CN103832440A - 一种低地板列车转向架驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低地板列车转向架驱动系统，包括构架，在构架的两端通过一系悬挂分别悬挂有驱动组件；驱动组件包括第一驱动组件、第二驱动组件及横向耦合机构，横向耦合机构包括一端由驱动装置驱动另一端输送动力至传动装置上且连接在第一驱动组件和第二驱动组件之间的耦合轴；耦合轴相对于第一独立轮和第二独立轮的轴线靠内设置；在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间固定有套在耦合轴上的连接套，在第二传动齿轮箱上安装有风缸。本发明解决了轮组在直线上不能对中、轮缘偏磨以及曲线运行时导向能力不足、噪音偏大的技术问题。

Description

一种低地板列车转向架驱动系统

技术领域

本发明涉及列车转向架，特别是低地板有轨电车转向架。

背景技术

100%低地板现代有轨电车采用无弓受流、超级电容等尖端技术，地板距轨面约38厘米，无需站台，最大运量是公交车的6至8倍。车辆可采用蓄电池和超级电容并联混合动力，提供全线无触网方案，爬坡能力强，最小转弯半径约20米，城市现有道路即可铺设线路，绿色环保、低噪音，是当今世界最先进的城市交通系统之一。

100%低地板现代有轨电车包含了转向架及车体，对于100%低地板现代有轨电车来说，要实现低地板的目的，转向架的设计非常的重要，针对不同的要求也存在着许多不同的结构。如在申请号为201010520644.5公开日为2011年2月23日的专利文献中公开了一种100%低地板轻轨车独立轮动力转向架，并具体公开了其包括构架、轴桥组成、一系弹簧、二系弹簧、二系垂向、横向减振器、双拉杆牵引机构、弹性架悬电机纵向驱动机构、液压制动单元，构架侧梁为向外凸出的悬臂式，两根短轴通过轴承单元支撑各自分别连接一个弹性车轮，车轴由两根短轴组成，转向架同一侧的两个车轮固定在电机驱动轴上，电机与两个齿轮箱联接；制动系统与牵引电机集成为一体，四个二系垂向减振器设在构架的四角上；二系横向减振装置设在构架的两端位置；平行双拉杆牵引系统设在构架的内侧。上述结构采用高强度焊接构架及独立轮轴桥组成，结构合理一系弹簧和二系弹簧，最佳的二系垂向和横向减振器，并采用内牵引的平行双拉杆牵引装置和弹性架悬电机纵向驱动，采用与牵引电机集成化的液压制动单元，真正实现了车体100%低地板要求。该转向架采用的是纵向耦合传动的技术，只有一侧的独立轮具有驱动动力，而另一侧属于被动旋转，较难保证两侧的独立轮同步旋转，因此，列车在运行中会因驱动力不平衡而难以保证列车运行的平稳性，难以保证轮组在直线上的对中性，容易出现轮缘偏磨的现象；另外，上述结构虽然采用了短轴独立轮结构，且采用了轴桥组成，但轴桥组成在垂直方向基本位于短轴下方，当轻轨车沿着曲线运行时，轴桥组成与独立轮基本同时发生角度变化，独立轮的导向能力较差，转向架的转向自由性欠佳，运行的噪音偏大。

在现有技术中也有将两侧轮通过轴连接的转向架，如在申请号为201310265642.X公开日为2013年11月6日的专利文献中公开了100%低地板轻轨车刚性轮对单电机同轴两轮驱动机构，该驱动机构由构架、轮对及驱动装置组成，轮对有车轮和连接在两侧车轮上的旋转轴组成，驱动装置驱动旋转轴旋转，从而带动轮对旋转，该结构的车轮和旋转轴同轴，当轻轨车沿着曲线运行时，独立轮的导向能力较差，转向架的转向自由性欠佳，运行的噪音偏大。在文献号为US20100132586A1的专利文献中也公开了类似的结构。

在申请号为200710007908.5公开日为2007年8月8日的专利文献中公开了一种用于低高度底盘轨道车辆的车轴、悬挂装置及轨道车辆，并具体公开了该轨道车辆包括车体及转向架，其中转向架包括构架及悬挂在构架两端的轮总成，所述的轮总成主要由轴箱、独立轮、横向部件组成，轴箱通过一系悬挂连接在构架上，独立轮安装在轴向上，横向部件连接在左右两轴箱之间，该转向架虽然采用了独立轮结构，且采用了横向部件，但横向部件在垂直方向基本位于短轴下方，当轻轨车沿着曲线运行时，轴桥组成与独立轮基本同时发生角度变化，独立轮的导向能力较差，转向架的转向自由性欠佳，运行的噪音偏大。在文献号为EP2551166A1、US8381659B2、US20130333590A1的专利文献中也公开了类似的结构，这些转向架的基本结构是采用纵向耦合传动，通过基本位于独立轮下方的横向部件连接轴箱，当轻轨车沿着曲线运行时，轴桥组成与独立轮基本同时发生角度变化，独立轮的导向能力较差，转向架的转向自由性欠佳，运行的噪音偏大。

在申请号为201320379293.X公开日为2014年1月1日的专利文献中公开了一种横向耦合传动的转向架，该转向架主要由构架、轮对、横向耦合机构及驱动机构组成，车轮通过传动轴连接形成所述的轮对，横向耦合机构包括传动轴，驱动机构驱动一侧的车轮旋转，并同时通过横向耦合机构带动另一侧的车轮旋转，该结构的车轮和旋转轴同轴，当轻轨车沿着曲线运行时，独立轮的导向能力较差，转向架的转向自由性欠佳，运行的噪音偏大。而如果将旋转轴简单的直接去掉，两侧的车轮将会分离，同时齿轮箱及轴箱也会分离，转向架将无法正常的工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种低地板列车转向架驱动系统，利用本发明的结构，解决了轮组在直线上不能对中、轮缘偏磨以及曲线运行时导向能力不足、噪音偏大的技术问题。

为解决上述技术问题，一种低地板列车转向架驱动系统，包括构架，在构架的两端通过一系悬挂分别悬挂有驱动组件；所述的驱动组件包括第一驱动组件、第二驱动组件及横向耦合机构，第一驱动组件和第二驱动组件分别位于构架的两侧，横向耦合机构连接在第一驱动组件和第二驱动组件之间；所述的第一驱动组件包括第一传动齿轮箱、第一独立轮及驱动装置，第一传动齿轮箱通过一系悬挂设在构架上，第一独立轮通过轴承安装在第一传动齿轮箱上，驱动装置驱动第一独立轮旋转；所述的第二驱动组件包括第二传动齿轮箱、第二独立轮及传动装置，第二传动齿轮箱通过一系悬挂设在构架上，第二独立轮通过轴承安装在第二传动齿轮箱上；传动机构接收横向耦合的动力并带动第二独立轮旋转；所述的横向耦合机构包括一端由驱动装置驱动另一端输送动力至传动装置上且连接在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间的耦合轴；所述的耦合轴相对于第一独立轮和第二独立轮的轴线靠内设置；在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间固定有套在耦合轴上的连接套；在第二传动齿轮箱上安装有风缸。

上述结构，采用独立轮结构，利用横向耦合机构实现左右两侧独立轮动力的传递，且在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间固定有套在耦合轴上的连接套，通过连接套将第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱连接起来，同时，该结构的驱动系统的驱动装置、齿轮箱、轴向为一体结构，其结构紧凑，驱动组件又是通过一系悬挂吊挂在构架上，当列车沿着曲线运行时，独立轮的导向能力好，运行的噪音小。另外，将连接套套在耦合轴上，能起到保护耦合轴的作用，同时，还能提高安全性能。当在一侧安装了驱动装置后，会使整个转向架的左右平衡性能差，为了解决这一技术问题，则在与驱动装置相对的一侧安装风缸，这样，不仅能平衡转向架左右重量，而且可实现对空气弹簧进行供气的目的。

进一步的，在第一传动齿轮箱的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第一凸台，在第二传动齿轮箱的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第二凸台；在连接套的两端设有法兰盘，连接套一端的法兰盘与第一凸台通过螺栓连接，连接套另一端的法兰盘与第二凸台通过螺栓连接。通过设置凸台及法兰盘连接连接套，连接套的连接方便、牢固，同时能保证齿轮箱及连接套的强度。

进一步的，所述的连接套包括上盖及下盖，以便于安装及维修耦合轴。

进一步的，所述的驱动装置包括驱动电机、主动齿轮、减速齿轮及第一传动齿轮，驱动电机横向的固定在第一传动齿轮箱上，驱动电机的输出轴轴线与第一独立轮轴线平行，所述的主动齿轮、减速齿轮及第一传动齿轮设在第一传动齿轮箱内，主动齿轮安装在驱动电机的输出轴上，减速齿轮位于主动齿轮和第一传动齿轮之间，第一传动齿轮与第一独立轮相连接，主动齿轮与减速齿轮相啮合，减速齿轮与第一传动齿轮相啮合；所述的传动装置包括设在第二传动齿轮箱且与第二独立轮相连接的第二传动齿轮；所述的横向耦合机构还包括设在耦合轴上且位于第一传动齿轮箱内的第一耦合齿轮和设在耦合轴上且位于第二传动齿轮箱内的第二耦合齿轮，第一耦合齿轮与第一传动齿轮相啮合，第二耦合齿轮与第二传动齿轮相啮合。上述结构，驱动电机横向安装，则可减少和简化齿轮箱中的齿轮数量及结构，因此，该结构的驱动装置结构简单，成本低。

进一步的，在风缸上安装有制动器座，制动器座上连接有制动器，制动器相对于构架对角分布；驱动电机相对于构架对角分布。

进一步的，在第一传动齿轮箱和构架之间设有两个平行布置的连杆，在第二传动齿轮箱和构架之间设有两个平行布置的连杆。所述的连杆和一系悬挂实现对齿轮箱的定位和固定，使得齿轮箱的定位好；另外，驱动电机偏置引起的力矩及转向架工作时的倾覆力矩由上下布置的两根连杆抵消，因此，两平行设置的连杆对转向架的运行平稳性起到较为重要的作用。

进一步 ，在安装有风缸的传动齿轮箱端部具有由内向外的腔体，在腔体内设有筋板。这样，不仅能减轻构架的重量，而且能提高构架的强度。

附图说明

图1为本发明低地板列车转向架的立体图。

图2为本发明低地板列车转向架去掉构架后的示意图。

图3为本发明低地板列车转向架构架结构示意图。

图4为驱动组件的立体图。

图5为驱动组件去掉齿轮箱上盖的结构示意图。

图6为驱动组件去掉齿轮箱上盖的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示， 低地板列车转向架包括构架1、驱动组件2、制动器3、一系悬挂4、二系悬挂5、垂向减振器6、横向减振器7、牵引装置8、横向止挡9。低地板列车转向架驱动系统包括构架1及驱动组件2。

如图3所示，所述构架包括平行相对设置的侧梁11、连接并穿过侧梁的两根横梁12；侧梁中部向下弯曲，这样，不仅能节省材料，而且能够实现基本等强度的设计，在纵向方向上，两横梁位于侧梁的中部，侧梁为箱型结构，其不仅能保证构架的强度，而且能减轻构架的重量，所述横梁12可以加强构架的整体结构强度。位于两根侧梁11外侧设置有连接到横梁12上的空气弹簧安装座13，所述横梁12为管状结构；所述空气弹簧安装座13呈梯形，其顶部为平面131形成用于安装二系悬挂5的平台，所述平台的两侧为斜面132，空气弹簧安装座13的中部外侧向外突出。所述的二系悬挂为空气弹簧。在横梁12上位于侧梁11的外侧分别设有垂向减振器安装座14及防脱离装置安装座15，垂向减振器安装座14对角布置，防脱离装置安装座15对角布置。

所述的驱动组件2包括第一驱动组件21、第二驱动组件22及横向耦合机构23，第一驱动组件21和第二驱动组件22分别位于构架的两侧，横向耦合机构23连接在第一驱动组件21和第二驱动组件22之间。

如图4所示，所述的第一驱动组件21包括第一传动齿轮箱211、第一独立轮212及驱动装置。第一传动齿轮箱211包括上盖及下盖，上盖和下盖通过螺栓连接，在第一传动齿轮箱211的后端部外侧设有连接盘2111，连接盘2111与第一齿轮箱之间设有筋板2212，筋板的外表面为弧形，以来可增强连接盘2111与第一齿轮箱之间的连接强度，另一方面使得驱动组件外观美观、不易于产生应力集中，强度更好；在第一传动齿轮箱211的前端设有连杆座2112。第一齿轮箱211通过一系悬挂4悬挂在侧梁的端部，所述的一系悬挂为橡胶弹簧。如图5和图6所示，所述的驱动装置包括驱动电机2131、主动齿轮2132、减速齿轮2133及第一传动齿轮2134，驱动电机2131横向固定在第一传动齿轮箱211的连接盘上，驱动电机2131的输出轴轴线与第一独立轮212轴线平行，所述的主动齿轮2132、减速齿轮2133及第一传动齿轮2134设在第一传动齿轮箱211内，主动齿轮2132安装在驱动电机的输出轴上，减速齿轮2133位于主动齿轮2132和第一传动齿轮2134之间，在第一齿轮箱211上通过轴承安装有第一独立轴，第一传动齿轮2134安装在第一独立轴上，主动齿轮2132与减速齿轮2133相啮合，减速齿轮2133与第一传动齿轮2134相啮合；第一独立轮212安装在第一独立轴上。在本实施方式中，驱动电机为对角布置。

所述的第二驱动组件22包括第二传动齿轮箱221、第二独立轮222及传动装置。第二传动齿轮箱221包括上盖及下盖，上盖和下盖通过螺栓连接，在第二传动齿轮箱221的后端部外侧设有连接盘，连接盘与第二齿轮箱之间设有筋板，筋板的外表面为弧形，以来可增强连接盘与第二齿轮箱之间的连接强度，另一方便使得驱动组件外观美观、不易于产生应力集中，强度更好；在第二传动齿轮箱221的前端设有连杆座2112。第二齿轮箱221通过一系悬挂4悬挂在侧梁的端部，一系悬挂为橡胶弹簧。所述的传动装置包括设在第二传动齿轮箱221的第二传动齿轮2231，在第二传动齿轮箱221上安装有第二独立轴，第二独立轮222安装在第二独立轴上。在第二传动齿轮箱上的连接盘上安装有横向方向与驱动电机位置对应的风缸10，当在一侧安装了驱动电机后，会使整个转向架的左右重量不均衡，为了解决这一技术问题，则在与驱动电机相对的一侧安装风缸，这样，不仅能平衡转向架，而且可实现对空气弹簧进行供气的目的，且供气的行程也较短，气体泄露少，对气体的利用率大。如图2所示，在安装有风缸的传动齿轮箱端部具有由内向外的腔体2211，在腔体2211内设有筋板2212。这样，不仅能减轻构架的重量，而且能提高构架的强度。在风缸上安装有制动器座，制动器座上连接有制动器3，制动器相对于构架对角分布。

所述的横向耦合机构23包括耦合轴231、设在耦合轴上且位于第一传动齿轮箱内的第一耦合齿轮232和设在耦合轴上且位于第二传动齿轮箱内的第二耦合齿轮233，第一耦合齿轮232与第一传动齿轮2134相啮合，第二耦合齿轮233与第二传动齿轮2231相啮合。所述的耦合轴231相对于第一独立轮和第二独立轮的轴线靠内设置；在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间固定有套在耦合轴上的连接套234，所述的连接套包括上盖及下盖，以便于安装、拆卸、维修耦合轴。在第一传动齿轮箱211的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第一凸台，在第二传动齿轮箱221的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第二凸台；在连接套234的两端设有法兰盘，连接套一端的法兰盘与第一凸台通过螺栓连接，连接套另一端的法兰盘与第二凸台通过螺栓连接。通过设置凸台及法连盘连接连接套，连接套的连接方便、牢固，同时能保证齿轮箱机连接套的强度。

在第一传动齿轮箱的连杆座2112上通过关节设有两个平行布置的连杆24，在第二传动齿轮箱的连杆座上通过关节设有两个平行布置的连杆24，连杆24的另一端通过关节与构架的侧梁连接，且伸入到侧梁内。

在本实施方式中，采用独立轮结构，利用横向耦合机构23实现左右两侧独立轮动力的传递，且在第一传动齿轮箱211和第二传动齿轮箱221之间固定有套在耦合轴上的连接套234，通过连接套234将第一传动齿轮箱211和第二传动齿轮箱221连接起来，同时，该结构的驱动系统的驱动装置、齿轮箱、轴箱为一体结构，其结构紧凑，驱动组件又是通过一系悬挂吊挂在构架上，当列车沿着曲线运行时，独立轮的导向能力好，转向架的转向自由性较好，运行的噪音小。另外，将连接套234套在耦合轴上，能起到保护耦合轴的作用，同时，还能提高安全性能。所述的连杆24和一系悬挂4实现对齿轮箱的定位和固定，使得齿轮箱的定位好；另外，驱动电机偏置引起的力矩及转向架工作时的倾覆力矩由上下布置的两根连杆抵消，因此，两平行设置的连杆对转向架的运行平稳性起到较为重要的作用，还起到了将驱动组件的力传递到构架上的作用。

所述的垂向减振器6下端铰接在垂向减振器安装座14上，垂向减振器6的上端连接在车体上，起到垂向减振的作用。所述的横向减振器7连接在构架和车体之间，起到横向减振的作用。所述的牵引装置8为牵引杆，牵引杆负责将动力传递到车体上。所述的横向止挡9设在侧梁的内侧壁上，当其与车体配合时，对车体的横向移动位置之间限制作用。在防脱离装置安装座15上铰接有防脱离装置，所述的防脱离装置包括上连接杆91和下连接杆92，上连接杆和下连接杆通过螺纹连接，以便于调节防脱离装置的长度，上连接杆91的上端铰接在车体上，下连接杆的下端铰接在防脱离装置安装座15上，通过该结构能限制车体的侧偏角度，从而提高了列车运行的平稳性。

Claims (7)

1.一种低地板列车转向架驱动系统，包括构架，在构架的两端通过一系悬挂分别悬挂有驱动组件；

所述的驱动组件包括第一驱动组件、第二驱动组件及横向耦合机构，第一驱动组件和第二驱动组件分别位于构架的两侧，横向耦合机构连接在第一驱动组件和第二驱动组件之间；

所述的第一驱动组件包括第一传动齿轮箱、第一独立轮及驱动装置，第一传动齿轮箱通过一系悬挂设在构架上，第一独立轮通过轴承安装在第一传动齿轮箱上，驱动装置驱动第一独立轮旋转；

所述的第二驱动组件包括第二传动齿轮箱、第二独立轮及传动装置，第二传动齿轮箱通过一系悬挂设在构架上，第二独立轮通过轴承安装在第二传动齿轮箱上；传动机构接收横向耦合的动力并带动第二独立轮旋转；

所述的横向耦合机构包括一端由驱动装置驱动另一端输送动力至传动装置上且连接在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间的耦合轴；

其特征在于：所述的耦合轴相对于第一独立轮和第二独立轮的轴线靠内设置；在第一传动齿轮箱和第二传动齿轮箱之间固定有套在耦合轴上的连接套；在第二传动齿轮箱上安装有风缸。

2.根据权利要求1所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：在第一传动齿轮箱的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第一凸台，在第二传动齿轮箱的内侧壁上设有与耦合轴同轴的第二凸台；在连接套的两端设有法兰盘，连接套一端的法兰盘与第一凸台通过螺栓连接，连接套另一端的法兰盘与第二凸台通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：所述的连接套包括上盖及下盖。

4.根据权利要求1所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：所述的驱动装置包括驱动电机、主动齿轮、减速齿轮及第一传动齿轮，驱动电机横向的固定在第一传动齿轮箱上，驱动电机的输出轴轴线与第一独立轮轴线平行，所述的主动齿轮、减速齿轮及第一传动齿轮设在第一传动齿轮箱内，主动齿轮安装在驱动电机的输出轴上，减速齿轮位于主动齿轮和第一传动齿轮之间，第一传动齿轮与第一独立轮相连接，主动齿轮与减速齿轮相啮合，减速齿轮与第一传动齿轮相啮合；所述的传动装置包括设在第二传动齿轮箱且与第二独立轮相连接的第二传动齿轮；所述的横向耦合机构还包括设在耦合轴上且位于第一传动齿轮箱内的第一耦合齿轮和设在耦合轴上且位于第二传动齿轮箱内的第二耦合齿轮，第一耦合齿轮与第一传动齿轮相啮合，第二耦合齿轮与第二传动齿轮相啮合。

5.根据权利要求5所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：在风缸上安装有制动器座，制动器座上连接有制动器，制动器相对于构架对角分布；驱动电机相对于构架对角分布。

6.根据权利要求1所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：在第一传动齿轮箱和构架之间设有两个平行布置的连杆，在第二传动齿轮箱和构架之间设有两个平行布置的连杆。

7.根据权利要求5所述的低地板列车转向架驱动系统，其特征在于：在安装有风缸的传动齿轮箱端部具有由内向外的腔体，在腔体内设有筋板。

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