DE112016005502B4

DE112016005502B4 - Hohlachsenstruktur und Radsatz

Info

Publication number: DE112016005502B4
Application number: DE112016005502.1T
Authority: DE
Inventors: Xiaoxing Deng; Xihong Chen; Guosheng Chen; Guanjun Li; Qingming Chen; Gongan Tao; Yanmei Zeng; Jianquan Zhang; Yang Xiang; Xiaobo Zhong
Original assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: WO2017092302A1; DE112016005502T5

Abstract

Hohlachsenstruktur mit einer Achse (19) zum Montieren entsprechender Räder (1, 21) über Lager (6), bei derdie Achse (19) von einer hohlen rohrförmigen Struktur ist und zum Tragen der Biegemomentlast, die durch transversale Kräfte und vertikale Kräfte der Räder (1, 21) erzeugt wird, verwendet wird;die Hohlachsenstruktur auch einen Torsionsstab (20) aufweist, der innerhalb der Achse (19) platziert und an entsprechende Antriebsscheiben (7) angepasst und damit verbunden ist, zum Tragen der Torsionsmomentlast, welche Antriebsscheiben (7) fest mit den Rädern (1, 21) verbunden sind, so dass sich die Räder (1, 21), die Antriebsscheiben (7) und der Torsionsstab (20) um die Mitte der Achse (19) drehen können, undPrimäraufhängungsmontageklammern (39) innerhalb der Räder beidseitig und symmetrisch auf der Achse (19) angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlachsenstruktur und einen Radsatz, die zu dem Gebiet von Schienenfahrzeugen gehören und insbesondere auf Schienenfahrzeuge, wie beispielsweise einen Triebwagenzug, Personenzug und Stadtbahnzug, anwendbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Hohlachsenstrukturen für Schienenfahrzeuge sind aus der DE L 107 36M AZ und der AT 167 696 B bekannt. Fahrgestelle für Schienenfahrzeuge sind aus der JP H09- 169 266 A und der JP H11- 240 448 A bekannt.
Durch Entwickler wird immer die leichte Ausgestaltung von Fahrgestellen verfolgt. Mit der Entwicklung von Lokomotiven und Fahrzeugen in China, insbesondere Hochgeschwindigkeitstriebwagenzügen, haben leichte Fahrgestelle einen Engpass erreicht. Es ist schwierig, das Gewicht eines Fahrgestellrahmens zu reduzieren, und es ist schwieriger, das Gewicht eines Radsatzes, der zu der ungefederten Masse gehört, zu reduzieren. Insbesondere für einen Hochgeschwindigkeitstriebwagenzug ist einer der Schlüssel, wenn wir die bestehende Geschwindigkeitsgrenze überwinden wollen, leichtere Radsatzkomponenten zu entwerfen. Zudem sind die leichten Radsatzkomponenten auch von großer Bedeutung beim Reduzieren von Schienenschäden, Einsparen von Energie und Reduzieren von Emission.
Außerdem ist der gekoppelte Radsatz von einer Radsatzstruktur zwischen einem starren Radsatz und einem sich unabhängig drehenden Radsatz, und die Torsionskopplungssteifigkeit des linken und des rechten Rads davon ist weder so groß wie jene des starren Radsatzes, noch erscheint sie, null zu sein, wie der sich unabhängig drehende Radsatz. Der starre Radsatz weist den größten Vorteil automatischer Führung auf, aber weist die Nachteile eines Pendelrisikos (Nachlaufrisikos) und einer großen Kleinkurvenlaufflächenabnutzung auf. Der sich unabhängig drehende Radsatz weist den größten Vorteil auf, dass die Pendelstabilität sehr gut ist und die Räder durch reines Rollen durch Kleinkrümmungsbahnen durchlaufen können, aber weist den Nachteil ernsthaften Felgenschlags und Reibens auf, die durch Fehlen des automatischen Zentrierungsvermögens verursacht werden.
Unter der existierenden Radsatzstruktur ist es unwahrscheinlich, das Gewicht des Radsatzes in hohem Maße zu reduzieren. Daher ist es zum Erreichen einer signifikanten Leichtgewichtigkeit notwendig, die Struktur basierend auf der Theorie von Rad-Schiene-Beziehungen zu erneuern.
Studien über gekoppelte Radsätze basieren meistens auf der magnetorheologischen Technologie. Die magnetorheologische Kopplungstechnologie betrifft relativ komplexe Strukturen und ist in der Praxis eingeschränkt, was dringend zu lösen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, eine Hohlachsenstruktur und einen Radsatz vorzusehen. Die Hohlachse trägt lediglich die Biegemomentlast, die Torsionsmomentlast wird durch einen Torsionsstab getragen, und die Hohlachse weist die Biege-und-Torsionskopplungslast im Vergleich zu der Achse des traditionellen Radsatzes nicht auf, so dass die Zuverlässigkeit höher ist. Zu derselben Zeit ist die Masse des Radsatzes im Vergleich zu einem traditionellen Radsatz in hohem Maße reduziert, so dass es möglich ist, einen Hochgeschwindigkeitstriebwagenzug weiter zu beschleunigen, und was auch zum Reduzieren von Schienenschäden, Einsparen von Energie und Reduzieren von Emission vorteilhaft ist.
Zum Erreichen der obigen Zielsetzung ist eine Lösung wie folgt vorgesehen:

Eine Hohlachsenstruktur mit einer Achse zum Montieren entsprechender Räder über Lager, bei der die Achse von einer hohlen rohrförmigen Struktur ist und zum Tragen der Biegemomentlast, die durch transversale Kräfte und vertikale Kräfte der Räder erzeugt wird, verwendet wird; und einem Torsionsstab, der innerhalb der Achse platziert und fest mit einer entsprechenden Antriebsscheibe verbunden ist, zum Tragen der Torsionsmomentlast, welche Antriebsscheibe fest mit dem Rad verbunden ist, so dass sich die Räder, die Antriebsscheiben und der Torsionsstab um die Mitte der Achse drehen können.

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Erfindung weiter optimiert werden. Das Folgende sind die optimierten Technologielösungen:

Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Innenwand der Achse und der Außenwand des Torsionsstabs ausgebildet.

Vorzugsweise sind die Lager, die auf der Achse gelagert sind, innerhalb von Löchern von Naben der entsprechenden Räder gelegen, wohingegen die Lager des traditionellen Radsatzes in unabhängigen Achslagern außerhalb der Räder gelegen sind.
Die Achse ist von einer hohlen Struktur, der Torsionsstab kann von entweder einer massiven oder hohlen Struktur sein, und vorzugsweise ist der Torsionsstab von einer hohlen rohrförmigen Struktur. Somit ist im Vergleich zu der voll massiven Achse des traditionellen Radsatzes die Masse kleiner.
Es sind Primäraufhängungsmontageklammern innerhalb des Rads beidseitig und symmetrisch auf der Achse angeordnet. Somit können die Längen der Achse und des Torsionsstabs reduziert werden.
Die Primäraufhängungsmontageklammer weist einen Federmontageabschnitt, einen Dämpfermontageabschnitt und einen Longitudinal-und-transversal-Aufhängungsmontageabschnitt auf; und die Primäraufhängungsmontageklammer der Achse ist mit einem Fahrgestellrahmen über eine Feder, einen Dämpfer und eine longitudinale und transversale Aufhängungskomponente verbunden.
Vorzugsweise sind in der Abwesenheit externer Achslager des traditionellen Radsatzes die Achse und der Torsionsstab kürzer als die Achse des traditionellen Radsatzes, und die Masse ist kleiner.
Basierend auf demselben erfinderischen Konzept sieht die vorliegende Erfindung ferner einen Radsatz mit einer Achse vor; zwei Enden der Achse sind respektive innerhalb von Löchern von Naben eines ersten Rads und eines zweiten Rads über entsprechende Lager montiert; die Achse weist eine Hohlachsenstruktur auf, wie oben beschrieben wurde; die transversalen und vertikalen Kräfte des ersten und des zweiten Rads werden auf die Achse über die Lager übertragen; eine Antriebsscheibe ist an dem äußeren Ende der Nabe zumindest des ersten Rads montiert, die innere Endfläche der Antriebsscheibe ist an ein Ende des Torsionsstabs angepasst und starr damit verbunden, und das erste Rad, die Antriebsscheibe, der Torsionsstab und das zweite Rad können sich um die Mitte der Achse drehen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei Antriebsscheiben respektive an den äußeren Enden der Naben des ersten Rads und des zweiten Rads montiert, und die inneren Endflächen der zwei Antriebsscheiben sind respektive an die entsprechenden Enden des Torsionsstabs angepasst und starr damit verbunden.
Gemäß dem Radsatz der vorliegenden Erfindung sind die Lager zwischen den Rädern und der Achse angeordnet, so dass die traditionellen Achslager weggelassen werden; das erste Rad ist mit dem Torsionsstab über die Antriebsscheibe verbunden, und der Torsionsstab ist mit dem zweiten Rad auf der anderen Seite über die Antriebsscheibe verbunden, so dass eine synchrone Drehung des linken und des rechten Rads realisiert wird.
Der äußere Ring des Lagers ist fest mit der Nabe verbunden, indem beide Seiten des äußeren Rings über die Antriebsscheibe und eine Innenendkappe, die auf der Innenseite der Nabe montiert sind, gepresst werden, so dass das erste und das zweite Rad und die entsprechenden äußeren Ringe der Lager, Antriebsscheiben und Innenendkappen respektive ein Ganzes bilden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung passt die Nabe des zweiten Rads zu dem äußeren Ring des Lagers, und der äußere Ring des Lagers ist fest mit der Nabe verbunden, indem beide Seiten des äußeren Rings über eine Außenendkappe, die auf der Außenseite der Nabe montiert ist, und eine Innenendkappe, die auf der Innenseite der Nabe montiert ist, gepresst werden, so dass der äußere Ring, das zweite Rad, die Außenendkappe und die Innenendkappe ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Das Problem, das ferner durch die vorliegende Erfindung zu lösen ist, ist, das linke und das rechte Rad über ein Reibungspaar zu koppeln, was eine flexible Steuerung auf dem Reibungsdrehmoment zulässt, und zu derselben Zeit sicherzustellen, dass die Achse lediglich die Biegemomentlast trägt, die Torsionsmomentlast durch den Torsionsstab getragen wird, und die Achse die Biege-und-Torsionskopplungslast der Achse des traditionellen Radsatzes nicht aufweist, so dass die Zuverlässigkeit höher ist und die Wirkungen automatischer Führung und Kurvenabnutzungsreduzierung des gekoppelten Radsatzes am weitesten ausgeübt werden können.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Außenendkappe an dem äußeren Ende der Nabe des zweiten Rads angeordnet, ist ein Reibungskopplungsmechanismus zwischen dem Torsionsstab und der Außenendkappe angeordnet, und wird der Reibungskopplungsmechanismus zum Ausbilden eines sich unabhängig drehenden Radsatzes oder eines torsionsgekoppelten Radsatzes verwendet.
Der torsionsgekoppelte Radsatz gibt an, dass Drehmoment zwischen zwei Rädern übertragen werden kann.
Der Kern des torsionsgekoppelten Radsatzes der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisch gesteuerter Kopplungsmechanismus. Wenn der Zufuhrstrom (Versorgungsstrom) 0 ist, ist die Kontaktkraft der Verbindungsoberflächen sehr klein, so dass die Reibung der Verbindungsoberflächen ebenfalls sehr klein ist, dem linken und dem rechten Rad erlaubt wird, sich unabhängig zu drehen, und der Radsatz als ein sich unabhängig drehender Radsatz erscheint. Wenn der Zufuhrstrom nicht 0 ist, erzeugen die Verbindungsoberflächen unter der Wirkung von Magnetfluss eine Kontaktkraft, und zu derselben Zeit erzeugen die Verbindungsoberflächen Reibung, so dass die Außenendkappe und der Kern ein Reibungskopplungsdrehmoment ausbilden, d.h., es gibt ein Reibungskopplungsdrehmoment zwischen dem linken und dem rechten Rad. Der Radsatz erscheint in dem Moment als ein torsionsgekoppelter Radsatz. Wenn der Zufuhrstrom groß genug ist, erzeugen die Verbindungsoberflächen eine große Kontaktkraft (aufgrund kleiner Abstände der Verbindungsoberflächen wird die berechnete magnetische Anziehungskraft groß sein), und zu derselben Zeit erzeugen die Verbindungsoberflächen große Reibung, so dass das Reibungskopplungsmoment, das durch die Außenendkappe und den Kern ausgebildet wird, so groß ist, dass die Verbindungsoberflächen vollständig außerstande sind, zu gleiten, und zu dieser Zeit erscheint der Radsatz annähernd als ein starrer Radsatz.
Vorzugsweise weist der Reibungskopplungsmechanismus einen Kern mit einer Saugscheibe und eine Wicklungsspule, die auf dem Kern gewickelt ist, auf; eine erste Verbindungsoberfläche ist zwischen dem äußeren Ende des Kerns und der inneren Seitenwand der Außenendkappe ausgebildet, die Saugscheibe ist radial mit der Außenendkappe zum Ausbilden einer zweiten Verbindungsoberfläche verbunden, und die Saugscheibe ist axial mit der Außenendkappe zum Ausbilden einer dritten Verbindungsoberfläche verbunden; und wenn die Wicklungsspule Magnetfluss erzeugt, fließt der Magnetfluss durch den Kern, die erste Verbindungsoberfläche, die Außenendkappe, die dritte Verbindungsoberfläche, die zweite Verbindungsoberfläche und die Saugscheibe und kehrt dann zum Ausbilden einer geschlossenen Magnetflussschleife zu dem Kern zurück. Daher ist, wenn der Zufuhrstrom 0 ist, die Kontaktkraft der Verbindungsoberflächen sehr klein, so dass die Reibung der Verbindungsoberflächen ebenfalls sehr klein ist, das Kopplungsdrehmoment der Außenendkappe und des Kerns sehr klein ist, dem linken und dem rechten Rad erlaubt wird, sich unabhängig zu drehen, und der Radsatz als ein sich unabhängig drehender Radsatz erscheint. Wenn Strom durch die Wicklungsspule fließt, erzeugt die Wicklungsspule Magnetfluss, und der Magnetfluss fließt durch den Kern, die Verbindungsoberfläche, die Außenendkappe, die Verbindungsoberfläche und die Saugscheibe und kehrt dann zum Ausbilden einer geschlossenen Magnetflussschleife zu dem Kern zurück. Daher bilden die Außenendkappe und der Kern ein Reibungskopplungsdrehmoment aus, d.h., es gibt ein Reibungskopplungsdrehmoment zwischen dem linken und dem rechten Rad. Der Radsatz erscheint in dem Moment als ein torsionsgekoppelter Radsatz.
Endzähne sind an dem inneren Ende des Kerns angeordnet, und Endzähne, die in Eingriff mit den Endzähnen an dem inneren Ende des Kerns sind, sind an dem äußeren Ende des Torsionsstabs angeordnet; und das äußere Ende des Torsionsstabs und das innere Ende des Kerns sind in Eingriff und dann über ein Befestigungselement aneinander befestigt.
Zum Verbessern der Reibung und Sicherstellen zuverlässigen Antriebs sind die erste, die dritte und die zweite Verbindungsoberfläche alle Reibungsoberflächen mit Reibungsvorsprüngen.
Zwei Elektroden der Wicklungsspule sind mit einer Bürste verbunden, die Bürste ist in Druckkontaktleitung mit einer Bürstenscheibe, die an dem Ende der Achse montiert ist, und die Bürstenscheibe ist elektrisch mit einem Stromzufuhrkabel verbunden.
Die Achse ist mit einem Kabelloch versehen, durch das das Stromzufuhrkabel dringt, was somit das Problem von Kabelwicklung verhindert.
Zum Sicherstellen, dass der Torsionsstab mit den Antriebsscheiben in Eingriff ist, so dass er hauptsächlich die Torsion trägt, und zum Vermeiden übermäßiger Ermüdung der Verbinder zwischen dem Torsionsstab und den Antriebsscheiben sind Endzähne an den Enden des Torsionsstabs angeordnet, und die innere Endfläche der Antriebsscheibe ist mit Endzähnen versehen, die zu den Endzähnen an dem Ende des Torsionsstabs passen. Somit spielen die Verbinder lediglich eine verbindende Rolle, aber tragen die Torsion nicht.
Der äußere Ring des Lagers ist fest mit dem inneren Rand der Nabe verbunden, und der innere Ring des Lagers ist fest mit der Außenwandoberfläche der Achse verbunden.
Vorzugsweise sind die inneren Ringe der Lager fest mit den entsprechenden Enden der Achse verbunden, indem beide Seiten der inneren Ringe über Kappen außerhalb der Lager und Halteringe innerhalb der Lager gepresst werden, so dass die zwei Enden der Achse und die entsprechenden inneren Ringe der Lager, Kappen und Halteringe respektive ein Ganzes bilden. Wenn die Räder vorwärts rollen, folgt die Achse dem Rollen, so dass sie sich dreht, nicht, so dass die Achse die hohe umfängliche alternierende Belastung, die durch die traditionelle Achse getragen wird, nicht tragen (aushalten) muss. Daher ist die Zuverlässigkeit der Achse höher als jene der traditionellen Achse.
Vorzugsweise passt die Nabe des ersten Rads zu dem äußeren Ring des Lagers, und der äußere Ring des Lagers ist fest mit der Nabe verbunden, indem beide Seiten des äußeren Rings über die Antriebsscheibe und eine Innenendkappe innerhalb des Lagers gepresst werden, so dass das erste Rad, der äußere Ring des Lagers, die Antriebsscheibe und die Innenendkappe ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Die zwei Enden der Achse passen zu den inneren Ringen der Lager, und die inneren Ringe sind fest mit den entsprechenden Enden der Achse verbunden, indem beide Seiten der inneren Ringe über Kappen außerhalb der inneren Ringe und Halteringe innerhalb der inneren Ringe gepresst werden, so dass die Achse, die inneren Ringe, die Kappen und die Halteringe ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Vorzugsweise sind zum Sicherstellen, dass der Torsionsstab mit der Antriebsscheibe in Eingriff ist, so dass er hauptsächlich die Torsion trägt, und zum Vermeiden übermäßiger Ermüdung des Verbinders zwischen dem Torsionsstab und der Antriebsscheibe Endzähne, die umfänglich verteilt sind, auf dem Innenumfang einer Seite der Antriebsscheibe angeordnet, und sind Endzähne, die umfänglich verteilt sind, auch an zwei Enden des Torsionsstabs angeordnet; und die Endzähne der Antriebsscheibe und die Endzähne des Torsionsstabs sind in Eingriff und über ein Befestigungselement befestigt, so dass sich das erste Rad, die Antriebsscheibe und der Torsionsstab synchron um die Mitte der Achse drehen können, wenn der Radsatz fährt. Somit spielt der Verbinder lediglich eine verbindende Rolle, aber trägt nicht die Torsion.
Vorzugsweise sind Bremsscheiben auf Stegscheiben (Stegblechen) des ersten Rads und des zweiten Rads montiert.
Um Primäraufhängungen innerhalb des Rads anzuordnen, so dass die Längen der Achse und des Torsionsstabs reduziert werden, sind Primäraufhängungsmontageklammern zum Montieren der Primäraufhängungen beidseitig und symmetrisch auf der Achse angeordnet.
Zum Erleichtern von Bremsen sind Bremsscheiben auf den Stegscheiben des ersten Rads und des zweiten Rads montiert.
Gemäß dem Radsatz der vorliegenden Erfindung sind die Lager zwischen den Rädern und der Achse angeordnet, so dass die traditionellen Achslager weggelassen werden; das Rad ist mit dem Torsionsstab über die Antriebsscheibe verbunden, und der Torsionsstab ist mit dem Rad auf der anderen Seite über die Antriebsscheibe verbunden, so dass eine synchrone Drehung des linken und des rechten Rads realisiert wird.
Im Vergleich zu dem Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf:

1) Der Radsatz der vorliegenden Erfindung weist alle Funktionen einschließlich automatischer Führung, synchronem Antreiben und Bremsen und dergleichen des traditionellen Radsatzes auf.
2) Unter äquivalenten Durchmessern von Achsen sind die Achse und der Torsionsstab kürzer als die Achse des traditionellen Radsatzes und sind sogar etwa 1/3 kürzer als die traditionelle Achse, und die Masse ist kleiner. Im Vergleich zu dem traditionellen Radsatz ist die Masse des Radsatzes der vorliegenden Erfindung um etwa 20%-30% reduziert.
3) Die Achse ist von einer hohlen Struktur, und der Torsionsstab kann von entweder einer massiven oder hohlen Struktur sein, so dass im Vergleich zu der voll massiven Achse des traditionellen Radsatzes die Masse kleiner ist.
4) Der Radsatz weist die Achslagergehäuse des traditionellen Radsatzes nicht auf, und die Primäraufhängungsmontageklammern werden durch die Achse effektiv getragen, so dass der Radsatz die Masse der Achslagergehäuse des traditionellen Radsatzes nicht aufweist.
5) Das Passen der Nabe des Rads und des äußeren Rings des Lagers weist keine Beeinträchtigung wie die Achspassung des traditionellen Radsatzes auf, so dass die Nabe dünner gemacht werden kann, was zur Gewichtsreduzierung vorteilhaft ist.
6) Die vorliegende Erfindung verbessert den Belastungszustand der Achse, die Achse trägt lediglich die Biegemomentlast, die Torsionsmomentlast wird durch den Torsionsstab getragen, und die Achse muss die Biege-und-Torsionskopplungslasten der Achse des traditionellen Radsatzes nicht tragen. Somit wird die Ermüdungslast, der die Achse unterliegt, signifikant reduziert, und die Achse kann somit leichter gemacht werden.
7) Das zulässige Torsionskopplungsdrehmoment des Radsatzes kann in der vorliegenden Erfindung durch Steuern der Größe des Stroms gesteuert werden. Während eines Durchlaufens entlang einer Kurve kann der Radsatz durch Reduzieren des Stroms rein rollen; und während eines geraden Laufens können die Räder durch Erhöhen des Stroms automatisch geführt werden. Falls der Radsatz in Verbindung mit einem Fahrgestellinstabilitätserfassungssystem verwendet wird, kann die Größe des Stroms rechtzeitig angepasst werden, wenn die Pendelinstabilität eines Fahrgestells erfasst wird, kann das Fahrgestell durch Anpassen des zulässigen Torsionskopplungsdrehmoments des Radsatzes in einen Pendelstabilitätszustand zurückgeführt werden, und kann eine aktive Steuerung der Pendelbewegung einer Lokomotive mit einem Steuerungsalgorithmus realisiert werden.

Da das linke Rad und das rechte Rad des gekoppelten Radsatzes letztendlich über ein Reibungspaar gekoppelt sind, veranlasst, wenn die Lokomotive entlang einer Kurve durchläuft, die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads das Reibungspaar, zu gleiten, so dass es die Torsionspotentialenergie ableitet. Daher wird der gekoppelte Radsatz Torsionsschwingung beseitigen und wellenförmige Abnutzung von Schienen lindern oder sogar beseitigen.
Da die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads während eines Durchlaufens entlang einer Kurve eingeschränkt ist, weist das Reibungspaar gemäß der vorliegenden Erfindung eine sehr kleine Versatzwinkelgeschwindigkeit (im Vergleich zu einem Bremsscheibenreibungspaar) auf, so dass die Hitze und Lebensdauer des Reibungspaares vollständig steuerbar sind.

8) Energie wird eingespart. Das Aufbauprinzip des Elektromagneten der vorliegenden Erfindung ist konsistent mit jenem eines elektromagnetischen Schlosses, und die Kontaktkraft, die von dem Reibungspaar benötigt wird, kann durch in etwa die Leistung, die durch lediglich eine Energiesparlampe verbraucht wird, aufrechterhalten werden; der zweite Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft liegt darin, dass die Kontaktkraft des Reibungspaares durch Anpassen des Stroms genau gesteuert werden kann und der Wert der Kontaktkraft sehr stabil ist; und der dritte Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft ist, dass die Ansprechgeschwindigkeit elektronischer Steuerung am schnellsten ist.
9) Durch Steuern des Stroms in der Spule über einen Algorithmus kann eine aktive geschlossene Schleifensteuerung auf der Pendelstabilität erreicht werden, so dass dadurch die Pendelstabilität einer Lokomotive verbessert wird.

Figurenliste

1 ist ein strukturelles Prinzipschaubild gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Strukturschaubild eines Primäraufhängungsmontageabschnitts gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Strukturschaubild eines Rads gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Strukturschaubild einer Achse gemäß der vorliegenden Erfindung (mit partieller Ansicht);
5 ist ein Strukturschaubild einer Antriebsscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung; 6 ist ein Strukturschaubild eines Torsionsstabs gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein strukturelles Prinzipschaubild gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Strukturschaubild einer starren Verbindungsseite eines Radsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Strukturschaubild einer Reibungskopplungsseite des Radsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein schematisches Schaubild eines geschlossenen Flusswegs des Radsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird unten im Detail in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und in Verbindung mit Ausführungsformen beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Ausführungsformen in der vorliegenden Erfindung und die Merkmale in den Ausführungsformen ohne Konflikte miteinander kombiniert werden können. Zur Einfachheit der Erzählung sind die Ausdrücke „obere“, „untere“, „links“ und „rechts“, die unten beschrieben werden, lediglich konsistent mit der oberen, unteren, linken und rechten Richtung der Zeichnungen und beschränken die Struktur nicht.
Ausführungsform 1
Ein Radsatz, wie er in 1 gezeigt ist, weist eine im Wesentlichen beidseitige symmetrische Struktur auf. Eine Nabe 3 des ersten Rads 1 passt zu einem äußeren Ring 13 eines Lagers 6, und der äußere Ring 13 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Antriebsscheibe 7 und einer Innenendkappe 14 gepresst. Eine Schraube 5 wird zum Befestigen der Antriebsscheibe 7 und der Nabe 3 verwendet, und eine Schraube 15 wird zum Befestigen der Innenendkappe 14 und der Nabe 3 verwendet. Somit bildet das erste Rad 1 während eines Fahrens ein Ganzes mit dem äußeren Ring 13 des Lagers 6, der Antriebsscheibe 7 und der Innenendkappe 14.
Wie in 1 gezeigt ist, passen zwei Enden einer Achse 19 zu inneren Ringen 12 der Lager 6, und der innere Ring 12 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Kappe 10 und einem Haltering 16 gepresst. Der Haltering 16 ist in Kontakt mit einer Halteschulter 17 der Achse 19, und eine Schraube 11 verbindet die Kappe 10 mit der Achse 19. Unter der Befestigungskraft der Schraube 11 werden die zwei Seiten des inneren Rings 12 des Lagers 6 gepresst. Somit bildet die Achse 19 während eines Fahrens ein Ganzes mit dem inneren Ring 12 des Lagers 6, der Kappe 10 und dem Haltering 16.
Die vertikalen Kräfte des ersten Rads 1 und eines zweiten Rads 21 werden über die Lager 6 auf die Achse 19 übertragen; und die transversalen Kräfte des ersten Rads 1 und des zweiten Rads 21 werden ebenfalls über die Lager 6 auf die Achse 19 übertragen. Somit werden die vertikalen Kräfte und die transversalen Kräfte zwischen den Rädern und der Achse übertragen.
Wie in 1 gezeigt ist, sind Endzähne 4, die umfänglich verteilt sind, auf einer Seite der Nabe 3 des ersten Rads 1 angeordnet, und Endzähne 4, die umfänglich verteilt sind, sind auch auf dem Außenumfang einer Seite der Antriebsscheibe 7 angeordnet. Unter Befestigung der Schraube 5 sind die Endzähne 4 der Nabe 3 fest in Eingriff mit den Endzähnen 4 der Antriebsscheibe 7. Endzähne 8, die umfänglich verteilt sind, sind auf dem Innenumfang einer Seite der Antriebsscheibe 7 angeordnet, und die Endzähne 8, die umfänglich verteilt sind, sind auch an zwei Enden des Torsionsstabs 20 angeordnet. Eine Schraube 9 wird zum Befestigen der Antriebsscheibe 7 mit dem Torsionsstab 20 verwendet. Unter Befestigung der Schraube 9 sind die Endzähne 8 der Antriebsscheibe 7 fest in Eingriff mit den Endzähnen 8 des Torsionsstabs 20. Unter der Kopplung der Endzähne 4 und der Endzähne 8 drehen sich das erste Rad 1, die Antriebsscheiben 7, der Torsionsstab 20 und das zweite Rad 21 synchron um die Mitte der Achse.
Die Übertragung der vertikalen Kräfte und der transversalen Kräfte zwischen dem ersten Rad 1 und der Achse 19 und zwischen dem zweiten Rad 21 und der Achse 19 und die synchrone Drehung des ersten Rads 1 und des zweiten Rads 21 werden zu derselben Zeit erreicht. Der Radsatz weist alle Funktionen einschließlich automatischer Führung, synchronem Antreiben und Bremsen und dergleichen des traditionellen Radsatzes auf.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind Primäraufhängungsmontageklammern 39 beidseitig und symmetrisch auf der Achse 19 angeordnet, und die Primäraufhängungsmontageklammer 39 weist einen Federmontageabschnitt 43, einen Dämpfermontageabschnitt 40, einen Longitudinal-und-transversal-Aufhängungsabschnitt 38 und dergleichen auf. Die Primäraufhängungsmontageklammer 39 der Achse 19 ist mit einem Rahmen 42 über eine Feder 18, einen Dämpfer 41 und eine longitudinale und transversale Aufhängungskomponente 37 zum Realisieren einer Primäraufhängungsfunktion verbunden. Unter der Wirkung der Primäraufhängung dreht sich die Achse 19 nicht.
Wie in 1 gezeigt ist, sind Bremsscheiben 2 auf Stegscheiben des ersten Rads 1 und des zweiten Rads 21 montiert, so dass ein Montieren der Bremsscheiben realisiert wird.
Im Vergleich zu dem traditionellen Radsatz weist der Radsatz die folgenden Kennzeichen auf:

(1) Der Radsatz weist alle Funktionen einschließlich automatischer Führung, synchroner Antriebsbremsung und dergleichen des traditionellen Radsatzes auf.
(2) Unter äquivalenten Durchmessern sind die Achse 19 und der Torsionsstab 20 kürzer als die Achse des traditionellen Radsatzes, so dass die Masse kleiner ist.
(3) Die Achse 19 ist von einer hohlen Struktur, und der Torsionsstab 20 kann von entweder einer massiven oder einer hohlen Struktur sein, so dass im Vergleich zu der voll massiven Achse des traditionellen Radsatzes die Masse kleiner ist.
(4) Der Radsatz weist die Achslagergehäuse des traditionellen Radsatzes nicht auf, und die Primäraufhängungsmontageklammern 39 werden effektiv durch die Achse 19 getragen, so dass der Radsatz die Masse der Achslagergehäuse des traditionellen Radsatzes nicht aufweist.
(5) Das Passen der Nabe 3 des Rads und des äußeren Rings 13 des Lagers weist keine Beeinträchtigung wie die Achspassung des traditionellen Radsatzes auf, so dass die Nabe 3 dünner gemacht werden kann, was für Gewichtsreduzierung vorteilhaft ist.
(6) Die Achse 19 trägt lediglich die Biegemomentlast, die Torsionsmomentlast wird durch den Torsionsstab 20 getragen, und die Achse 19 muss die Biege-und-Torsionskopplungslasten der Achse des traditionellen Radsatzes nicht tragen. Somit wird die Ermüdungslast, der die Achse unterliegt, signifikant reduziert und die Achse kann somit leichter gemacht werden.
(7) Wenn das erste Rad 1 und das zweite Rad 21 vorwärts rollen, folgt die Achse 19 dem Rollen, so dass sie sich dreht, nicht, so dass die Achse 19 die hohe umfängliche alternierende Belastung, die durch die traditionelle Achse getragen wird, nicht tragen muss. Daher ist die Zuverlässigkeit der Achse höher als jene der traditionellen Achse.

Ausführungsform 2
Ein elektronisch gekoppelter Radsatz ist wie in 7 gezeigt. Zur Einfachheit der Beschreibung ist der Radsatz in eine starre Verbindungseite (8) und eine Reibungskopplungsseite (9) gemäß der verteilten Position eines Reibungskopplungsmechanismus unterteilt.
Für die starre Verbindungseite ist die Struktur wie in 7 und 8 gezeigt. Eine Nabe 3 eines ersten Rads 1 passt zu einem äußeren Ring 13 eines Lagers 6, und der äußere Ring 13 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Antriebsscheibe 7 und einer Innenendkappe 14 gepresst. Eine Schraube 5 wird zum Befestigen der Antriebsscheibe 7 und der Nabe 3 verwendet, und eine Schraube 15 wird zum Befestigen der Innenendkappe 14 und der Nabe 3 verwendet. Somit bilden das erste Rad 1, der äußere Ring 13 des Lagers 6, die Antriebsscheibe 7 und die Innenendkappe 14 während eines Fahrens ein Ganzes. Wie in 7 und 8 gezeigt ist, passen zwei Enden einer Achse 19 zu inneren Ringen 12 der Lager 6, und der innere Ring 12 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Kappe 10 und einem Haltering 16 gepresst. Der Haltering 16 ist in Kontakt mit einer Halteschulter 17 der Achse 19, und eine Schraube 11 verbindet die Kappe 10 mit der Achse 19. Unter der Befestigungskraft der Schraube 11 werden die zwei Seiten des inneren Rings 12 des Lagers 6 gepresst. Somit bilden die Achse 19, der innere Ring 12 des Lagers 6, die Kappe 10 und der Haltering 16 während eines Fahrens ein Ganzes. Für die starre Verbindungsseite sind, wie in 8 gezeigt ist, Endzähne 4, die umfänglich verteilt sind, auf einer Seite der Nabe 3 des ersten Rads 1 angeordnet, und die Endzähne 4, die umfänglich verteilt sind, sind auch auf dem Außenumfang einer Seite der Antriebsscheibe 7 angeordnet. Unter Befestigung der Schraube 5 sind die Endzähne 4 der Nabe 3 fest in Eingriff mit den Endzähnen 4 der Antriebsscheibe 7. Endzähne 8, die umfänglich verteilt sind, sind auf dem Innenumfang einer Seite der Antriebsscheibe 7 angeordnet, und Endzähne 8, die umfänglich verteilt sind, sind auch an zwei Enden des Torsionsstabs 20 angeordnet. Eine Schraube 9 wird zum Befestigen der Antriebsscheibe 7 mit dem Torsionsstab 20 verwendet. Unter Befestigung der Schraube 9 sind die Endzähne 8 der Antriebsscheibe 7 fest in Eingriff mit den Endzähnen 8 des Torsionsstabs 20. Unter der Kopplung der Endzähne 4 und der Endzähne 8 drehen sich das erste Rad 1, die Antriebsscheibe 7 und der Torsionsstab 20 synchron um die Mitte der Achse.
Für die Reibungskopplungsseite ist die Struktur wie in 7 und 9 gezeigt. Eine Nabe 3 eines zweiten Rads 21 passt zu einem äußeren Ring 13 eines Lagers 6, und der äußere Ring 13 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Außenendkappe 25 und einer Innenendkappe 14 gepresst. Eine Schraube 24 wird zum Befestigen der Außenendkappe 25 und der Nabe 3 verwendet, und eine Schraube 15 wird zum Befestigen der Innenendkappe 14 und der Nabe 3 verwendet. Somit bilden das zweite Rad 21, der äußere Ring 13 des Lagers 6, die Außenendkappe 25 und die Innenendkappe 14 während eines Fahrens ein Ganzes. Wie in 7 und 9 gezeigt ist, passen zwei Enden der Achse 19 zu inneren Ringen 12 der Lager 6, und der innere Ring 12 des Lagers 6 wird auf zwei Seiten mit einer Kappe 10 und einem Haltering 16 gepresst. Der Haltering 16 ist in Kontakt mit einer Halteschulter 17 der Achse 19, und eine Schraube 32 verbindet die Kappe 10 mit der Achse 19. Unter der Befestigungskraft der Schraube 32 werden die zwei Seiten des inneren Rings 12 des Lagers 6 gepresst. Somit bilden die Achse 19, der innere Ring 12 des Lagers 6, die Kappe 10 und der Haltering 16 während eines Fahrens ein Ganzes. Für die Reibungskopplungsseite sind, wie in 9 gezeigt ist, Endzähne 23, die umfänglich verteilt sind, auf einer Seite der Nabe 3 des zweiten Rads 21 angeordnet, und Endzähne 23, die umfänglich verteilt sind, sind auch auf dem Außenumfang einer Seite der Außenendkappe 25 angeordnet. Unter Befestigung der Schraube 24 sind die Endzähne 23 der Nabe 3 fest in Eingriff mit den Endzähnen 23 der Außenendkappe 25. Unter der Kopplung der Endzähne 23 drehen sich das zweite Rad 21 und die Außenendkappe 25 synchron um die Mitte der Achse.
Insbesondere ist, wie in 7 und 9 gezeigt ist, ein Reibungskopplungsmechanismus auf der Reibungskopplungsseite ausgebildet. Der Reibungskopplungsmechanismus besteht aus einem Kern 28 mit einer Saugscheibe 26, einer Wicklungsspule 27 und der Außenendkappe 25. Der Kern 28 ist mit der Außenendkappe 25 verbunden (die Verbindungsoberfläche ist 36), und die Saugscheibe 26 des Kerns 28 ist mit der Außenendkappe 25 an der axialen Richtung und radialen Richtung verbunden (die Verbindungsoberflächen sind 35 und 34), wobei die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34 axiale und radiale Verlagerungen des Kerns 28 begrenzen. Zudem weist der Kern 28 Endzähne 30 auf, die in Eingriff mit den Endzähnen 30 des Torsionsstabs 20 sind und durch eine Schraube 29 axial gespannt werden. Die Wicklungsspule 27 ist auf dem Kern 28 gewickelt. Zwei Elektroden der Wicklungsspule 27 sind mit einer Bürste 31 verbunden, die Bürste 31 ist in Druckkontaktleitung mit einer Bürstenscheibe 33, und die Bürstenscheibe 33 ist mit einem Stromzufuhrkabel 22 verbunden. Wie in 7 gezeigt ist, sind Primäraufhängungsmontageklammern beidseitig und symmetrisch auf der Achse 19 angeordnet. Unter der Wirkung der Primäraufhängungen 18 dreht sich die Achse 19 nicht, wenn der Radsatz vorwärts rollt. Somit kann das Stromzufuhrkabel 22 selektiv aus einem Hohlraum der Achse 19 herausgeführt werden. Wenn die Räder vorwärts rollen, wird das Stromzufuhrkabel 22 nicht verdreht werden.
Wenn kein Strom durch das Stromzufuhrkabel 22 fließt, ist die Kontaktkraft zwischen der ersten Verbindungsoberfläche 36, der dritten Verbindungsoberfläche 35 und der zweiten Verbindungsoberfläche 34 sehr klein, so dass die Reibung der ersten Verbindungsoberfläche 36, der dritten Verbindungsoberfläche 35 und der zweiten Verbindungsoberfläche 34 ebenfalls klein ist, das Kopplungsdrehmoment zwischen der Außenendkappe 25 und dem Kern 28 klein ist, und dem ersten Rad 1 und den zweiten Rad 21 erlaubt wird, sich unabhängig zu drehen. Der Radsatz erscheint in dem Moment als ein sich unabhängig drehender Radsatz.
Wie in 10 gezeigt ist, erzeugt, wenn Strom durch das Stromzufuhrkabel 22 fließt, die Wicklungsspule 27 einen Magnetfluss, der durch den Kern 28, die erste Verbindungsoberfläche 36, die Außenendkappe 25, die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34, die Saugscheibe 26 fließt und dann zum Ausbilden einer geschlossenen Magnetflussschleife zu dem Kern 28 zurückkehrt. Unter der Wirkung des Magnetflusses erzeugen die erste Verbindungsoberfläche 36, die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34 eine Kontaktkraft und erzeugen zu derselben Zeit Reibung, so dass die Au-ßenendkappe 25 und der Kern 28 ein Reibungskopplungsdrehmoment ausbilden, d.h., es gibt ein Reibungskopplungsdrehmoment zwischen dem ersten Rad 1 und dem zweiten Rad 21. Der Radsatz erscheint in dem Moment als ein torsionsgekoppelter Radsatz. Wenn der Strom in dem Stromzufuhrkabel 22 ausreichend groß ist, erzeugen die erste Verbindungsoberfläche 36, die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34 eine große Kontaktkraft (aufgrund sehr kleiner Abstände der ersten Verbindungsoberfläche 36, der dritten Verbindungsoberfläche 35 und der zweiten Verbindungsoberfläche 34 wird die berechnete magnetische Anziehungskraft groß sein). Zu derselben Zeit erzeugen die erste Verbindungsoberfläche 36, die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34 große Reibung. Somit ist das Reibungskopplungsmoment, das durch die Außenendkappe 25 und den Kern 28 ausgebildet wird, so groß, dass die erste Verbindungsoberfläche 36, die dritte Verbindungsoberfläche 35 und die zweite Verbindungsoberfläche 34 vollständig außerstande sind, zu gleiten, und zu dieser Zeit erscheint der Radsatz annähernd als ein starrer Radsatz.
Daher kann das zulässige Torsionskopplungsdrehmoment des Radsatzes durch Steuern des Stroms in dem Stromzufuhrkabel 22 gesteuert werden. Während eines Durchlaufens entlang einer Kurve kann der Radsatz durch Reduzieren des Stroms rein rollen; und während eines geraden Laufens können die Räder durch Erhöhen des Stroms automatisch geführt werden. Falls der Radsatz in Verbindung mit einem Fahrgestellinstabilitätserfassungssystem verwendet wird, kann die Größe des Stroms rechtzeitig angepasst werden, wenn die Pendelinstabilität eines Fahrgestells erfasst wird, kann das Fahrgestell durch Anpassen des zulässigen Torsionskopplungsdrehmoments des Radsatzes in einen Pendelstabilitätszustand zurückgeführt werden, und kann aktive Steuerung der Pendelbewegung einer Lokomotive mit einem Steuerungsalgorithmus realisiert werden.
Da das erste Rad 1 und das zweite Rad 21 des gekoppelten Radsatzes letztendlich über ein Reibungspaar gekoppelt sind, veranlasst, wenn die Lokomotive entlang einer Kurve durchläuft, die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads das Reibungspaar, zu gleiten, so dass es die Torsionspotentialenergie ableitet. Daher wird der gekoppelte Radsatz Torsionsschwingung beseitigen und wellenförmige Abnutzung von Schienen lindern oder sogar beseitigen.
Da die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads während eines Durchlaufens entlang einer Kurve eingeschränkt ist, weist das Reibungspaar gemäß der vorliegenden Erfindung eine sehr kleine Versatzwinkelgeschwindigkeit (im Vergleich zu einem Bremsscheibenreibungspaar) auf, so dass die Hitze und Lebensdauer des Reibungspaares vollständig steuerbar sind.
Das Zusammensetzungsprinzip des Elektromagneten der vorliegenden Erfindung ist konsistent mit jenem eines elektromagnetischen Schlosses, und die Kontaktkraft, die von dem Reibungspaar benötigt wird, kann durch in etwa die Leistung, die durch lediglich eine Energiesparlampe verbraucht wird, aufrechterhalten werden, der zweite Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft liegt darin, dass die Kontaktkraft des Reibungspaares durch Anpassen des Stroms genau gesteuert werden kann und der Wert der Kontaktkraft sehr stabil ist; und der dritte Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft ist, dass die Ansprechgeschwindigkeit elektronischer Steuerung am schnellsten ist.
Das zulässige Torsionskopplungsdrehmoment des Radsatzes kann in der vorliegenden Erfindung durch Steuern der Größe des Stroms gesteuert werden. Während eines Durchlaufens entlang einer Kurve kann der Radsatz durch Reduzieren des Stroms rein rollen; und während eines geraden Laufens können die Räder durch Erhöhen des Stroms automatisch geführt werden. Falls der Radsatz in Verbindung mit einem Fahrgestellinstabilitätserfassungssystem verwendet wird, kann die Größe des Stroms rechtzeitig angepasst werden, wenn die Pendelinstabilität eines Fahrgestells erfasst wird, kann das Fahrgestell durch Anpassen des zulässigen Torsionskopplungsdrehmoments des Radsatzes in einen Pendelstabilitätszustand zurückgeführt werden, und kann aktive Steuerung der Pendelbewegung einer Lokomotive mit einem Steuerungsalgorithmus realisiert werden.
Da das linke Rad und das rechte Rad des gekoppelten Radsatzes letztendlich über ein Reibungspaar gekoppelt sind, veranlasst, wenn die Lokomotive entlang einer Kurve durchläuft, die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads das Reibungspaar, zu gleiten, so dass es die Torsionspotentialenergie ableitet. Daher wird der gekoppelte Radsatz Torsionsschwingung beseitigen und wellenförmige Abnutzung von Schienen lindern oder sogar beseitigen.
Da die Drehzahldifferenz des inneren und des äußeren Rads während eines Durchlaufens entlang einer Kurve eingeschränkt ist, weist das Reibungspaar gemäß der vorliegenden Erfindung eine sehr kleine Versatzwinkelgeschwindigkeit (im Vergleich zu einem Bremsscheibenreibungspaar) auf, so dass die Hitze und Lebensdauer des Reibungspaares vollständig steuerbar sind.
Das Zusammensetzungsprinzip des Elektromagneten der vorliegenden Erfindung ist konsistent mit jenem eines elektromagnetischen Schlosses, und die Kontaktkraft, die von dem Reibungspaar benötigt wird, kann durch in etwa die Leistung, die durch lediglich eine Energiesparlampe verbraucht wird, aufrechterhalten werden, der zweite Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft liegt darin, dass die Kontaktkraft des Reibungspaares durch Anpassen des Stroms genau gesteuert werden kann und der Wert der Kontaktkraft sehr stabil ist; und der dritte Vorteil eines Verwendens des Elektromagneten als die Betätigungskraft ist, dass die Ansprechgeschwindigkeit elektronischer Steuerung am schnellsten ist.
Der Inhalt, der durch die obigen Ausführungsformen dargestellt wird, sollte so verstanden werden, dass diese Ausführungsformen lediglich zum klareren Darstellen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, statt den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen. Verschiedene äquivalente Abwandlungen, die durch Fachpersonen nach Lesen der vorliegenden Erfindung an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, fallen alle in den Umfang, der durch die beigefügten Ansprüche der vorliegenden Anmeldung definiert wird.

Claims

Hohlachsenstruktur mit einer Achse (19) zum Montieren entsprechender Räder (1, 21) über Lager (6), bei der die Achse (19) von einer hohlen rohrförmigen Struktur ist und zum Tragen der Biegemomentlast, die durch transversale Kräfte und vertikale Kräfte der Räder (1, 21) erzeugt wird, verwendet wird; die Hohlachsenstruktur auch einen Torsionsstab (20) aufweist, der innerhalb der Achse (19) platziert und an entsprechende Antriebsscheiben (7) angepasst und damit verbunden ist, zum Tragen der Torsionsmomentlast, welche Antriebsscheiben (7) fest mit den Rädern (1, 21) verbunden sind, so dass sich die Räder (1, 21), die Antriebsscheiben (7) und der Torsionsstab (20) um die Mitte der Achse (19) drehen können, und Primäraufhängungsmontageklammern (39) innerhalb der Räder beidseitig und symmetrisch auf der Achse (19) angeordnet sind.
Hohlachsenstruktur nach Anspruch 1, bei der die Lager (6), die auf der Achse (19) gelagert sind, in Löchern von Naben (3) der entsprechenden Räder (1, 21) gelegen sind.
Hohlachsenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Torsionsstab (20) von einer hohlen rohrförmigen Struktur ist.
Hohlachsenstruktur nach Anspruch 1, bei der die Primäraufhängungsmontageklammer (39) einen Federmontageabschnitt (43), einen Dämpfermontageabschnitt (40) und einen Longitudinal-und-transversal-Aufhängungsmontageabschnitt (38) aufweist; und die Primäraufhängungsmontageklammer (39) der Achse (19) mit einem Fahrgestellrahmen (42) über eine Feder (18), einen Dämpfer (41) und eine longitudinale und transversale Aufhängungskomponente (37) verbunden ist.
Radsatz mit einer Achse (19), bei dem zwei Enden der Achse (19) respektive in Löchern von Naben (3) eines ersten Rads (1) und eines zweiten Rads (21) über entsprechende Lager (6) montiert sind; die Achse (19) eine Hohlachsenstruktur nach einem der Ansprüche 1-4 aufweist; die transversalen und vertikalen Kräfte des ersten Rads (1) und des zweiten Rads (21) über die Lager (6) auf die Achse (19) übertragen werden; eine Antriebsscheibe (7) zumindest an dem äußeren Ende der Nabe (3) des ersten Rads (1) montiert ist, die innere Endfläche der Antriebsscheibe (7) an ein Ende des Torsionsstabs (20) angepasst und starr damit verbunden ist, und sich das erste Rad (1), die Antriebsscheibe (7), der Torsionsstab (20) und das zweite Rad (21) um die Mitte der Achse drehen können.
Radsatz nach Anspruch 5, bei dem die Antriebsscheibe (7) respektive an den äußeren Enden der Naben (3) des ersten Rads (1) und des zweiten Rads (21) montiert ist, und die inneren Endflächen der zwei Antriebsscheiben (7) respektive an die entsprechenden Enden des Torsionsstabs (20) angepasst und starr damit verbunden sind.
Radsatz nach Anspruch 6, bei dem die äußeren Ringe (13) der Lager (6) fest mit den Naben (3) verbunden sind, indem beide Seiten der äußeren Ringe (13) über die Antriebsscheiben (7) und Innenendkappen (14), die auf der Innenseite der Naben (3) montiert sind, gepresst werden, so dass das erste und das zweite Rad (1, 21) und die entsprechenden äußeren Ringe (13) der Lager (6), Antriebsscheiben (7) und Innenendkappen (14) respektive ein Ganzes bilden.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-7, bei dem der äußere Ring (13) des Lagers (6) fest mit der Nabe (3) verbunden ist, indem beide Seiten des äußeren Rings (13) über eine Au-ßenendkappe (25) und eine Innenendkappe (14) innerhalb des äußeren Rings (13) gepresst werden, so dass der äußere Ring (13), das zweite Rad (21), die Außenendkappe (25) und die Innenendkappe (14) ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Radsatz nach Anspruch 5, bei dem eine Außenendkappe (25) an dem äußeren Ende der Nabe (3) des zweiten Rads (21) angeordnet ist, ein Reibungskopplungsmechanismus zwischen dem Torsionsstab (20) und der Außenendkappe (25) angeordnet ist und der Reibungskopplungsmechanismus zum Ausbilden eines sich unabhängig drehenden Radsatzes oder eines torsionsgekoppelten Radsatzes verwendet wird.
Radsatz nach Anspruch 9, bei dem der Reibungskopplungsmechanismus einen Kern (28) mit einer Saugscheibe (26) und eine Wicklungsspule (27), die auf dem Kern (28) gewickelt ist, aufweist; eine erste Verbindungsoberfläche (36) zwischen dem äußeren Ende des Kerns (28) und der inneren Seitenwand der Außenendkappe (25) ausgebildet ist, die Saugscheibe (26) radial mit der Außenendkappe (25) zum Ausbilden einer zweiten Verbindungsoberfläche (34) verbunden ist, und die Sauscheibe (26) axial mit der Außenendkappe (25) zum Ausbilden einer dritten Verbindungsoberfläche (35) verbunden ist; und wenn die Wicklungsspule (27) Magnetfluss erzeugt, der Magnetfluss durch den Kern (28), die erste Verbindungsoberfläche (36), die Außenendkappe (25), die dritte Verbindungsoberfläche (35), die zweite Verbindungsoberfläche (34) und die Saugscheibe (26) fließt und dann zum Ausbilden einer geschlossenen Magnetflussschleife zu dem Kern (28) zurückkehrt.
Radsatz nach Anspruch 10, bei dem Endzähne (30) an dem inneren Ende des Kerns (28) angeordnet sind, und Endzähne (30), die mit den Endzähnen (30) an dem inneren Ende des Kerns (28) in Eingriff sind, an dem äußeren Ende des Torsionsstabs (20) angeordnet sind; und das äußere Ende des Torsionsstabs (20) und das innere Ende des Kerns (28) in Eingriff sind und dann über ein Befestigungselement aneinander befestigt sind.
Radsatz nach Anspruch 10, bei dem die erste Verbindungsoberfläche (36), die dritte Verbindungsoberfläche (35) und die zweite Verbindungsoberfläche (34) alle Reibungsoberflächen mit Reibungsvorsprüngen sind.
Radsatz nach Anspruch 10, bei dem zwei Elektroden der Wicklungsspule (27) mit einer Bürste (31) verbunden sind, die Bürste (31) in Druckkontaktleitung mit einer Bürstenscheibe (33) ist, die an dem Ende der Achse (19) montiert ist, und die Bürstenscheibe (33) elektrisch mit einem Stromzufuhrkabel (22) verbunden ist.
Radsatz nach einem der Ansprüche 9-13, bei dem die Achse (19) mit einem Kabelloch versehen ist, durch das das Stromzufuhrkabel (22) dringt.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem Endzähne (8) an den Enden des Torsionsstabs (20) angeordnet sind, und die inneren Endflächen der Antriebsscheiben (7) mit Endzähnen (8) versehen sind, die zu den Endzähnen (8) an den Enden des Torsionsstabs (20) passen.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem der äußere Ring (13) des Lagers (6) fest mit dem inneren Rand der Nabe (3) verbunden ist, und der innere Ring (12) des Lagers (6) fest mit der Außenwandoberfläche der Achse (19) verbunden ist.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem die inneren Ringe (12) der Lager (6) fest mit den entsprechenden Enden der Achse (19) verbunden sind, indem beide Seiten der inneren Ringe (12) über Kappen (10) außerhalb der Lager (6) und Halteringe (16) innerhalb der Lager (6) gepresst werden, so dass die zwei Enden der Achse (19) und die entsprechenden inneren Ringe (12) der Lager (6), Kappen (10) und Halteringe (16) respektive ein Ganzes bilden.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem die Nabe (3) des ersten Rads (1) zu dem äußeren Ring (13) des Lagers (6) passt, und der äußere Ring (13) des Lagers (6) fest mit der Nabe (3) verbunden ist, indem beide Seiten des äußeren Rings (13) über die Antriebsscheibe (7) und eine Innenendkappe (14) innerhalb des Lagers (6) gepresst werden, so dass das erste Rad (1), der äußere Ring (13) des Lagers (6), die Antriebsscheibe (7) und die Innenendkappe (14) ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem die zwei Enden der Achse (19) zu den inneren Ringen (12) der Lager (6) passen, und die inneren Ringe (12) fest mit den entsprechenden Enden der Achse (19) verbunden sind, indem beide Seiten der inneren Ringe (12) über Kappen (10) außerhalb der inneren Ringe (12) und Halteringe (16) innerhalb der inneren Ringe (12) gepresst werden, so dass die Achse (19), die inneren Ringe (12), die Kappen (10) und die Halteringe (16) ein Ganzes bilden, wenn der Radsatz fährt.
Radsatz nach einem der Ansprüche 5-14, bei dem Endzähne (8), die umfänglich verteilt sind, auf dem Innenumfang einer Seite der Antriebsscheibe (7) angeordnet sind, und Endzähne (8), die umfänglich verteilt sind, auch an zwei Enden des Torsionsstabs (20) angeordnet sind, und die Endzähne (8) der Antriebsscheibe (7) und die Endzähne (8) des Torsionsstabs (20) in Eingriff und über ein Befestigungselement befestigt sind, so dass sich das erste Rad (1), die Antriebsscheibe (7) und der Torsionsstab (20) synchron um die Mitte der Achse (19) drehen können, wenn der Radsatz fährt.