CN116852909A - 一种辐条车轮及轨道交通车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辐条车轮及轨道交通车辆，涉及车辆工程技术领域。该辐条车轮包括轮辋、轮毂和多个辐条；轮毂位于轮辋径向上的中部；所有辐条构成辐条组件，各辐条的径向内端固定于轮毂的外周面且径向外端固定于轮辋的内周面；在轮辋的内周面上，辐条组件的连接区域在轴向上位于中部，且在轴向上位于连接区域两侧的部分分别设置环形的安装槽，安装槽中安装降噪阻尼环。由于轮辋中、在轴向上、与辐条组件连接区域的两侧留出了降噪阻尼环的安装空间，可以安装降噪阻尼环以降噪，能够提高辐条车轮的降噪能力。

Description

一种辐条车轮及轨道交通车辆

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种辐条车轮及轨道交通车辆。

背景技术

在轨道交通领域，车轮为轨道车辆簧下核心部件之一，降低其噪声，可提高车辆平稳性与乘座舒适度。但是，现有的一种辐条车轮，其车轮辐条部位的轴向两个端面与轮辋轴向端面大体在同一平面，导致辐条车轮难以再安装其他降噪装置，使得辐条车轮在降噪方面不具有明显优势。

因此，如何提高辐条车轮的降噪能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种辐条车轮及轨道交通车辆，其辐条车轮的降噪能力较好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种辐条车轮，包括轮辋、轮毂和多个辐条；所述轮毂位于所述轮辋径向上的中部；所有所述辐条构成辐条组件，各所述辐条的径向内端固定于所述轮毂的外周面且径向外端固定于所述轮辋的内周面；在所述轮辋的内周面上，所述辐条组件的连接区域在轴向上位于中部，且在轴向上位于所述连接区域两侧的部分分别设置环形的安装槽，所述安装槽中安装降噪阻尼环。

优选地，所述轮辋的外周面在轴向上的一端具有轮缘；所述辐条包括沿着轴向上远离所述轮缘的方向依次排布的轮缘侧辐条和非轮缘侧辐条；多个所述轮缘侧辐条围绕所述轮毂沿周向依次排布，多个所述非轮缘侧辐条围绕所述轮毂沿周向依次排布。

优选地，所述轮缘侧辐条和所述非轮缘侧辐条的数量范围均为7-15根。

优选地，所述非轮缘侧辐条垂直于轴向。

优选地，所述轮缘侧辐条相对于轴向倾斜设置，并在径向上且靠近所述轮毂的方向不断远离所述非轮缘侧辐条所在的方向。

优选地，所述轮缘侧辐条与所述轮毂在轴向上远离所述非轮缘侧辐条的一侧形成的夹角的范围在100-120°之间。

优选地，在轴向上，所述轮毂的一轴向端部凸出于所述轮辋设置所述轮缘的一端，另一轴向端部内陷于所述轮辋。

优选地，相邻所述轮缘侧辐条之间形成椭圆形的轮缘侧辐孔；相邻所述非轮缘侧辐条之间形成椭圆形的非轮缘侧辐孔。

优选地，所述轮辋、轮毂和所述辐条为一体化结构。

一种轨道交通车辆，包括如上辐条车轮。

本发明提供的辐条车轮，包括轮辋、轮毂和多个辐条；轮毂位于轮辋径向上的中部；所有辐条构成辐条组件，各辐条的径向内端固定于轮毂的外周面且径向外端固定于轮辋的内周面；在轮辋的内周面上，辐条组件的连接区域在轴向上位于中部，且在轴向上位于连接区域两侧的部分分别设置环形的安装槽，安装槽中安装降噪阻尼环。

该辐条车轮中，由于轮辋中、在轴向上、与辐条组件连接区域的两侧留出了降噪阻尼环的安装空间，可以安装降噪阻尼环以降噪，能够提高辐条车轮的降噪能力。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供辐条车轮在轮缘侧的结构图；

图2为本发明所提供辐条车轮在非轮缘侧的结构图；

图3为本发明所提供辐条车轮在轮缘侧的轴向剖视图。

附图标记：

轮辋1，轮缘11，安装槽12，连接区域13；

轮毂2；

辐条3，轮缘侧辐条31，轮缘侧辐孔311，非轮缘侧辐条32，非轮缘侧辐孔321；

降噪阻尼环4；

轴向X。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种辐条车轮及轨道交通车辆，其辐条车轮的降噪能力较好。

本发明所提供辐条车轮的具体实施例一，请参考图1至图3包括轮辋1、轮毂2和多个辐条3(即，轮辐)。其中，如无特殊说明，轴向为轮毂2的轴心线的延伸方向，周向和径向均以该轴心线为基准。

轮毂2位于轮辋1径向上的中部。所有辐条3构成辐条组件，各辐条3的径向内端固定于轮毂2的外周面且径向外端固定于轮辋1的内周面。在车辆中，轮辋1与钢轨配合，轮毂2与车轴配合。在车轮的服役过程中，轮辋1踏面与钢轨接触，产生较大的轮轨力，通过辐条3传递到轮毂2，与车轴上传递下来的车辆自重相平衡。

其中，如图3所示，在轮辋1的内周面上：辐条组件的连接区域13在轴向X上位于中部，且在轴向X上位于连接区域13两侧的部分分别设置环形的安装槽12，安装槽12套在轮毂2外侧。安装槽12中安装降噪阻尼环4。

该辐条车轮中，由于轮辋1中、在轴向X上、与辐条组件连接区域13的两侧留出了降噪阻尼环4的安装空间，可以安装降噪阻尼环4以降噪，能够提高辐条车轮的降噪能力。

进一步地，如图1所示，轮辋1的外周面在轴向X上的一端具有轮缘11，具体为轮辋1上突出的圆弧部位。辐条3包括沿着轴向X上远离轮缘11的方向依次排布的轮缘侧辐条31和非轮缘侧辐条32。如图1所示，多个轮缘侧辐条31围绕轮毂2沿周向依次排布，如图2所示，多个非轮缘侧辐条32围绕轮毂2沿周向依次排布。通过轴向上设置两排辐条31，在车轮减重的同时，可保证辐条车轮刚度。

其中，缘侧辐条31和非轮缘侧辐条32的数量范围均为7-15根，优选素数，例如13根，以保证车轮获得较好的轮轨动态作用力效果。

进一步地，如图2和图3所示，非轮缘侧辐条32垂直于轴向X。采用非轮缘侧辐条32与轮辋1和轮毂2垂直设计，使得轴箱体一侧的非轮缘侧辐条32能够向内侧收缩，在轴箱侧留出充分的空间，避免与轴箱体空间冲突，此种设计考虑到了与转向架的空间冲突问题，特别是轴箱体对车轮的影响，相比于传统的基于直辐板车轮开展结构优化所得的辐条车轮、因空间冲突无法直接应用于S型辐板车轮的转向架的问题，本实施例中的辐条车轮可适配于安装S型辐板结构车轮的车辆。当然，在其他实施例中，非轮缘侧辐条32也可以相对于轴向X倾斜设置。

进一步地，如图1和图3所示，轮缘侧辐条31相对于轴向X倾斜设置，并在径向上且靠近轮毂2的方向不断远离非轮缘侧辐条32所在的方向，可提高车轮的稳定性。当然，在其他实施例中，轮缘侧辐条31也可以垂直于轴向。

其中，轮缘侧辐条31与轮毂2在轴向X上远离非轮缘侧辐条32的一侧形成的夹角的范围在100-120°之间，优选105-110°之间取值；则相应地，轮缘侧辐条31与轮辋1在轴向X上远离非轮缘侧辐条32的一侧形成的夹角角度在60-80°之间，优选在70-75°之间取值。

进一步地，如图3所示，在轴向X上，轮毂2的一轴向端部凸出于轮辋1上设置轮缘11的一端，另一轴向端部内陷于轮辋1，使得轮毂2的位置与轮缘侧辐条31和非轮缘侧辐条32的位置相适配，具体地，轮缘侧辐条31连接于轮毂2的凸出端，而非轮缘侧辐条32连接于轮毂2的凹陷端。当然，在其他实施例中，轮毂2的两个轴向端部可均轴向伸出于轮辋1。

进一步地，如图1所示，相邻轮缘侧辐条31之间形成椭圆形的轮缘侧辐孔311，如图2所示，相邻非轮缘侧辐条32之间形成椭圆形的非轮缘侧辐孔321，可降低车轮在辐孔附近区域应力集中。当然，在其他实施例中，辐孔也可以为其他形状。

进一步地，轮辋1、轮毂2和辐条3为一体化结构，具体可以一体锻造而成，从而该辐条车轮为一体成型的结构。一体式的双侧辐条式结构，更符合车轮服役工况下的载荷传递路径与应力分布情况，能有效增加车轮轴向刚度，降低轮轨接触刚度，不需要单独对轮辋1、辐条及轮轨进行单独生产和装配，可避免装配造成的潜在失效危险，与传统辗钢车轮相比，省去了铸锭、压型、冲孔、轧制等诸多工序，生产成本可有效降低。当然，在其他实施例中，轮辋1、轮毂2和辐条3也可以为分体式的部件拼接而成车轮。

本实施例中的辐条车轮，具有如下优势：

(1)结构适用性：摒弃传统车轮辐板的概念，采用一体式的双侧辐条式结构，更符合车轮服役工况下的载荷传递路径与应力分布情况，能有效增加车轮轴向刚度，降低轮轨接触刚度。对车轮进行结构优化设计时考虑与转向架的空间冲突问题，特别是轴箱体对车轮的影响，将轴箱体一侧的辐条3向内侧收缩，同时对辐条3与轮辋1、轮毂2的角度进行了设计，在轴箱侧留出充分的空间，避免与轴箱体空间冲突；

(2)可靠性保证：新结构为一体式的结构，不需要单独对轮辋1、轮辐及轮轨进行单独生产和装配，避免了装配造成的潜在失效危险。

(3)生产成本：新车轮可通过铸造工艺一体化成型，与传统辗钢车轮相比，省去了铸锭、压型、冲孔、轧制等诸多工序，因此生产成本可有效降低；

(4)减重效果显著：可有效实现车轮的轻量化设计(约290kg，减重≥10％)；

(5)结构设计留出了降噪阻尼环4的安装空间，可通过结构+降噪阻尼环4双重手段保证减振降噪效果。

可见，该辐条车轮，基于现有转向架结构，同时考虑内外侧降噪阻尼环4的安装方式与空间，可有效降低车轮重量，同时改善轮轨振动噪声辐射问题；方便安装降噪阻尼环4；采用一体式的双侧辐条式结构，根据结构优化(拓扑优化、形状优化、尺寸优化)原理，基于实际服役工况(直线、曲线、道岔)，分析车轮结构应力分布情况及传递方向，在轮辐区域内对材料分布进行优化设计，使车轮服役状态应力分布更加均匀，更符合车轮服役工况下的载荷传递路径，避免应力集中，同时有效增加车轮轴向刚度，降低轮轨接触刚度，同时可有效实现车轮的轻量化设计；既保留了辐条结构，又同时可像传统辗钢车轮一样安装降噪阻尼环4，充分保证其减振降噪的优势，经过校核，一种辐条车轮结构符合强度要求，同时质量降低至290kg左右，与传统辗钢车轮的339kg相比，减重幅度可达14％以上。

除了上述辐条车轮，本发明还提供了一种轨道交通车辆，该轨道交通车辆包括辐条车轮，辐条车轮具体可以为以上任一实施例中提供的辐条车轮，有益效果可以相应参考以上各个实施例。该轨道交通车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的辐条车轮及轨道交通车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种辐条车轮，其特征在于，包括轮辋(1)、轮毂(2)和多个辐条(3)；所述轮毂(2)位于所述轮辋(1)径向上的中部；所有所述辐条(3)构成辐条组件，各所述辐条(3)的径向内端固定于所述轮毂(2)的外周面且径向外端固定于所述轮辋(1)的内周面；在所述轮辋(1)的内周面上，所述辐条组件的连接区域(13)在轴向(X)上位于中部，且在轴向(X)上位于所述连接区域(13)两侧的部分分别设置环形的安装槽(12)，所述安装槽(12)中安装降噪阻尼环(4)。

2.根据权利要求1所述的辐条车轮，其特征在于，所述轮辋(1)的外周面在轴向(X)上的一端具有轮缘(11)；所述辐条(3)包括沿着轴向(X)上远离所述轮缘(11)的方向依次排布的轮缘侧辐条(31)和非轮缘侧辐条(32)；多个所述轮缘侧辐条(31)围绕所述轮毂(2)沿周向依次排布，多个所述非轮缘侧辐条(32)围绕所述轮毂(2)沿周向依次排布。

3.根据权利要求2所述的辐条车轮，其特征在于，所述轮缘侧辐条(31)和所述非轮缘侧辐条(32)的数量范围均为7-15根。

4.根据权利要求2所述的辐条车轮，其特征在于，所述非轮缘侧辐条(32)垂直于轴向(X)。

5.根据权利要求4所述的辐条车轮，其特征在于，所述轮缘侧辐条(31)相对于轴向(X)倾斜设置，并在径向上且靠近所述轮毂(2)的方向不断远离所述非轮缘侧辐条(32)所在的方向。

6.根据权利要求5所述的辐条车轮，其特征在于，所述轮缘侧辐条(31)与所述轮毂(2)在轴向(X)上远离所述非轮缘侧辐条(32)的一侧形成的夹角的范围在100-120°之间。

7.根据权利要求5所述的辐条车轮，其特征在于，在轴向(X)上，所述轮毂(2)的一轴向端部凸出于所述轮辋(1)设置所述轮缘(11)的一端，另一轴向端部内陷于所述轮辋(1)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的辐条车轮，其特征在于，相邻所述轮缘侧辐条(31)之间形成椭圆形的轮缘侧辐孔(311)；相邻所述非轮缘侧辐条(32)之间形成椭圆形的非轮缘侧辐孔(321)。

9.根据权利要求1至7任一项所述的辐条车轮，其特征在于，所述轮辋(1)、轮毂(2)和所述辐条(3)为一体化结构。

10.一种轨道交通车辆，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的辐条车轮。