CN108622127A - 一种可变轨距轮对 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，公开了一种可变轨距轮对，其包括车轮、车轴和锁紧机构；所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接；所述锁紧机构分别设于所述车轮的外侧，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧机构与所述车轮连接，用于车轮的锁紧与解锁，以实现车轮变换轨距。本发明结构简单，对既有车结构改动小，便于对既有车进行批量改造，提高了可变轨距轮对的通用性和可靠性。

Description

一种可变轨距轮对

技术领域

本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种可变轨距轮对。

背景技术

为了满足邻近国家不同轨距轨道间的运输要求，现多在交界处更换不同轮对内侧距的转向架，该方案成本高、耗时长。西班牙和日本先后发明了可变轨距的转向架，能够在不同轨距轨道间连续运行。

西班牙的可变轨距转向架采用独立轮对的形式，该方案需另外设置导向结构，结构复杂；日本的可变轨距转向架将滑移机构设置在车轮内侧，并在车轴外增加了外套筒，相当于增加了车轴的直径，从而限制了电机、齿轮箱的设计空间，并对齿轮箱轴承提出了更高的要求，成本增大，寿命降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明的目的是提供一种可变轨距轮对，其结构简单，对既有车结构改动小，便于对既有车进行批量改造，以提高可变轨距轮对的通用性和可靠性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可变轨距轮对，其包括车轮、车轴和锁紧机构；所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接；所述锁紧机构分别设于所述车轮的外侧，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧机构与所述车轮连接，用于车轮的锁紧与解锁，以实现车轮变换轨距。

其中，所述锁紧机构包括外套筒和锁紧销；所述外套筒外的相对两侧分别设有沿所述外套筒轴向延伸的凸台，沿所述凸台的长度方向间隔设有多个凹槽，所述外套筒与所述轴箱体的内表面间隙配合，所述轴箱体的内壁设有与所述凹槽一一对应的内凹弧面，所述锁紧销用于***所述凹槽和所述内凹弧面限定的锁紧空间中，并可在外力作用下在多个所述锁紧空间之间切换，以实现车轮变换轨距。

其中，所述锁紧机构还包括内套筒和滚动轴承；所述内套筒、滚动轴承和外套筒由内向外依次紧密套接，所述内套筒与所述车轴间隙配合，所述内套筒朝向所述车轮的一端延伸出所述轴箱体且与所述车轮紧固连接。

其中，所述车轴设置为中间直径大于两端直径的阶梯轴，所述车轮设于所述阶梯轴的中间轴上且分设于所述中间轴的两端，所述锁紧机构设于所述阶梯轴的两端轴上。

其中，所述车轮的内周设有内花键，所述阶梯轴的中间轴的两端分别设有外花键，所述车轮与所述中间轴的两端通过内花键与外花键配合连接，且每个所述外花键的两端构造成定位凸起。

其中，所述中间轴的两端分别构造成一个三级阶梯轴，所述三级阶梯轴包括从外向内直径由小变大的第一凸缘、第二凸缘和第三凸缘，所述外花键设于所述第二凸缘的外周；所述车轮的中心孔构造成一个三级阶梯孔，所述三级阶梯孔包括从外向内直径由小变大的第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔，所述内花键设于所述第二连接孔的内壁周向，所述第一连接孔与所述第一凸缘相配合，所述内花键与外花键配合连接，所述第三连接孔与所述第三凸缘相配合。

其中，所述内套筒套设在所述阶梯轴的两端轴上，且所述内套筒与所述阶梯轴的轴肩之间留有轨距变换间距；相邻的两个所述凹槽之间的距离等于所需变轨距的一半。

其中，所述内套筒与所述车轮连接的一端设置为外扩的阶梯孔，所述阶梯孔的大孔内径与所述阶梯轴的中间轴的外径相适应，所述阶梯孔的小孔内径与所述阶梯轴的两端轴的内径相适应。

其中，所述车轴的两端分别通过定位轴承与所述轴箱体连接；所述车轮的内侧与车轴之间采用软密封连接。

其中，所述轴箱体的内侧敞口，其外侧设有可拆卸的外端盖，所述外端盖与所述车轴之间通过所述定位轴承连接。

其中，所述锁紧销包括销体，所述销体的一侧开设有一开口槽，所述开口槽沿所述销体的径向贯通，所述开口槽内设有至少一个沿所述销体轴向延伸的凸耳，所述凸耳的上端与所述开口槽的槽顶连接，所述凸耳的下端与所述开口槽的槽底之间留有缺口，所述凸耳用于***所述凹槽中。

其中，所述内凹弧面与所述销体设有开口槽的相对另一侧的外表面相匹配。

其中，所述销体的底面在位于其中心轴线的两侧分别设置为向上倾斜的导向斜面。

其中，所述销体通过复位弹簧安装在所述轴箱体中；所述销体的上端与所述复位弹簧连接，所述销体的下端延伸出所述轴箱体的底面。

进一步地，所述开口槽内设有两个平行的沿所述销体轴向延伸的所述凸耳。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种可变轨距轮对，将锁紧机构分别设于车轮的外侧，车轮内侧部分的车轴与传统车轴保持一致，一方面为安装在车轮内侧车轴上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造；另外，车轮和车轴间采用花键连接，从而将扭矩均匀分布在车轮的内周，既便于传递扭矩，也便于车轮沿车轴滑动实现变轨距。

而且，通过将车轴的中间轴的两端分别设置为三级阶梯轴，将外花键设于三级阶梯轴的中间段，将车轮的中心孔进一步设置为一个三级阶梯孔，内花键设置在三级阶梯孔的中间段，整体形成凸缘+花键+凸缘的配合连接方式，利用外花键两端的凸缘承载径向载荷，通过内外花键配合传递扭矩，实现径向载荷与扭矩传递的功能分离，提高了可变轨距轮对的结构可靠性。

进一步地，通过在开口槽内设置两个平行的沿销体轴向延伸的凸耳，改善了单个凸耳的受力情况，提高了可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一种可变轨距轮对的轴向剖视图；

图2为本发明实施例一种可变轨距轮对中外套筒的立体示意图；

图3为本发明实施例一种可变轨距轮对中锁紧销的立体示意图；

图中：1：外套筒；11：凸台；12：凹槽；2：锁紧销；21：销体；22：开口槽；23：凸耳；24：缺口；25：导向斜面；3：滚动轴承；4：内套筒；5：复位弹簧；6：车轮；7：车轴；71：第一凸缘；72：第二凸缘；73：第三凸缘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

如图1-3所示，为本发明实施例提供的一种可变轨距轮对，其包括车轮6、车轴7和锁紧机构；所述车轮6设于所述车轴7的两端，且与所述车轴7通过花键连接，具体地，车轮6的内周设有内花键，车轴7上设有外花键，车轮6与车轴7通过内花键与外花键配合连接，以将扭矩均匀分布在车轮6的内周，既便于传递扭矩，也便于车轮6沿车轴7滑动实现变轨距；所述锁紧机构分别设于所述车轮6的外侧，且位于所述车轴7两端的轴箱体中，仅需要对车轮6外侧的车轴7进行少量改进，车轮6内侧部分的车轴7与传统车轴保持一致，一方面为安装在车轮6内侧车轴7的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以与既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造，所述锁紧机构与所述车轮6连接，用于车轮6的锁紧与解锁，以实现车轮6变换轨距，结构简单，操作方便。

具体地，所述锁紧机构包括内套筒4、滚动轴承3、外套筒1和锁紧销2；所述内套筒4、滚动轴承3和外套筒1由内向外依次紧密套接形成一个滑移整体，且在滑移整体的两端采用密封，防止滚动轴承3中的润滑油泄漏，也避免外部灰尘杂物等进入该滑移整体中，在列车正常运行时，内套筒4和滚动轴承3的内圈跟随车轮6一起转动，滚动轴承3的外圈和外套筒1保持相对固定，所述内套筒4与所述车轴7间隙配合，所述内套筒4朝向所述车轮6的一端延伸出所述轴箱体且与所述车轮6通过螺栓等紧固件紧固连接，外套筒1与滚动轴承3间隙配合且在外套筒1的两端设置挡圈，以固定外套筒1与滚动轴承3的相对位置，所述外套筒1与所述轴箱体的内表面间隙配合，滑移整体能够相对轴箱体水平滑移，如图2所示，所述外套筒1外的相对两侧分别设有沿所述外套筒1轴向延伸的凸台11，优选凸台11水平设置，沿所述凸台11的长度方向间隔设有多个凹槽12，所述轴箱体的内壁设有与所述凹槽12一一对应的内凹弧面(图中未示出)，所述锁紧销2用于***所述凹槽12和所述内凹弧面限定的锁紧空间中，并可在外力作用下在多个所述锁紧空间之间切换，以实现车轮6变换轨距。具体地，当锁紧销2***锁紧空间时，锁紧销2的一部分位于凹槽12中，另一部分与内凹弧面贴合，外套筒1相对于轴箱***置被固定，实现锁紧，此时，车轮6相对于车轴7位置固定；当需要变轨距时，锁紧销2在外力作用下脱离所在的锁紧空间，实现解锁，本实施例中，优选采用向上的推力使得锁紧销2脱离锁紧空间，此时，推动车轮6沿车轴7向外或向内移动，随之带动滑移整体相对于轴箱体和锁紧销2移动，当与所变轨距相应的锁紧空间移动到锁紧销2的正下方时，锁紧销2在自身重力及向下力的作用下***该锁紧空间，车轮6变轨距完成。

本发明的实施例中，为了便于锁紧机构安装定位，所述车轴7设置为中间直径大于两端直径的阶梯轴，所述车轮6设于所述阶梯轴的中间轴上且分设于所述中间轴的两端，所述锁紧机构设于所述阶梯轴的两端轴上。具体地，所述内套筒4套设在所述阶梯轴的两端轴上，两者间隙配合，且所述内套筒4与所述阶梯轴的轴肩之间留有轨距变换间距，以保证在变轨距时，内套筒4有足够的沿车轴7移动的距离，而不会与车轴7发生干涉；相邻的两个所述凹槽12之间的距离等于所需变轨距的一半，在变轨距时，车轴7两端的车轮6同时移动，两个车轮6各移动所需变轨距的一半距离，则总的移动距离便为所需变轨距的距离，例如从标准轨距变为窄轨距或宽轨距；或从窄轨距或宽轨距变为标准轨距，可以根据具体需要选择所变轨距。

进一步地，所述阶梯轴的中间轴的两端分别设有外花键，所述车轮6与所述中间轴的两端通过内花键与外花键配合连接，且进一步地，所述中间轴的两端分别构造成一个三级阶梯轴，所述三级阶梯轴包括从外向内直径由小变大的第一凸缘71、第二凸缘72和第三凸缘73，所述外花键设于所述第二凸缘72的外周；所述车轮的中心孔构造成一个三级阶梯孔，所述三级阶梯孔包括从外向内直径由小变大的第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔，所述内花键设于所述第二连接孔的内壁周向，所述第一连接孔与所述第一凸缘71相配合，所述内花键与外花键配合连接，所述第三连接孔与所述第三凸缘73相配合；整体形成凸缘+花键+凸缘的配合连接方式，利用外花键两端的凸缘承载径向载荷，通过内外花键配合传递扭矩，实现径向载荷与扭矩传递的功能分离，提高了可变轨距轮对的结构可靠性。

具体地，所述内套筒4与所述车轮6连接的一端设置为外扩的阶梯孔，所述阶梯孔的大孔内径与所述阶梯轴的中间轴的外径相适应，所述阶梯孔的小孔内径与所述阶梯轴的两端轴的内径相适应，以便于在变轨距时，随着内套筒4(阶梯孔的小孔)相对于车轴7的移动，阶梯孔的大孔能够套设在阶梯轴的中间轴上；阶梯孔的大孔的内台阶面与阶梯轴的轴肩之间的距离为轨距变换间距，当阶梯孔的大孔的内台阶面与阶梯轴的轴肩贴合时，两者达到最大限位距离，即变轨距的最大距离。

为了实现车轴7的横向定位，所述车轴7的两端分别通过定位轴承与所述轴箱体连接，防止车轴7相对于轴箱体横向窜动，定位轴承可以采用深沟球轴承；所述车轮6的内侧与车轴7之间采用软密封连接，以防止灰尘杂物等进入车轮6内侧，该软密封的结构设置以不影响车轮6的移动为准。

进一步地，所述轴箱体的内侧敞口，以方便滑移整体沿轴箱体滑移，轴箱体的外侧设有可拆卸的外端盖，所述外端盖与所述车轴7之间通过所述定位轴承连接，实现车轴7相对于轴箱体横向定位。

具体地，本实施例中，如图3所示，所述锁紧销2包括销体21，所述销体21的一侧开设有一开口槽22，所述开口槽22沿所述销体21的径向贯通，所述开口槽22内设有至少一个沿所述销体21轴向延伸的凸耳23，所述凸耳23的上端与所述开口槽22的槽顶连接，所述凸耳23的下端与所述开口槽22的槽底之间留有缺口24，所述凸耳23用于***所述凹槽12中，本发明的实施例中，优选在开口槽22内设有两个平行的沿所述销体21轴向延伸的所述凸耳23，两个凸耳23之间的间距与相邻的两个凹槽12之间的间距一致，设置两个凸耳23有助于改善单个凸耳23的受力情况，提高了锁紧、解锁的可靠性；在变轨距时，锁紧销2在竖直向上的外力作用下从下向上脱离凹槽12时，首先凸耳23从下向上脱离凹槽12，移动到凹槽12的上方，此时凸耳23下方的缺口24与两个凹槽12之间的凸台11位置相对，此时施加向左或向右的外力时，外套筒1跟随车轮6一起移动，凸台11卡入缺口24中并沿缺口24移动，凸耳23的下端支撑在凸台11的台面上，直至移动到另一个凹槽12的位置时，销体21在自身重力以及向下力作用下下移，凸耳23***该凹槽12中，实现锁紧，变轨距完成。

其中，所述凸耳23的宽度与所述凹槽12的宽度相匹配，以便于凸耳23***或脱离凹槽12，且保证凸耳23***凹槽12后，整个锁紧机构位置稳定，避免出现晃动；所述缺口24的宽度大于等于所述凸台11的厚度，以便于凸台11能够卡入缺口24中，并能够在缺口24中滑动。

本发明的实施例中，为了保证销体21***轴箱体的部分与轴箱体较好地配合，所述轴箱体上设置的内凹弧面与所述销体21设有开口槽22的相对另一侧的外表面相匹配。

其中，所述销体21的底面在位于其中心轴线的两侧分别设置为向上倾斜的导向斜面25，为了向销体21提供向上的作用力，可以在地面设置与该导向斜面25的倾斜度相同的导轨，当锁紧销2的导向斜面25沿该导轨倾斜向上移动时，为锁紧销2提供向上的作用力，方便解锁。

其中，所述销体21通过复位弹簧5安装在所述轴箱体中，具体地，可以在轴箱体中设置支撑座，所述销体21的上端与所述复位弹簧5连接，复位弹簧5的上端与支撑座连接，复位弹簧5用于保证销体21锁紧后具有锁紧力使其一直处于锁紧状态，且在解锁后再次锁紧时为销体21提供反向作用力，帮助快速锁紧；轴箱体的底面设置略大于销体21直径的通孔，所述销体21的下端从通孔延伸出所述轴箱体的底面，以便于地面变轨设施对销体21施加作用力，实现变轨距。

由以上实施例可以看出，本发明将锁紧机构分别设于车轮6的外侧，车轮6内侧部分的车轴7与传统车轴7保持一致，一方面为安装在车轮6内侧车轴7上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造；另外，车轮6和车轴7间采用花键连接，从而将扭矩均匀分布在车轮6的内圆周，既便于传递扭矩，也便于车轮6沿车轴7滑动实现变轨距，同时也提高了可变轨距轮对的可靠性。

而且本发明的锁紧机构结构简单，操作方便，能够可靠地实现锁紧和解锁，从而方便、可靠地实现列车变轨距。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种可变轨距轮对，其特征在于，包括车轮、车轴和锁紧机构；所述车轮设于所述车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接；所述锁紧机构分别设于所述车轮的外侧，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧机构与所述车轮连接，用于车轮的锁紧与解锁，以实现车轮变换轨距。

2.根据权利要求1所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述锁紧机构包括外套筒和锁紧销；

所述外套筒外的相对两侧分别设有沿所述外套筒轴向延伸的凸台，沿所述凸台的长度方向间隔设有多个凹槽，所述外套筒与所述轴箱体的内表面间隙配合，所述轴箱体的内壁设有与所述凹槽一一对应的内凹弧面，所述锁紧销用于***所述凹槽和所述内凹弧面限定的锁紧空间中，并可在外力作用下在多个所述锁紧空间之间切换，以实现车轮变换轨距。

3.根据权利要求2所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述锁紧机构还包括内套筒和滚动轴承；所述内套筒、滚动轴承和外套筒由内向外依次紧密套接，所述内套筒与所述车轴间隙配合，所述内套筒朝向所述车轮的一端延伸出所述轴箱体且与所述车轮紧固连接。

4.根据权利要求3所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述车轴设置为中间直径大于两端直径的阶梯轴，所述车轮设于所述阶梯轴的中间轴上且分设于所述中间轴的两端，所述锁紧机构设于所述阶梯轴的两端轴上。

5.根据权利要求4所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述车轮的内周设有内花键，所述阶梯轴的中间轴的两端分别设有外花键，所述车轮与所述中间轴的两端通过内花键与外花键配合连接。

6.根据权利要求5所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述中间轴的两端分别构造成一个三级阶梯轴，所述三级阶梯轴包括从外向内直径由小变大的第一凸缘、第二凸缘和第三凸缘，所述外花键设于所述第二凸缘的外周；所述车轮的中心孔构造成一个三级阶梯孔，所述三级阶梯孔包括从外向内直径由小变大的第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔，所述内花键设于所述第二连接孔的内壁周向，所述第一连接孔与所述第一凸缘相配合，所述内花键与外花键配合连接，所述第三连接孔与所述第三凸缘相配合。

7.根据权利要求4所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述内套筒套设在所述阶梯轴的两端轴上，且所述内套筒与所述阶梯轴的轴肩之间留有轨距变换间距；相邻的两个所述凹槽之间的距离等于所需变轨距的一半。

8.根据权利要求7所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述内套筒与所述车轮连接的一端设置为外扩的阶梯孔，所述阶梯孔的大孔内径与所述阶梯轴的中间轴的外径相适应，所述阶梯孔的小孔内径与所述阶梯轴的两端轴的内径相适应。

9.根据权利要求1-8任一项所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述车轴的两端分别通过定位轴承与所述轴箱体连接；所述车轮的内侧与车轴之间采用软密封连接。

10.根据权利要求9所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述轴箱体的内侧敞口，其外侧设有可拆卸的外端盖，所述外端盖与所述车轴之间通过所述定位轴承连接。

11.根据权利要求2所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述锁紧销包括销体，所述销体的一侧开设有一开口槽，所述开口槽沿所述销体的径向贯通，所述开口槽内设有至少一个沿所述销体轴向延伸的凸耳，所述凸耳的上端与所述开口槽的槽顶连接，所述凸耳的下端与所述开口槽的槽底之间留有缺口，所述凸耳用于***所述凹槽中。

12.根据权利要求11所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述内凹弧面与所述销体设有开口槽的相对另一侧的外表面相匹配。

13.根据权利要求11所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述销体的底面在位于其中心轴线的两侧分别设置为向上倾斜的导向斜面。

14.根据权利要求11所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述销体通过复位弹簧安装在所述轴箱体中；所述销体的上端与所述复位弹簧连接，所述销体的下端延伸出所述轴箱体的底面。

15.根据权利要求11所述的可变轨距轮对，其特征在于，所述开口槽内设有两个平行的沿所述销体轴向延伸的所述凸耳。