、2-轴承、3-轴箱、4-箱盖、5-导电滑盘、6-第一限位盘、7-第二限位盘、8-滑动凹槽、9-磁环、10-磁流体、11-密封胶塞、12-电刷、13-顶紧簧片、14-维护盖板、41-通孔、51-导流通道、52-止回瓣片、53-缓冲夹层、91-容纳凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，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，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1所示，结合图2-8，本发明的轴端接地装置，其包括车轴1、轴承2、轴箱3和箱盖4；

车轴1上设有车轮，车轴1与车轮均为金属材质；

轴承2同轴安装在车轴1的一端部，轴承2与车轴1过盈配合；

轴承2的外圈上安装有轴箱3，轴承2与轴箱3过盈配合，轴箱3与轴承2形成一端开口的腔体结构，且开口位于远离车轴1的一侧；

箱盖4可拆卸安装在轴箱3的开口处，箱盖4、轴箱3、轴承2以及车轴1的一端部形成一个密闭空腔结构，应当理解的是，轴箱3的形状不固定，根据实际应用场景可以进行适应性改进。

在具体实施方式中，还包括导电滑盘5、第一限位盘6和第二限位盘7。

导电滑盘5为中间镂空的盘状结构，导电滑盘5固定安装在轴箱3的开口处，箱盖4固定安装在导电滑盘5上，从而与轴箱3将导电滑盘5夹持在中间，其用于连接车轴1易于外部需要接地的设备，第一限位盘6和第二限位盘7用于导通导电滑盘5与车轴1，第一限位盘6固定安装在车轴1位于轴箱3的端部，且第一限位盘6与车轴1同轴设置，第二限位盘7固定安装在第一限位盘6远离车轴1的一端，且第二限位盘7与车轴1同轴设置，第一限位盘和第二限位盘均为回转体结构，在第一限位盘6与第二限位盘7的边缘之间，夹持形成滑动凹槽8，导电滑盘5的内圈部分嵌入在滑动凹槽8内，且导电滑盘5远离车轴1的一面与第二限位盘7表现抵持，从而实现导通，导电滑盘5靠近车轴1的一面则与第一限位盘6的表面贴合，实现动密封。

以上实施方式中，车轴1转动时，带动第一限位盘6和第二限位盘7转动，此时导电滑盘5的表面与第二限位盘7抵持，因此通过第二限位盘7与第一限位盘6导通，再通过第一限位盘6与车轴1导通，而导电滑盘5的边缘位于轴箱3和箱盖4之间，可以与外部直接连通，实现接地，在转动过程中，第二限位盘7与导电滑盘5接触的一面摩擦，产生磨损碎屑，由于第一限位盘6与导电滑盘5动密封接触，因此磨损碎屑无法进入到轴承2内，起到了良好的保护作用，同时导电结构设置在第一限位盘6和第二限位盘7之间，对车轴1端部长度的增加没有产生不良影响。

实际上在现有的技术手段中，导电滑盘5位固定安装在轴箱3内部的结构，且其位于限位盘结构远离车轴1的一端，这样一来，车轴端部的长度增加量较多，不利于车声结构的设计，同时导电滑盘5磨损产生的碎屑极易直接进入到轴箱3的空间并再次进入到轴承2内，影响轴承2的寿命。

以上实施方式中，应当理解的是，第一限位盘6和第二限位盘7的作用是，对安装在车轴1上的轴承2内圈进行抵持，同时起到了导通车轴1与导电滑盘5，因此两者均采用导电材质制作。

在具体实施方式中，还包括磁环9和磁流体10，由于导电滑盘5与第一限位盘6之间的直接贴合产生的动密封效果不好，且接触时必然会导致摩擦等问题，影响使用效果和密封效果，因此在具体实施方式中，在导电滑盘5靠近第一限位盘6的一面同轴安装有磁环9，磁环9为磁性材料，磁环9可以是永磁材料，也可以采用电磁装置，磁环9用于吸附磁流体10，磁流体10在磁环9的表面形成一层油墨，通过磁流体10产生的油膜与第一限位盘6接触，从而实现动密封，不仅避免了直接接触带来的摩擦问题，同时密封效果好，还能够对磨损产生的碎屑进行吸附和阻挡。

常规的轴箱3结构内部，滑动导电结构与轴承2之间均没有形成动密封，这样一来，难免会导致滑动磨损产生的碎屑或粉尘进入到轴承中，而由于接地过程中会有电流通过，碎屑或粉尘杂质极易对滑动件的表面形成局部电阻较小的区域，导致击穿或电蚀，久而久之，影响车轴1的正常使用，而以上实施方式的结构能够有效避免该问题，同时还缩短了车轴1端部的结构长度，使车轴设计更加合理。

在具体实施方式中，磁环9靠近第一限位盘6的一侧沿其表面设置有容纳凹槽91，磁流体10吸附设置在容纳凹槽91内。

以上实施方式中，作为优选的磁环9与车轴1同轴，此时车轴1转动时，磁环9上的磁流体10在第一限位盘6上接触的位置不会发生偏移，因此磁流体10不易损耗，且密封效果好，但是转动过程中磁流体10会受到离心力作用而具有向外圈运动的趋势，为了避免磁流体10脱离磁环9，在磁环9上开设容纳凹槽91，此时，磁流体10更不容易滑出，从而可以适应高速转动的环境，保持更长久的密封效果。

在具体实施方式中，导电滑盘5的内部设有导流通道51，导流通道51的一端与容纳凹槽91相互连通，另一端与导电滑盘5位于轴箱3外侧的一面相互连通。

以上实施方式中，为了避免磁流体10在长期工作过程中发生损耗，同时也会因为碎屑的掺杂而导致磁流体10干燥润滑效果降低，需要定期对磁流体进行补充，若定期开启箱盖4和第二限位盘7进行补充，则操作难度极大，不易于维护操作，因此在导电滑盘5的内部设置导流通道51，导电滑盘5自身与轴箱3的外侧能够直接接触，通过该导流通道51，可以在不拆卸轴箱3等结构的情况下即可对内部的磁流体进行补充，具体补充方法为，通过导流通道51位于导电滑盘5外侧的一端开口向内部输入新鲜的磁流体，磁流体会流向容纳凹槽91内，最终因为磁流体自身的表面张力而浸润至容纳凹槽91的所有位置，实现补充磁流体的目的。

在具体实施方式中，导流通道51内部的表面还设置有止回瓣片52，止回瓣片52沿着导流通道51的长度方向阵列设置多个，止回瓣片52为沿着导流通道51的周向方向向中心形成的瓣膜状结构，止回瓣片52远离导流通道51内部的一端部朝向导电滑盘5的圆心方向倾斜，从导流通道51开口处进入的磁流体在经过止回瓣片52进入到内部时更容易，但是当导电滑盘5安装方向改变时，受重力作用，磁流体向外圈移动时，止回瓣片52可以阻挡靠近导流通道51内壁的磁流体流出，根据导流通道51的截面形状，止回瓣片52可以是圆环状，也可以是分离的片状。

以上实施方式中，由于导流通道51的开口朝向可能会随着检修维护安装而发生改变，同时由于车身的振动或晃动等原因，磁流体容易流向导流通道51的开口处，此时不利于磁流体流向磁环9，从而影响动密封效果，为了保证磁流体更容易保持在导流通道51靠近磁环的一端，设置止回瓣片52可以有效避免该问题，使磁流体易进难出，保证磁环9内始终有磁流体。

在具体实施方式中，还包括缓冲夹层53，所述缓冲夹层53为多孔材质，缓冲夹层53填充安装在导流通道51靠近磁环9的一端，作为进一步优选的，所述缓冲夹层53的数量至少为两个，多个缓冲夹层53沿导电滑盘5的径向方向依次间隔设置。

以上实施方式中，导流通道51的内径较大时，当磁流体的剩余量较少时，可能会因为表面张力作用而附着在导流通道51的内壁上，无法填充至靠近磁环9的一端，进而导致磁环9内无法及时补充磁流体而影响动密封，或者由于导电滑盘5的振动，导致导流通道51内的磁流体无法集中至磁环9处，影响动密封，采用多孔材质制成的缓冲夹层53填充在导流通道51内，由于毛细作用和表面张力作用，磁流体会更容易富集在缓冲夹层53内部，达到集料的作用，磁流体不易分散，同时与止回瓣片52相互配合，从而使位于导流通道51内的磁流体大部分集中在缓冲夹层53内部，而缓冲夹层53更加靠近磁环9，因此能够有效保证磁环9处的磁流体供应充分，同时缓冲夹层53、导流通道51和磁环9之间形成一个相对密封的空间，该空间作为磁流体的储存腔体，可以持续对磁环9供应磁流体，另一方面由于表面张力作用，缓冲夹层53表面的小孔结构可以使磁流体溢出的难度增大，作为优选的实施例，缓冲夹层53设置多个，从而多个缓冲架层53和空气之间形成多个界面，磁流体更加容易被困在缓冲夹层53内，有效保证了磁环9处磁流体的稳定供应。

在具体实施方式中，还包括密封胶塞11，所述密封胶塞11嵌入设置在导流通道51位于轴箱3外侧的一端开口处。

以上实施方式中，为了保护导流通道51以及位于其内部的磁流体，需要设置密封结构，密封胶塞11直接嵌入该通道，便于进行拆卸和安装，易于操作，简单实用。

在具体实施方式中，所述电刷12同轴固定安装在导电滑盘5内圈靠近第二限位盘7的一侧，电刷12与第二限位盘7的表面相互抵持。

以上实施方式中，采用电刷12进行电连接，可以避免导电滑盘5的表面磨损，电刷12优选的采用石墨材质。

在具体实施方式中，所述电刷12位圆环状，电刷12同轴固定安装在导电滑盘5内圈靠近第二限位盘7的一侧。

以上实施方式作为其中一种较优的结构，圆环状电刷12的接触面积大，因此导电效果更好，同时圆环状为封闭结构，该方式可以避免电刷12外侧的杂物进入到电刷12与磁环9之间的空间内，从而可以对磁环9以及位于其上的磁流体10进行保护，也起到了一定的密封作用。

在具体实施方式中，还包括顶紧簧片13，顶紧簧片13固定安装在导电滑盘5内圈靠近第二限位盘7的一侧，所述顶紧簧片13顶紧电刷12抵持在第二限位盘7的表面。

以上实施方式中，顶紧簧片13至少设置3个，顶紧簧片13可以用于顶紧圆环状的电刷12，也可以分别顶紧对应数量的块状电刷，顶紧簧片13为导电材质，如金属，具体如铜、铁等材质，顶紧簧片13驱动电刷12一直抵持在第二限位盘8的表面，能够有效防止电刷12在磨损较多的情况下出现接触不良的情况发生。

在具体实施方式中，还包括维护盖板14，所述箱盖4上开设有通孔41，维护盖板14紧固安装在箱盖4的外表面且改设在通孔41上方。

以上实施方式中，为了避免电刷12磨损产生较多的碎屑聚集在轴箱3内影响内部结构的正常运行，必要时可以对内部进行清理，若直接开启箱盖4的方式进行清理，则工作量大，不易于操作，本申请中在箱盖4上再开设一个相对较小的通孔41，通过该通过41对内部的碎屑进行吸附清理，难度较小，易于操作，且不易反复拆卸破坏主体结构的可靠性，实际上，在现有技术中，对电刷12的维护不仅需要拆开箱盖4，还需要拆开导电结构，难度较大，且反复拆卸不利于轴箱3的密封和稳定性。

在具体实施方式中，所述通孔41与车轴1同轴设置。

以上实施方式中，同轴开设的通孔41使结构更加对称，同时对轴箱3内部不同位置的清理也更加方便。

在具体实施方式中，所述第一限位盘7和第二限位盘8沿轴线方向均开设有探伤孔。

以上实施方式中，为了便于对车轴进行探伤操作，同时利用本申请中导电滑盘5的结构设计，直接对两个限位盘进行开孔处理，从而便于在不拆卸导电滑盘5结构以及对应的限位盘结构的情况下，即可对车轴进行检测探伤，探伤孔可以让车轴1的端部直接暴露在轴箱3的内部。

在具体实施方式中，所述车轴1为中空车轴。

以上实施方式，作为优选的，高速列车为了满足速度需求，中空车轴成为一种大趋势，而中空车轴的探伤不可避免的都需要对轴箱进行拆卸，频繁拆卸不仅不利于降低成本，同时拆卸再安装的过程会导致各种连接结构之间出现误差和磨损，不利于车辆的安全，因此与前述设置探伤孔结构以及对应的导电滑盘5的结构设计，均有利于对中空车轴进行探伤，同时采用通孔41和维护盖板14的设计，可以让探伤维护过程变得更加容易，效率更高，易于操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴端接地装置，包括车轴(1)、轴承(2)、轴箱(3)和箱盖(4)，轴承(2)同轴套设在车轴(1)的端部，轴箱(3)同轴套设在轴承(2)的外侧，箱盖(4)与轴箱(3)靠近车轴(1)端部的一侧紧固连接，其特征在于，还包括导电滑盘(5)、第一限位盘(6)和第二限位盘(7)，第一限位盘(6)同轴固定安装在车轴(1)的端部且位于轴箱(3)内侧，第二限位盘(7)同轴紧固安装在第一限位盘(6)远离车轴(1)的一侧，第二限位盘(7)的周向边缘与第一限位盘(6)的周向边缘之间形成滑动凹槽(8)，所述导电滑盘(5)为环状，导电滑盘(5)夹持安装在箱盖(4)与轴箱(3)之间，导电滑盘(5)的内圈位于滑动凹槽(8)内，且导电滑盘(5)内圈靠近车轴(1)的一面与第一限位盘(6)的表面贴合，导电滑盘(5)内圈靠近箱盖(4)的一面与第二限位盘(7)的表面抵持。

2.如权利要求1所述的轴端接地装置，其特征在于，还包括磁环(9)和磁流体(10)，所述磁环(9)同轴固定安装在导电滑盘(5)内圈靠近第一限位盘(6)的一侧，磁环(9)位于滑动凹槽(8)内部，磁环(9)表面吸附设置有磁流体(10)，所述磁流体(10)与滑动凹槽(8)的内侧表面贴合。

3.如权利要求2所述的轴端接地装置，其特征在于，所述磁环(9)靠近第一限位盘(6)的一侧沿其表面设置有容纳凹槽(91)，所述磁流体(10)吸附设置在容纳凹槽(91)内。

4.如权利要求3所述的轴端接地装置，其特征在于，所述导电滑盘(5)的内部设有导流通道(51)，导流通道(51)的一端与容纳凹槽(91)相互连通，另一端与导电滑盘(5)位于轴箱(3)外侧的一面相互连通。

5.如权利要求4所述的轴端接地装置，其特征在于，还包括密封胶塞(11)，所述密封胶塞(11)嵌入设置在导流通道(51)位于轴箱(3)外侧的一端开口处。

6.如权利要求4所述的轴端接地装置，其特征在于，所述导流通道(51)的内壁设有止回瓣片(52)，所述止回瓣片(52)沿导电滑盘(5)的径向阵列设置有多个，止回瓣片(52)远离导流通道(51)内壁的一端朝向导电滑盘(5)的圆心方向倾斜设置。

7.如权利要求4所述的轴端接地装置，其特征在于，还包括缓冲夹层(53)，所述缓冲夹层(53)为多孔材质，缓冲夹层(53)填充安装在导流通道(51)靠近磁环(9)的一端。

8.如权利要求7所述的轴端接地装置，其特征在于，所述缓冲夹层(53)的数量至少为两个，多个缓冲夹层(53)沿导电滑盘(5)的径向方向依次间隔设置。

9.如权利要求1所述的轴端接地装置，其特征在于，还包括电刷(12)，所述电刷(12)同轴固定安装在导电滑盘(5)内圈靠近第二限位盘(7)的一侧，电刷(12)与第二限位盘(7)的表面相互抵持。

10.如权利要求9所述的轴端接地装置，其特征在于，所述电刷(12)为圆环状，电刷(12)同轴固定安装在导电滑盘(5)内圈靠近第二限位盘(7)的一侧。

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