跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，包括構架本體、設置于構架本體中部的走行輪、基礎制動裝置以及用于驅動走行輪的驅動傳動系統，驅動傳動系統包括：設置于構架本體上的變速箱，變速箱內包括一太陽輪、設置在變速箱的殼體上的內齒圈、以及設置在太陽輪與內齒圈之間的行星輪，且行星輪的行星輪架與用于驅動走行輪行走的驅動軸固連；設置在變速箱上，且輸出軸與太陽輪固連的牽引電機，牽引電機的輸出軸沿構架本體的橫向布置。本實用新型中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架不僅滿足了轉向架輕量化、低能耗的要求，而且還使得在轉向架上安裝抗側滾扭桿成為了可能，為增強目前跨座式單軌車輛轉向架的穩定性提供了基礎。
【專利說明】
跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架
技術領域
[0001]本實用新型涉及單軌車輛制造技術領域，特別涉及一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架。
【背景技術】
[0002]隨著我國新型城鎮化進程的加快，城市人口快速增長，從小城市到大城市，山地城市到平原城市，環境污染嚴重、交通擁堵、能源短缺等問題越發尖銳。傳統的公共交通系統已不能滿足城市綠色、快捷交通發展的需要，解決城市交通問題的根本出路在于發展城市軌道交通。
[0003]跨座式單軌交通是一種典型的城市軌道交通制式，具有地形適應性強、爬坡能力大、轉彎半徑小、土地資源占用少、噪音低、建設周期短、造價低等獨特優勢。在多制式城軌交通中，高架線路運行綜合優勢明顯。獨特的優勢決定該制式有著進一步推廣和廣泛應用的空間。
[0004]隨著社會的進步，節能環保也越來越受到重視，目前國內的跨座式單軌列車的轉向架是2004年從日本引進，至今為止依然停留在20世紀80年代的技術水平上。目前這種跨座式單軌車輛轉向架采用交流異步電機作為驅動裝置，在轉向架的中部橫梁向軌道兩側延伸的部分安裝有電機安裝座，交流異步電機固定設置在電機安裝座上，并且電機的軸線方向與轉向架的縱向平行。
[0005]眾所周知，跨座式單軌車輛走行輪的支承軸軸線與轉向架的橫向平行，因此電機的扭矩至少要經過換向齒輪組和減速齒輪組才能傳遞到走行輪上，因此在電機安裝座的另一側就設置有安裝于構架上的變速箱，該變速箱中包括換向齒輪組和減速齒輪組。
[0006]由于包含的齒輪較多，因此該種變速箱不僅笨重，而且體積較大，占用了大量的轉向架空間，極其不利于其他機構在轉向架上的布置，這導致了該種轉向架出現了整體笨重、能耗很高的問題；同時電機的扭矩需要經過多級才能最終傳遞到走行輪上，傳動效率較低，這進一步加劇了轉向架能耗高的問題。
[0007]因此，如何能夠提供一種符合輕量化、低能耗要求的跨座式單軌車輛轉向架是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，以便能夠使得跨座式單軌車輛的轉向架符合目前的輕量化、低能耗的要求。
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，包括構架本體、設置于所述構架本體中部的走行輪、基礎制動裝置以及用于驅動所述走行輪的驅動傳動系統，其中，所述驅動傳動系統包括:
[0010]設置于所述構架本體上的變速箱，所述變速箱內包括一太陽輪、設置在所述變速箱的殼體上的內齒圈，以及設置在所述太陽輪與所述內齒圈之間的行星輪，且所述行星輪的行星輪架與用于驅動所述走行輪行走的驅動軸固連；
[0011]設置在所述變速箱上，且輸出軸與所述太陽輪固連的牽引電機，所述牽引電機的輸出軸沿所述構架本體的橫向布置。
[0012]優選的，所述牽引電機的輸出軸為齒輪軸，且所述牽引電機的輸出軸伸入所述變速箱內，所述輸出軸端部的齒輪構成所述太陽輪。
[0013]優選的，所述牽引電機為永磁電機。
[0014]優選的，所述構架本體上設置有構架法蘭盤，所述變速箱的輸出端設置有與所述構架法蘭盤適配的第一法蘭盤，輸入端設置有第二法蘭盤，所述牽引電機上設置有與所述第二法蘭盤對應的電機法蘭，所述構架本體、變速箱以及所述牽引電機通過法蘭螺栓固連。
[0015]優選的，相互配合的所述構架法蘭與所述第一法蘭盤上，以及相互配合的所述第二法蘭盤與所述電機法蘭上，還開設有多對絞制孔，且所述絞制孔內穿設有與所述絞制孔自身過盈配合的絞制孔螺栓。
[0016]優選的，所述牽引電機的輸出軸穿出所述牽引電機的尾部形成延長部，且所述基礎制動裝置包括:
[0017]固定設置于所述延長部上的制動盤；
[0018]固定設置在所述牽引電機的外殼上，且用于夾緊所述制動盤的制動夾鉗。
[0019]優選的，所述制動夾鉗為液壓制動夾鉗。
[0020]優選的，沿所述制動盤的周向上，設置有多個同步動作的所述制動夾鉗。
[0021 ]優選的，所述走行輪安裝填充有氮氣的鋼芯橡膠輪胎。
[0022]優選的，還包括設置于所述構架本體的前端和后端的安全輪，所述安全輪安裝實心橡膠輪胎。
[0023]由以上技術方案可以看出，本實用新型所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架中，驅動傳動系統具體包括變速箱和牽引電機，其中變速箱設置在構架本體上，并且變速箱內包括一個太陽輪、設置在變速箱殼體上的內齒圈以及設置在太陽輪與內齒圈之間的行星輪，行星輪的行星輪架與用于驅動走行輪行走的驅動軸固連，牽引電機直接設置在變速箱上，牽引電機的輸出軸沿構架本體的橫向布置且與太陽輪固連。
[0024]實際上本實用新型中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架對現有轉向架中的驅動傳動系統進行了重新布局，牽引電機和變速箱不僅位于構架本體的同一側，而且牽引電機直接安裝在變速箱上，由于電機的輸出軸與構架本體的橫向平行，這就省去了變速箱內的換向齒輪組，電機輸出的扭矩可以直接向變速箱內傳遞，因此變速箱的結構更加簡單，變速箱的尺寸和重量也得以大幅降低；同時本實用新型中的轉向架還省去了用于安裝牽引電機的電機安裝座，因而整個轉向架的結構更加緊湊，重量進一步降低，牽引電機重新布局之后所節省的空間還使得在轉向架上安裝抗側滾扭桿成為了可能，這可以有效增強目前跨座式單軌車輛轉向架的穩定性。
[0025]由此可見，本實用新型中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架不僅滿足了轉向架輕量化、低能耗的要求，而且還使得在轉向架上安裝抗側滾扭桿成為了可能，為增強目前跨座式單軌車輛轉向架的穩定性提供了基礎。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架的俯視示意圖；
[0027]圖2為本實用新型實施例中所公開的驅動傳動系統的原理示意圖；
[0028]圖3為本實用新型實施例中變速箱的內部結構示意圖；
[0029]圖4為本實用新型實施例中所公開的變速箱的第一法蘭盤的結構示意圖；
[0030]圖5為本實用新型實施例中所公開的變速箱的第二法蘭盤的結構示意圖；
[0031]圖6為本實用新型實施例中所公開的構架法蘭盤的結構示意圖；
[0032]圖7為本實用新型實施例中所公開的電機法蘭盤的結構示意圖；
[0033]圖8為本實用新型實施例中所公開的構架與變速箱的安裝結構示意圖；
[0034]圖9為本實用新型實施例中所公開的變速箱與牽引電機的安裝結構示意圖；
[0035]圖10為本實用新型實施例中所公開的基礎制動裝置的安裝結構示意圖。
[0036]其中，I為構架本體，2為走行輪，3為制動盤，4為制動夾鉗，5為變速箱，6為牽引電機，7為延長部，8為輸出軸，9為行星輪，10為太陽輪，11為內齒圈，12為驅動軸，13為行星輪架，14為構架法蘭盤，15為法蘭螺栓，51為第一法蘭盤，511為第一螺栓孔，512為第一絞制孔，52為第二法蘭盤，521為第二螺栓孔，522為第二絞制孔，141為構架螺栓孔，142為構架絞制孔，61為電機法蘭盤，611為電機絞制孔，612為電機螺栓孔。
【具體實施方式】
[0037]本實用新型的核心是提供一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，以便能夠使得跨座式單軌車輛的轉向架符合目前的輕量化、低能耗的要求。
[0038]為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0039]請參考圖1至圖3，圖1為本實用新型實施例中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架的俯視示意圖，圖2為本實用新型實施例中所公開的驅動傳動系統的原理示意圖，圖3為本實用新型實施例中變速箱5的內部結構示意圖。
[0040]在進行具體方案介紹之前，先對本實用新型實施例中即將出現的方位詞進行定義。在本實用新型實施例中，將列車運行的方向定義為轉向架的縱向，在豎直面內，與轉向架縱向垂直的方向為垂向，在水平面內，與轉向架縱向垂直的方向為橫向。
[0041]本實用新型中提供了一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，所謂輪邊驅動，具體是指轉向架中的驅動傳動系統具體設置在走行輪的一邊，或者說是一側，所謂直連，具體是指牽引電機6與變速箱5是直接相連的。具體的，該轉向架包括構架本體1、走行輪2、基礎制動裝置以及驅動傳動系統，構架本體I作為整個轉向架的基礎骨架，為車廂以及各種機構的安裝提供安裝空間和安裝基礎，如圖1中所示，走行輪2設置于構架本體I的中部，本實用新型實施例中的走行輪2具體包括兩對，沿構架本體I的縱向上分布于前端和后端。
[0042]相比于現有技術，本實用新型中所公開的轉向架的核心改進點在于驅動傳動系統上，具體的，請參考圖1至圖3，驅動傳動系統包括變速箱5和牽引電機6，變速箱5作為傳動機構，牽引電機6作為驅動機構，變速箱5固定設置在構架本體I上，更為具體的，變速箱5設置在構架本體I橫向上的一根側梁上，并且變速箱5內包括一個太陽輪10、設置在變速箱5殼體上的內齒圈11以及設置在太陽輪10與內齒圈11之間的行星輪9，與行星輪9相連的行星輪架9與用于驅動走行輪行走的驅動軸12固連，牽引電機6直接連接在變速箱5上，并且牽引電機6的輸出軸8與太陽輪10固連，從而通過牽引電機6帶動變速箱5內的太陽輪10轉動，如圖1和圖2中所示，牽引電機6的輸出軸8沿構架本體I的橫向布置。
[0043]由上述實施例中可以看出，本實用新型中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架對現有轉向架中的驅動傳動系統進行了重新布局，牽引電機6和變速箱5不再分別設置在電機安裝座的兩側，而是位于構架中部橫梁的同一側，并且牽引電機6直接安裝在了變速箱5上。
[0044]由于電機的輸出軸8與構架本體I的橫向平行，因而就省去了變速箱5內的換向齒輪組，電機輸出的扭矩可以直接向變速箱5內傳遞，因此變速箱5的結構更加簡單，變速箱5的尺寸和重量也得以大幅降低；同時本實用新型中的轉向架還省去了用于安裝牽引電機6的電機安裝座，因而整個轉向架的結構更加緊湊，重量進一步降低，牽引電機6重新布局之后所節省的空間還使得在轉向架上安裝抗側滾扭桿成為了可能，這可以有效增強目前跨座式單軌車輛轉向架的穩定性。
[0045]可見，上述實施例中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架不僅滿足了轉向架輕量化、低能耗的要求，而且還使得在轉向架上安裝抗側滾扭桿成為了可能，為增強目前跨座式單軌車輛轉向架的穩定性提供了可靠的基礎。
[0046]不難理解的是，變速箱5可以設置有輸入軸，輸入軸與變速箱5內部的太陽輪10固定連接，電機的輸出軸8再通過聯軸節與變速箱5的輸入軸相連。但是該種方式需要另外設置聯軸節，連接形式較為復雜，占用構架本體的安裝空間較多，不利于其他構件在轉向架上的布置；因此，本領域技術人員可能想到的變通是，直接將牽引電機的輸出軸8設置為錐度軸，太陽輪10設置為帶錐度內孔的齒輪套，輸出軸8與齒輪套通過錐度連接，通過加熱后過盈配合。但是該種方式需要將齒輪套安裝于電機的輸出軸8的外端，需要較大的齒根圓直徑和更多的齒數，并且變速箱5的速比較大，因此該種變速箱5的尺寸和重量較大，對轉向架整體實現輕量化會帶來不利影響。
[0047]為此本實用新型實施例中提供了一種優選的方式，在本實施例中，牽引電機6的輸出軸8為齒輪軸，如圖2中所示，牽引電機6的輸出軸8伸入到變速箱5內，并且牽引電機6的輸出軸8端部的齒輪構成上述實施例中的太陽輪10。該種方式省去了變速箱5的輸入軸，電機的輸出軸8與變速箱5的輸入軸合二為一，并且太陽輪10直接加工在了電機的輸出軸8上，無需重新在電機的輸出軸8上套裝太陽輪10，有效減小了太陽輪10的尺寸，從而使得變速箱5的整體尺寸更小，重量更輕;電機的扭矩直接傳遞至變速箱5內，減少了中間環節的損失，傳動效率更高，因而節能效果也更加明顯。
[0048]更進一步的，本實施例中還對牽引電機6進行了改進，本實施例中牽引電機6具體采用永磁電機，而且在構架本體I的橫向上，永磁電機以及變速箱5優選的為扁平結構，以便盡量減小橫向空間上的占用。
[0049]永磁電機取消了磁力繞組，用永磁體取代，磁場穩定性，這就提高了電機可靠性。同時，由于永磁電機的磁場是由永磁體產生的，從而避免通過勵磁電流來產生磁場而導致的勵磁損耗(銅耗)；普通交流異步電機在運作的時候首先需要勵磁才能開始運轉，在啟動的時候是最耗電能的，因而普通的交流異步電機需要消耗大量的勵磁電流。而永磁電機徹底去掉了勵磁線圈，運行起初不用耗大量的電能先去勵磁，直接靠它本身的永磁體就能很快而且節能的啟動，由于去掉了勵磁線圈，在運行中也會省去轉動時的它所要消耗的那部分電能，因而節能效果明顯。
[0050]相比于交流異步電機而言，永磁電機的重量也大大減輕，據實際測算，相比于交流異步電機而言，同功率容量的永磁電機體積、重量、以及所用生產材料可減少30%，這不僅實現了跨座式車輛轉向架輕量化和節能化的目的，而且還使得轉向架的生產成本得以降低。
[0051]本實用新型實施例中，變速箱5與構架本體1、牽引電機6與變速箱5之間均通過法蘭盤結構安裝，如圖4至圖9中所示，具體的，構架本體I上設置有構架法蘭盤14，變速箱5的輸出端設置有與構架法蘭盤14適配的第一法蘭盤51，變速箱5的輸入端上還設置有第二法蘭盤52，牽引電機6上設置有與第二法蘭盤52適配的電機法蘭盤61，構架本體1、變速箱5以及牽引電機6通過法蘭螺栓15固定連接。
[0052]鑒于牽引電機6的輸出軸8為齒輪軸，輸出軸8需要保證與牽引電機6本身的軸心和變速箱5軸心對正，所以需要的變速箱5和牽引電機6的安裝位置精度較高，單獨的法蘭螺栓15定位依然存在著定位精度較低的問題，因此，在本實施例中，相互配合的構架法蘭與第一法蘭盤51上，以及相互配合的第二法蘭盤52與電機法蘭上，還開設有多對絞制孔，且每一對絞制孔內穿設有與絞制孔自身過盈配合的絞制孔螺栓，絞制孔螺栓上的定位銷部分將有效保證變速箱5在構架本體I上，以及牽引電機6在變速箱5上的安裝精度。
[0053]如圖4至圖7中所示，第一法蘭盤51上設置有第一螺栓孔511和第一絞制孔512，第二法蘭盤52上設置有第二螺栓孔521和第二絞制孔522，在構架法蘭盤14上設置有構架螺栓孔141和構架絞制孔142，在電機法蘭盤61上設置有電機絞制孔611和電機螺栓孔612。
[0054]目前的跨座式單軌車輛轉向架中，基礎制動裝置通常被安裝在齒輪箱的輸出軸位置，通過制動齒輪箱的輸出軸來間接實現對走行輪2的制動;還有一些轉向架制動盤3安裝于走行輪2裝置的驅動軸12上，此時，基礎制動裝置安裝于構架，需要占用構架本體I較大的安裝空間，不利于其他機構在構架本體I上的安裝。
[0055]為此本實用新型實施例中提供了一種優選的安裝方式，在本實施例中，牽引電機6的輸出軸8穿出牽引電機6的尾部形成了延長部7，如圖2和圖10中所示，并且基礎制動裝置具體包括固定設置在延長部7上的制動盤3，和固定設置在牽引電機6的外殼上，且用于夾緊所述制動盤3的制動夾鉗4。
[0056]制動夾鉗4吊掛于牽引電機6外殼的外壁，制動盤3連接于牽引電機6的輸出軸8的延長部7，即整個基礎制動裝置連接于牽引電機6的尾部。車輛制動時，制動夾鉗4的兩個閘片緊壓制動盤3側面，通過摩擦產生制動力，該制動力使牽引電機6的輸出軸8的轉速減小至合適轉速，將跨座式單軌列車的動能轉變成熱能消散于空氣中，實現跨座式單軌列車的制動。顯然，本實施例中將制動盤3安裝于牽引電機6尾端的延長部7，解決了傳統安裝方式占用構架本體I橫向空間較多的問題。
[0057]制動鉗采用氣動或液動均可，本實用新型實施例中優選的推薦采用液壓制動盤3來對車輛進行制動，以去除轉向架上所設置的氣缸，從而進一步降低轉向架重量，減小轉向架的尺寸。
[0058]車輛在制動過程中，穩定性是需要重點保證的，為此本實施例中在制動盤3的周向上，設置有多個同步動作的制動夾鉗4，以便保證制動盤3在周向上的受力均衡，避免制動過程中制動盤3因單點受力而出現抖動。
[0059]如圖1中所示，本實用新型實施例中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，走行輪2上均安裝填充有氮氣的鋼芯橡膠輪胎，該種輪胎不僅可以起到一系減振彈簧的效果，而且其走形過程所帶來的噪音很小，大大提高了單軌車輛運行時的靜音效果。
[0060]走行輪2通過懸臂軸固定在構架本體I上，方便輪胎的更換，為了進一步提高車輛運行時的安全性，本實施例中還包括設置在構架本體I前端和后端的安全輪，并且安全輪安裝有實心橡膠輪胎。
[0061]如圖1中所示，安全輪可以在走行輪2發生漏氣或者爆胎時有效支撐整個轉向架，避免轉向架失穩，從而提高車輛運行時的安全性。
[0062]在每個走行輪2內還可以配有由壓力開關和集流環組成的內壓檢測裝置，這可以使駕駛者在輪胎降壓時，檢測到輪胎漏氣的情況。
[0063]請參考圖1，本實用新型實施例中所公開的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架中央懸掛裝置為無搖枕設計，通過空氣彈簧直接支撐車體，以達到輕量化的目的。
[0064]以上對本實用新型所提供的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，包括構架本體(1)、設置于所述構架本體(I)中部的走行輪(2)、基礎制動裝置以及用于驅動所述走行輪(2)的驅動傳動系統，其特征在于，所述驅動傳動系統包括: 設置于所述構架本體(I)上的變速箱(5)，所述變速箱(5)內包括一太陽輪(10)、設置在所述變速箱(5)的殼體上的內齒圈(11)、以及設置在所述太陽輪(10)與所述內齒圈(11)之間的行星輪(9)，且所述行星輪(9)的行星輪架(13)與用于驅動所述走行輪行走的驅動軸(12)固連; 設置在所述變速箱(5)上，且輸出軸(8)與所述太陽輪(10)固連的牽引電機(6)，所述牽引電機(6)的輸出軸(8)沿所述構架本體(I)的橫向布置。2.根據權利要求1所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述牽引電機(6)的輸出軸(8)為齒輪軸，且所述牽引電機(6)的輸出軸(8)伸入所述變速箱(5)內，所述輸出軸(8)端部的齒輪構成所述太陽輪(10)。3.根據權利要求1所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述牽引電機(6)為永磁電機。4.根據權利要求1-3任意一項所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述構架本體(I)上設置有構架法蘭盤(14)，所述變速箱(5)的輸出端設置有與所述構架法蘭盤(14)適配的第一法蘭盤(51)，輸入端設置有第二法蘭盤，所述牽引電機(6)上設置有與所述第二法蘭盤對應的電機法蘭盤(61)，所述構架本體(I)、變速箱(5)以及所述牽引電機(6)通過法蘭螺栓(15)固連。5.根據權利要求4所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，相互配合的所述構架法蘭盤(14)與所述第一法蘭盤(51)上，以及相互配合的所述第二法蘭盤(52)與所述電機法蘭盤(61)上，還開設有多對絞制孔，且所述絞制孔內穿設有與所述絞制孔自身過盈配合的絞制孔螺栓。6.根據權利要求1所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述牽引電機(6)的輸出軸(8)穿出所述牽引電機(6)的尾部形成延長部(7)，且所述基礎制動裝置包括: 固定設置于所述延長部(7)上的制動盤(3); 固定設置在所述牽引電機(6)的外殼上，且用于夾緊所述制動盤(3)的制動夾鉗(4)。7.根據權利要求6所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述制動夾鑰' (4)為液壓制動夾鑰'。8.根據權利要求6所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，沿所述制動盤(3)的周向上，設置有多個同步動作的所述制動夾鉗(4)。9.根據權利要求1所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，所述走行輪(2)安裝填充有氮氣的鋼芯橡膠輪胎。10.根據權利要求9所述的跨座式單軌車輛輪邊驅動直連轉向架，其特征在于，還包括設置于所述構架本體(I)的前端和后端的安全輪，所述安全輪安裝實心橡膠輪胎。
【文檔編號】B61C13/08GK205469090SQ201521142771
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】張洋, 楊百嶺, 丁治雨, 伯均華, 呂紅, 王舜, 寇文娟, 趙鵬
【申請人】重慶長客軌道車輛有限公司