CN104943707B - 跨座式单轨列车及其转向架 - Google Patents

跨座式单轨列车及其转向架 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨座式单轨列车及其转向架，所述转向架包括构架，所述构架的中部安装走行***，且所述构架还安装用于驱动所述走行***的驱动装置，所述驱动装置包括齿轮箱和牵引电机；所述齿轮箱和所述牵引电机纵向设置于所述转向架的两侧，所述齿轮箱的输入轴纵向连接于所述牵引电机，且所述齿轮箱设有锥齿轮，以使其输出轴能够横向连接并纵向驱动所述走行***，从而满足跨座式单轨列车的要求。

Description

跨座式单轨列车及其转向架
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种跨座式单轨列车及其转向架。
背景技术
随着城市的快速发展，交通拥堵问题日益严重。现有地铁、公交等公共交通***不能完全解决当前城市交通拥堵问题，而且未充分利用城市空间。另外，现有的公共交通队环境影响严重，比如，地铁施工与运营过程中均会造成噪声污染、水污染等，而且建设周期长。同时，公交***会产生大量的温室气体，降低城市的空气质量。
跨座式单轨交通可以解决上述公共交通***的缺点。跨座式单轨交通是一种全线高架的轨道交通***，可以利用普通道路之上的空间，因此，可以有效缓解交通拥堵的问题。同时，单轨列车由于使用橡胶轮胎和特殊转向架，对于陡坡、急弯适应性强，对地形无严格要求。另外，单轨列车***由于采用电力牵引，列车运行中无排气污染，有利于保护城市环境。因此，单轨列车具有有效利用城市空间、运行安全、适应地形能力强、环境效用优越、速度快、施工简便等优点。
一般轨道列车转向架驱动装置主要包括牵引电机、齿轮箱。驱动装置的主要作用是将电机输出的功率有效地传递至走行***，并最终生成轮轨间黏着力驱动列车沿着钢轨运动。
目前，传统轨道列车转向架的走行***设置于转向架的两侧，转向架驱动装置横向布置，而跨座式单轨列车的走行***设置于转向架的中间位置，该走行***所占的横向空间较大，占用了驱动装置的横向位置，因此，传统轨道列车的驱动装置不能满足跨座式单轨列车的要求。
鉴于上述结构存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种驱动装置适合跨座式单轨列车要求的转向架。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种跨座式单轨列车转向架。该转向架的驱动装置纵向设置，满足了跨座式单轨列车的空间布置要求，且该驱动装置中的齿轮箱设有锥齿轮，使驱动装置能够横向连接并纵向驱动走行***，从而满足跨座式单轨列车的要求。在此基础上，本发明还提供了一种设有所述转向架的跨座式单轨列车。
本发明所提供的跨座式单轨列车的转向架包括构架，所述构架的中部安装走行***，且所述构架还安装用于驱动所述走行***的驱动装置，所述驱动装置包括齿轮箱和牵引电机；所述齿轮箱和所述牵引电机纵向设置于所述转向架的两侧，所述齿轮箱的输入轴纵向连接于所述牵引电机，且所述齿轮箱设有锥齿轮，以使其输出轴能够横向连接并纵向驱动所述走行***。
由于上述跨座式单轨列车的走行***设置于转向架的中间位置，所占的横向空间较大。而驱动装置沿列车行走的方向纵向布置，无需占用有限的横向空间，满足了跨座式单轨列车的空间布置要求，而且通过锥齿轮的设置使得纵向布置的驱动装置依然能够横向连接并纵向驱动走行***，满足跨座式单轨列车的要求。
可选地，所述齿轮箱的任一传动轴穿过所述齿轮箱箱体延伸至所述齿轮箱箱体外部形成延长部；
所述转向架还包括相配合的制动盘和制动夹钳，所述制动盘安装于所述延长部。
可选地，所述齿轮箱箱体外壁设置制动夹钳法兰，所述制动夹钳安装于所述制动夹钳法兰。
可选地，所述齿轮箱具有齿轮箱法兰盘，所述构架具有构架法兰盘；所述齿轮箱法兰盘和所述构架法兰盘设有位置对应的螺栓孔，以通过法兰螺栓连接，且二者均设有沿盘面向外延伸的突出部，二者的所述突出部相贴合且设有位置对应的绞制孔，以通过铰制孔螺栓连接。
可选地，所述构架设有安装所述牵引电机的电机安装座，所述牵引电机的四角均设有安装脚；
所述电机安装座的两端均设有沿横向延伸的翻边，所述安装脚置于所述电机安装座并抵触于所述翻边，且通过紧固螺栓固定。
可选地，所述电机安装座的两侧设有台阶，所述电机安装座的上端面和台阶面之间的台阶侧壁构成构架基准面；所述安装脚置于所述上端面，并所述安装脚的安装脚基准面与所述构架基准面对齐。
可选地，所述电机安装座一体成型于所述构架。
可选地，所述牵引电机和所述齿轮箱通过纵向设置的联轴节连接，所述联轴节包括相配套的两个半联轴节，一所述半联轴节的一端与牵引电机输出轴连接，另一所述半联轴节的一端与所述齿轮箱的输入轴连接；且两所述半联轴节的另一端通过挠性块连接，以使两所述半联轴节具有预定的浮动量。
本发明还提供了一种跨座式单轨列车，包括车体和位于车体底部的转向架；所述转向架为以上任一项所述的转向架。由于上述转向架具有上述技术效果，具有该转向架的跨座式单轨列车也具有相同的技术效果。
附图说明
图1为本发明所提供的跨座式单轨列车转向架一种具体实施例的结构示意图；
图2为图1中转向架驱动装置与基础制动装置的原理图；
图3为图1中转向架的齿轮箱与构架的连接示意图；
图4为图1中转向架的构架法兰盘结构示意图；
图5为图1中转向架的牵引电机与构架横向连接示意图；
图6为图1中转向架的牵引电机与构架纵向连接示意图；
图7为图5中Ⅰ部分的局部放大图；
图8为图1中转向架齿轮箱和牵引电机分别与两个半联轴节连接的原理图；
图1-8中：
牵引电机1、齿轮箱2、联轴节3、构架4、制动盘5、制动夹钳6、走行***7；
安装脚11、牵引电机输出轴12；
齿轮箱法兰盘21、输入轴22、中间轴23、输出轴24、锥齿轮25、圆柱齿轮26、延长部27；
第一半联轴节31、第二半联轴节32；
电机安装座41、翻边411、紧固螺栓42、构架法兰盘43；
安装脚基准面111、构架基准面412；
齿轮箱螺栓孔211、齿轮箱突出部212、齿轮箱铰制孔213；
齿轮箱螺栓孔431、构架突出部432、构架绞制孔433。
具体实施方式
为了解决上述技术问题，本发明的核心在于提供一种跨座式单轨列车转向架，该转向架的驱动装置纵向设置，满足了跨座式单轨列车的空间布置要求，且该驱动装置中的齿轮箱设有锥齿轮，使驱动装置能够横向连接并纵向驱动走行***，从而满足跨座式单轨列车的要求。本发明的另一核心在于提供一种跨座式单轨列车，该列车包括上述转向架。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
需要说明的是，本文中出现的方位词“纵向”、“横向”、“竖向”是根据跨座式单轨列车行驶方向确定的，“纵向”指的是与该跨座式单轨列车行驶方向相同的方向，“横向”指的是转向架所在的平面上与该跨座式单轨列车行驶方向垂直的方向，“竖向”指的是与转向架所在的平面垂直的方向，显然，上述“横向”、“纵向”、“竖向”为三维空间中相互垂直的方向。应当理解，该方位词的出现是以跨座式单轨列车行驶方向定义的，它的出现不应当影响本发明的保护范围。
请参考附图1-2，其中，图1为本发明所提供的跨座式单轨列车转向架一种具体实施例的结构示意图，图2为图1中转向架驱动装置与基础制动装置原理图。
在该具体实施方式中，本发明所提供的跨座式单轨列车的转向架(示于附图1)包括构架4，构架4中部安装走行***7，且构架4还安装用于驱动走行***7的驱动装置，该驱动装置包括齿轮箱2和牵引电机1，其中，齿轮箱2和牵引电机1纵向设置于转向架的两侧，即安装于构架4的两侧，齿轮箱2的输入轴22纵向连接于牵引电机1，且齿轮箱2设有锥齿轮25，锥齿轮25的设置使得输入轴22和输出轴24能够相对垂直，以改变动力输出方向，从而使输出轴24能够横向连接并纵向驱动走行***7。
由于上述跨座式单轨列车的走行***7设置于转向架的中间位置，所占的横向空间较大。本实施方式中，驱动装置沿列车行走的方向纵向布置，设于转向架两侧，无需占用有限的横向空间，满足了跨座式单轨列车的空间布置要求，而且通过锥齿轮25的设置使得纵向布置的驱动装置依然能够纵向驱动走行***7。
具体地，锥齿轮25通过直角传动改变驱动装置所传递扭矩的方向。如图2所示，牵引电机1提供横向的扭矩，该横向扭矩通过牵引电机输出轴12传递至齿轮箱2纵向设置的输入轴22，齿轮箱2中设置一对相互啮合的锥齿轮25，实现锥齿轮直角传动，从而使牵引电机1所传递的扭矩由横向转换为纵向，实现扭矩的纵向传递，满足跨座式单轨列车的行驶要求。其中，相互啮合的锥齿轮25的主动轮可选为大齿轮，从动轮可选为小齿轮，在实现扭矩传递的同时还能增大扭矩的大小，从而增大跨座式单轨列车的行驶速度。
另外，如图2所示，齿轮箱2还可以包括中间轴23和一对相互啮合的圆柱齿轮26，即该齿轮箱2可以包括两级齿轮传动，分别为用于改变扭矩方向和大小的第一级锥齿轮直角传动和用于改变扭矩大小的第二级圆柱齿轮传动。其中，齿轮箱2的输入轴22安装锥齿轮25的主动轮，中间轴23安装锥齿轮25的从动轮和圆柱齿轮26的主动轮，圆柱齿轮26的从动轮安装于齿轮箱2的输出轴24。相互啮合的圆柱齿轮26中，可以设置为：主动轮为大齿轮，从动轮为小齿轮，则该圆柱齿轮传动可以提高驱动装置所传递扭矩的大小，从而提高了跨座式单轨列车的行驶速度，进一步满足跨座式单轨列车的行驶要求。
具体地，齿轮箱2的输出轴24一端可连接走行***7，另一端可穿过齿轮箱2的箱体延伸至齿轮箱2箱体外部形成延长部27；另外该跨座式单轨列车转向架还包括相配合的制动盘5和制动夹钳6，其中，制动盘5可以安装于延长部27。
如图1和图2所示，本实施例中，制动盘5连接于齿轮箱2的输出轴24的延长部27，即与齿轮箱2相连，减小了基础制动装置在构架4上的空间需求。但是，本领域的技术人员可以理解，制动盘5的安装位置并不仅限于此，由于制动盘5的主要作用是实现跨座式轨道列车的制动功能，则制动盘5也可以安装于走行***7的车轴上，此时，该基础制动装置安装于构架4，需要占用构架4较大的安装空间，而本实施例中的走行***7横向布置于转向架的中部，已占用构架4一定的横向空间，显然，本实施例中将制动盘5安装于齿轮箱2输出轴24外侧的延长部27，解决了传统的车轴制动盘安装方式和跨座式单轨列车横向空间有限的矛盾。
可以理解，制动盘5并不限于安装于输出轴24，可参考图2理解，也可以使中间轴23或输入轴22伸出至齿轮箱2箱体的外侧形成延长部27以安装制动盘5，即齿轮箱2任一传动轴(包括输出轴24、中间轴23以及输入轴22)延长后均可用于安装制动盘5，达到合理布置基础制动装置的目的。当然，将制动盘5安装于输出轴24更易于实现空间布置，与制动夹钳6良好配合。
进一步地，齿轮箱2箱体外壁可设置制动夹钳法兰，制动夹钳6安装于制动夹钳法兰，从而使制动夹钳6吊挂于齿轮箱2箱体的外壁。如上所述，制动盘5连接于齿轮箱2的驱动轴24的延长部27，即整个基础制动装置连接于齿轮箱2箱体。列车制动时，制动夹钳6的两个闸片紧压制动盘5侧面，通过摩擦产生制动力，该制动力使齿轮箱2的输出轴24的转速减小直到为零，将跨座式单轨列车的动能转变成热能消散于大气，实现跨座式单轨列车的制动。
如上所述，制动夹钳6悬吊于齿轮箱2的布置方式可以节省基础制动装置的安装空间，可以理解，制动夹钳6的布置方式并不仅限于此，也可以吊挂于构架4，但本实施例中优选为制动夹钳6悬吊于齿轮箱2外壁的布置方式，原因同上，此处不再赘述。
针对上述各实施例，还可以作进一步改进，请继续参考图3-6，其中图3为图1中转向架的齿轮箱结构示意图；图4为图1中转向架的构架法兰盘结构示意图；图5为图1中转向架的牵引电机与构架横向连接示意图；图6为图1中转向架的牵引电机与构架纵向连接示意图；图7为图6中Ⅰ部分的局部放大图。
如图3、4所示，齿轮箱2可以具有齿轮箱法兰盘21，构架4可以具有构架法兰盘43，另外，齿轮箱法兰盘21和构架法兰盘43均可设有位置对应的齿轮箱螺栓孔211、构架螺栓孔431，以通过法兰螺栓连接，且二者也可以均设有沿盘面向外延伸的齿轮箱突出部212、构架突出部432，二者的突出部相贴合且设有位置对应的齿轮箱绞制孔213、构架绞制孔433，以通过铰制孔螺栓连接。
本实施例中，齿轮箱法兰盘21和构架法兰盘43之间采用了双层定位，即通过法兰螺栓和铰制孔螺栓共同定位，相较于传统法兰螺栓单层定位的方式，该定位更加准确，从而实现齿轮箱2与牵引电机1，制动盘5与制动夹钳6的精确配合，并且实现齿轮箱2与构架4的刚性连接。另外，铰制孔螺栓连接定位精确且定位后的齿轮箱法兰盘21与构架法兰盘43不能滑动，而且铰制孔螺栓定位能抵抗更大的横向载荷。
可以理解，齿轮箱2与构架4的连接方式并不仅限于此，也可以采用法兰螺栓单层定位，但是，由于齿轮箱2的输入轴22轴头需要与牵引电机输出轴12轴头对正，且制动夹钳6需要与制动盘5对正，所需要的齿轮箱2的安装位置比较精密，单独的法兰螺栓定位已无法满足该精确的定位要求，因此，本实施方式优选地采用上述双层定位方式来定位。
进一步地，如图5所示，构架4可设有用于安装牵引电机1的电机安装座41，牵引电机1的四角可设有安装脚11；同时，电机安装座41的两端(图5示出电机安装座的纵向剖面)可设有沿横向延伸的翻边411，形成卡槽，安装脚11置于电机安装座41并抵触于所述翻边411，且通过竖向设置的紧固螺栓42固定。
通过上述方式，牵引电机1与构架4在横向方向的安装位置确定，其中，横向翻边411形成的卡槽可以限制安装脚11沿纵向的位移，使牵引电机1在纵向定位较准确。可以理解，牵引电机1与构架4在横向上的定位方式并不仅限于此，也可以直接通过紧固螺栓42固定，但辅以翻边411的定位方式显然使得牵引电机1的定位更可靠，不易沿纵向窜动，保证牵引电机1的正常驱动。
同时，如图6与图7所示，电机安装座41的两侧(图6示出横向剖面)可设台阶，电机安装座41的上端面和台阶面之间的台阶侧壁构成构架基准面412；安装脚11置于电机安装座41的上端面，并且安装脚11外侧的安装脚基准面111与构架基准面412对齐，从而确定牵引电机1与构架4在纵向方向上的固定位置。可以理解，牵引电机1与电机安装座41纵向安装位置的确定并不仅限于在构架4设置台阶来实现，理论上也可以设置沿纵向延伸的翻边并形成卡槽以限制安装脚11也是可行的。
当然，本实施例优选在电机安装座41两侧设置台阶、两端设置横向延伸的翻边411的方式，便于牵引电机1安装至电机安装座41，而且横向翻边411能够有效防止牵引电机1易于发生的纵向窜动，台阶形成的构架基准面412已能够满足纵向安装位的确定需求，且设置台阶后形成构架基准面412，可在避免与其他部件相干涉的前提下与牵引电机1的安装脚基准面111对齐。
通过上述方式，牵引电机1与构架4在横向和纵向上的安装位置确定后，通过紧固螺栓42固定，实现牵引电机1与构架4的刚性连接。因此，齿轮箱2与构架4及牵引电机1与构架4之间均无相对位置变化，扭矩传递的效率较高。可以理解，牵引电机1与构架4，以及齿轮箱2与构架4的连接均不仅限于通过螺栓连接形成的刚性连接，比如，可通过销轴连接；实际上，也不限于刚性连接，例如，牵引电机1和齿轮箱2均可以通过橡胶关节弹性固定于构架4，当然，采用刚性连接扭矩传递效率较高，为较为优选的方案。
在此基础上，电机安装座41可一体成型于构架4。可以理解，该电机安装座41并不仅限于与构架4一体成型，也可以设计单独的安装座，然后固定于构架4即可，显然，一体成型的设置方式易于实现轻量化，也便于加工。
针对上述各实施例，还可以作进一步改进，请继续参考图8，图8为齿轮箱和牵引电机分别与两个半联轴节连接原理图。
具体地，如图8所示，牵引电机1和齿轮箱2可以通过纵向设置的联轴节3连接，并且联轴节3包括相配套的第一半联轴节31和第二半联轴节32，第一半联轴节31的一端与牵引电机输出轴12连接，第二半联轴节32的一端与齿轮箱2的输入轴22连接；且第一半联轴节31与第二半联轴节32的另一端可通过法兰盘对接，联轴节3可采用鼓型齿联轴节，则可通过鼓型齿联轴节外套筒内齿和鼓型齿实现变位，从而使第一半联轴节31与第二半联轴节32具有预定的浮动量。
本实施例中，纵向设置的联轴节3的第一半联轴节31与第二半联轴节32分别连接牵引电机输出轴12和齿轮箱2的输入轴22，由挠性块相连的第一半联轴节31与第二半联轴节32的预定浮动量可补偿被连两轴的相对偏移，即联轴节3具有一定的变位能力。另外，由于齿轮箱2和牵引电机1与构架4刚性连接，齿轮箱2与牵引电机1的相对位移很小，而联轴节3的变位能力远超出牵引电机1和齿轮箱2可能发生的相对位移，因此，联轴节3组装后，牵引电机1、齿轮箱2与联轴节3的位置、高度无需调整，使得牵引电机1、齿轮箱2与联轴节3的安装位置精确且安装方法简单。
本发明还提供了一种跨座式单轨列车，包括车体和位于车体底部的转向架；其中，转向架为以上任一实施例所述的转向架。由于上述转向架具有上述技术效果，具有该转向架的跨座式单轨列车也具有相同的技术效果，此处不再赘述。
以上对本发明所提供的一种跨座式单轨列车及其转向架结构均进行了详细介绍。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 (8)

1.一种跨座式单轨列车的转向架，包括构架(4)，所述构架(4)的中部安装走行***(7)，且所述构架(4)还安装用于驱动所述走行***(7)的驱动装置，所述驱动装置包括齿轮箱(2)和牵引电机(1)，其特征在于：所述齿轮箱(2)和所述牵引电机(1)纵向设置于所述转向架的两侧，所述齿轮箱(2)的输入轴(22)纵向连接于所述牵引电机(1)，且所述齿轮箱(2)设有锥齿轮(25)，以使其输出轴(24)能够横向连接并纵向驱动所述走行***(7)；
所述齿轮箱(2)具有齿轮箱法兰盘(21)，所述构架(4)具有构架法兰盘(43)；所述齿轮箱法兰盘(21)和所述构架法兰盘(43)设有位置对应的螺栓孔，以通过法兰螺栓连接，且二者均设有沿盘面向外延伸的突出部，二者的所述突出部相贴合且设有位置对应的绞制孔，以通过铰制孔螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于：所述齿轮箱(2)任一传动轴穿过所述齿轮箱(2)箱体延伸至所述齿轮箱(2)箱体外部形成延长部(27)；
所述转向架还包括相配合的制动盘(5)和制动夹钳(6)，所述制动盘(5)安装于所述延长部(27)。
3.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于：所述齿轮箱(2)箱体外壁设置制动夹钳法兰，所述制动夹钳(6)安装于所述制动夹钳法兰。
4.根据权利要求1-3任一项所述的转向架，其特征在于：所述构架(4)设有安装所述牵引电机(1)的电机安装座(41)，所述牵引电机(1)的四角均设有安装脚(11)；
所述电机安装座(41)的两端均设有沿横向延伸的翻边(411)，所述安装脚(11)置于所述电机安装座(41)并抵触于所述翻边(411)，且通过紧固螺栓(42)固定。
5.根据权利要求4所述的转向架，其特征在于：所述电机安装座(41)的两侧设有台阶，所述电机安装座(41)的上端面和台阶面之间的台阶侧壁构成构架基准面(412)；所述安装脚(11)置于所述上端面，并所述安装脚(11)的安装脚基准面(111)与所述构架基准面(412)对齐。
6.根据权利要求5所述的转向架，其特征在于：所述电机安装座(41)一体成型于所述构架(4)。
7.根据权利要求1-3任一项所述的转向架，其特征在于：所述牵引电机(1)和所述齿轮箱(2)通过纵向设置的联轴节(3)连接，所述联轴节(3)包括相配套的两个半联轴节，一所述半联轴节的一端与牵引电机输出轴(12)连接，另一所述半联轴节的一端与所述齿轮箱(2)的输入轴(22)连接；且两所述半联轴节的另一端通过挠性块连接，以使两所述半联轴节具有预定的浮动量。
8.一种跨座式单轨列车，包括车体和位于车体底部的转向架，其特征在于：所述转向架为权利要求1-7任一项所述的转向架。
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