CN112208277A - 公铁两用车 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种公铁两用车，包括有：车体底盘；动力发生装置，包括有曲轴，变速箱，与曲轴连接；离合装置，设置在变速箱和曲轴之间，用于控制变速箱和动力发生装置之间动力传输的通断；驱动桥，和变速箱连接；汽轮，与驱动桥传动连接；轨轮，轨轮驱动装置，驱动轨轮的行走；取力装置，设置在变速箱和动力发生装置之间，用于将动力发生装置的动力传送到轨轮驱动装置，其能够通过与曲轴连接或脱开以实现对动力发生装置和轨轮驱动装置动力通断的控制；控制器，动力发生装置、变速箱、离合装置、驱动桥、轨轮驱动装置和取力装置通讯连接以控制各个部件动作。通过本发明解决了现有技术公铁车车体结构复杂、重量大且公路铁路换行转场时速度慢的问题。

Description

公铁两用车

技术领域

本发明涉及公铁两用车技术领域，具体涉及一种公铁两用车结构的改进。

背景技术

公铁两用快速运输车，为一种公路、铁路两用的特种车辆，可用于公路硬化路面及轨道上的货物运输或转场，适用于公路80km/h、铁路120km/h运行速度下快速运输。

该车具备公路与铁路两种运行模式，公路为单机运行须符合公路汽车规范要求，铁路为20辆本机连挂运行需满足国铁网络运营要求。公路与铁路两种运输模式相结合，可实现“门到门”的运输需求。

现有的公铁两用车在铁路上行驶时，则需要对应的单独设置一套用于驱动轨轮的内燃机驱动***来牵引驱动轨轮，这样整个公铁两用车则需要设置两套驱动***来分别驱动汽轮和轨轮，导致整个公铁两用车车体底盘结构复杂，整车重量大；

在进行公路和铁路换行、转场时，需要分别对两套驱动***均进行驱动控制，操作繁琐，转场换行速度慢。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明针对现有技术中单独设置轨轮牵引驱动装置导致车体结构复杂、重量大且公路铁路换行转场时速度慢的问题，本发明提出一种新型的公铁两用车，通过将轨轮牵引驱动和汽轮驱动均从一个动力发生装置处获取动力且轨轮驱动设置有单独电动的轨轮驱动装置、简化了车体结构，减少了对车体底盘的占用，实现了轻量化，且可实现公路和铁路运行模式之间的快速转场、快速换行。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供一种公铁两用车，包括有：车体底盘；

动力发生装置，设置在车体底盘上，所述动力发生装置包括有曲轴，

变速箱，与所述曲轴连接；

离合装置，设置在所述变速箱和曲轴之间，用于控制变速箱和动力发生装置之间动力传输的通断；

驱动桥，和所述变速箱传动连接；

汽轮，与驱动桥传动连接，能够在驱动桥驱动下转动；

轨轮，设置在车体底盘下方；

轨轮驱动装置，用于驱动轨轮的行走；

取力装置，设置在离合装置和动力发生装置之间的曲轴上，用于将动力发生装置的动力传送到轨轮驱动装置，其能够通过与所述曲轴连接或脱开以实现对动力发生装置和轨轮驱动装置动力通断的控制；

控制器，动力发生装置、变速箱、离合装置、驱动桥、轨轮驱动装置和取力装置通讯连接以控制各个部件动作，其中，在公铁两用车处于铁路运行模式时，控制器控制离合装置动作以切断变速箱和动力发生装置间的动力传递，并控制取力装置动作和曲轴传动连接，将动力传递到所述轨轮驱动装置；

在公路运行模式时，控制器控制取力装置动作与曲轴脱开，控制离合装置动作以连接变速箱和动力发生装置。

在本申请的一些实施例中，所述轨轮驱动装置包括有：

发电装置；

变流装置，包括整流装置，所述整流装置与所述发电装置电连接，将发电机输出交流电整成直流电；

变频装置设置有多个，用于将整流装置输出的直流电逆变成电压与频率可调的交流电；

电动驱动装置，设有多个分别与所述变频装置电连接，用于在得电后驱动和其连接的轨轮转动。

在本申请的一些实施例中，所述取力装置通过一取力轴和所述发电装置连接。

在本申请的一些实施例中，取力装置包括有取力法兰，所述取力轴为万向轴，其包括有第一连接法兰和第二连接法兰，所述取力法兰和所述第一连接法兰连接，所述第二连接法兰通过第三连接法兰和所述发电装置连接。

在本申请的一些实施例中，所述第三连接法兰上内凹形成有锥形槽，所述发电装置包括有动力输入轴，所述动力输入轴为锥形，所述动力输入轴插装到所述锥形槽内并通过锁紧件和所述第三连接法兰锁紧固定。

在本申请的一些实施例中，所述电动驱动装置为永磁同步电机，每一永磁同步电机均与一所述变频装置连接，所述变频装置和所述控制器通讯连接。

进一步的，所述驱动桥包括有：

驱动桥壳和半轴，所述半轴设置有2个，设置在所述驱动桥壳内，2个所述半轴之间通过差速器连接，2个所述半轴的端部和汽轮固定连接，所述变速箱包括有第一输出轴，所述第一输出轴和所述差速器连接，用以传递动力到所述差速器。

进一步的，电动驱动装置包括有包括有：转子，所述转子内部形成有安装腔；

定子，所述定子设置在所述安装腔内；

车轴，插装在所述定子内，部分从所述定子中伸出；

轨轮，转动连接在所述车轴上，所述轨轮和所述转子固定连接。

进一步的，在所述车轴内部形成有中空的腔体。

进一步的，还包括有用于对电动驱动装置进行冷却的冷却装置。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本发明的公铁两用车在设置时可使得公路和铁路行驶公用一个动力发生装置，这样则无需单独设置一套动力装置，在进行公路行驶时，通过控制离合装置和取力装置动作使动力发生装置的动力全部用于公路行驶，在进行铁路行驶时，同样的通过控制取力装置和离合装置动作，使得动力发生装置的动力全部用于驱动轨轮行驶，不仅实现了公路铁路驱动动力的公用而且还保证了公路模式和铁路模式的单独运行；

并且，本发明中的公铁两用车由于省略了一套动力装置，减少了整个车体底盘上布置的零部件的数量，减少了对车体底盘空间的占用，使得车体底盘更加紧凑化，也相应的减轻了车体的重量，实现了车体的轻量化；

本发明中的公铁两用车在进行公路模式和铁路模式的换行和转场时，只需要通过控制器控制取力装置和离合装置进行相应的动作即可实现动力发生装置和公路上的变速箱连接或者动力发生装置和铁路上的轨轮驱动装置连接的转换，铁路和公路的驱动转换更加方便快捷，实现了铁路和公路模式的快速换行。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公铁两用车的整体结构图一；

图2为本发明实施例公铁两用车的整体结构图二；

图3为本发明实施例公铁两用车的公路模式和铁路模式转换示意图；

图4为本发明实施例公铁两用车的取力轴的结构示意图；

图5为本发明实施例公铁两用车的取力轴和发电装置的动力输入轴连接的结构示意图；

图6为本发明实施例公铁两用车的电动驱动装置结构示意图；

图7为本发明实施例公铁两用车的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供一种公铁两用车的实施例，参照图1-图7所示，包括有：车体底盘100；

动力发生装置200，设置在车体底盘100上，所述动力发生装置200包括有曲轴，优选的，本实施例中的动力发生装置200为柴油发动机，其可通过电线和一启动蓄电池连接，当柴油发动机没有电能不能运转时，通过蓄电池为柴油发动机供电。当柴油发动机运转时可将多余电能储存到蓄电池内部，以实现电能存储。

变速箱300，与所述柴油发动机的曲轴连接；变速箱300内部为一组用于传动和变速的传动齿轮组结构，以传递动力，其内部具体齿轮组的结构布置方式可参照现有技术中的公铁两用车的变速箱300结构即可，在此不做赘述。

离合装置400，设置在所述变速箱300和曲轴之间，用于控制变速箱300和动力发生装置200之间动力传输的通断，离合装置400可选用现有技术中已有的离合器结构即可，离合器连接在变速箱300和动力发生装置200之间，可通过对其操作，使得动力发生装置200和变速箱300之间连接进行动力传输，或者将动力发生装置200和变速箱300之间的动力传递断开。

驱动桥500，和所述变速箱300传动连接；汽轮600，与驱动桥500传动连接，能够在驱动桥500驱动下转动。

具体的，所述驱动桥500包括有：

驱动桥壳和半轴，所述半轴设置有2个，设置在所述驱动桥壳内，2个所述半轴之间通过差速器连接，2个所述半轴的端部和汽轮600固定连接，所述变速箱300包括有第一输出轴，所述第一输出轴和所述差速器连接，用以传递动力到所述差速器。差速器可直接采用现有的驱动桥500中的差速器结构即可。

轨轮700，设置在车体底盘100下方；

轨轮驱动装置800，用于驱动轨轮700的行走；

取力装置910，设置在离合装置400和动力发生装置200之间的曲轴上，用于将动力发生装置200的动力传送到轨轮驱动装置800，其能够通过与所述曲轴连接或脱开以实现对动力发生装置200和轨轮驱动装置800动力通断的控制。

具体的，本实施例中的取力装置910为取力器，用于拾取动力发生装置200中的动力，本实施例中的取力装置910设置在离合装置400和动力发生装置200之前，则使得取力装置910拾取的动力为动力发生装置200的全部的动力，进而可确保动力发生装置200的全部动力均被用于来驱动轨轮700转动，实现了对轨轮700的高速度和大动力牵引。

控制器，动力发生装置200、变速箱300、离合装置400、驱动桥500、轨轮驱动装置800和取力装置910通讯连接以控制各个部件动作。

在进行公路运行时，可通过控制器控制离合装置400动作，将动力发生装置200和变速箱300连接，并控制动力发生装置200启动，同时，控制取力装置910动作和动力发生装置200的曲轴分离，切断动力发生装置200和取力装置910之间的动力传递，此时，动力发生装置200运行时将会将动力传输到变速箱300，变速箱300通过第一输出轴转动，将动力传递到差速器，差速器将动力传递到半轴，带动半轴转动，半轴带动和其连接的汽轮600转动，以实现汽轮600在公路上进行行驶的效果。

其中，在公铁两用车处于铁路运行模式时，控制器控制离合装置400动作以切断变速箱300和动力发生装置200间的动力传递，并控制取力装置910动作和曲轴传动连接，将动力传递到所述轨轮驱动装置800。

即当需要从公路模式向铁路模式切换时，只需要通过控制器发送信号到取力装置910，使得取力装置910动作以和曲轴实现传动连接，同时相应的控制离合装置400动作，将动力发生装置200和变速箱300之间的动力传递断开，此时，则可通过动力发生装置200将动力传递到取力装置910，取力装置910将动力传递到和其连接的轨轮驱动装置800，通过轨轮驱动装置800来驱动轨轮700直接转动。

本实施例中的公铁两用车在设置时可使得公路和铁路行驶公用一个动力发生装置200，这样则无需单独设置一套动力装置，在进行公路行驶时，通过控制离合装置400和取力装置910动作使动力发生装置200的动力全部用于公路行驶，在进行铁路行驶时，同样的通过控制取力装置910和离合装置400动作，使得动力发生装置200的动力全部用于驱动轨轮700行驶，不仅实现了公路铁路驱动动力的公用而且还保证了公路模式和铁路模式的单独运行。

并且，本实施例中的公铁两用车由于省略了一套动力装置，减少了整个车体底盘100上布置的零部件的数量，减少了对车体底盘100空间的占用，使得车体底盘100更加紧凑化，也相应的减轻了车体的重量，实现了车体的轻量化；

本实施例中的公铁两用车在进行公路模式和铁路模式的换行和转场时，只需要通过控制器控制取力装置910和离合装置400进行相应的动作即可实现动力发生装置200和公路上的变速箱300连接或者动力发生装置200和铁路上的轨轮驱动装置800连接的转换，铁路和公路的驱动转换更加方便快捷，实现了铁路和公路模式的快速换行。

优选的，本实施例中的取力装置910可直接选用现有技术中的全功率取力器结构，在此不做具体赘述。

在本申请的一些实施例中，所述轨轮驱动装置800包括有：

发电装置810，优选的，本实施例中的发电装置810为发电机。

变流装置820，包括整流装置，所述整流装置与所述发电装置电连接，将发电机输出交流电整成直流电；

变频装置设置有多个，用于将整流装置输出的直流电逆变成电压与频率可调的交流电；

整流装置820对应为整流器，变频装置对应为变频器，可用于对发电装置810输出的电流进行整流和逆变。

电动驱动装置830，设置多个，分别与多个所述变频装置820电连接，用于在得电后驱动轨轮700转动，优选的，本实施例中的电动驱动装置830为永磁同步电机，每一所述永磁同步电机对应和一变频装置820连接，所述变频装置820和所述控制器连接。

在对永磁同步电机进行驱动时，每个永磁同步电机通过和其单独连接的变频装置820来单独对其进行驱动控制，实现对每个电动驱动装置830的单独控制， 相邻的轨轮700轮对之间没有刚性连接轴进行连接联动，使得每个轨轮700均可绕其自身车轴833自由转动并相互保持平行，消除了轮对的蛇形运动，稳定性高，提高了整车运行的稳定性。

在本申请的一些实施例中，所述取力装置910通过一取力轴920和所述发电装置810连接。

在本申请的一些实施例中，取力装置910包括有取力法兰911，所述取力轴920为万向轴，其包括有第一连接法兰921和第二连接法兰922，所述取力法兰911和所述第一连接法兰921连接，具体连接时，取力法兰911和第一连接法兰921可通过螺栓固定连接；

所述第二连接法兰922和所述发电装置810连接。第二连接法兰922通过第三连接法兰923和发电装置810连接，在本申请的一些实施例中，所述第三连接法兰923上内凹形成有锥形槽9231，所述发电装置810包括有动力输入轴811，所述动力输入轴811为锥形，所述动力输入轴811插装到所述锥形槽9231内并通过锁紧件和所述第三连接法兰923锁紧固定。锁紧件可选用锁紧螺栓或者锁紧螺钉均可，在此不做具体限制。

最后，再通过锁紧螺栓将第二连接法兰922和第三连接法兰923进行锁紧固定即可。

本实施例中将取力轴920选用万向轴，即可以保证力和扭矩的传递，又可以使得取力轴920在进行力的传递时能够发生相对摆动，不会因传递扭矩和力而产生形变。

进一步的，电动驱动装置830包括有包括有：转子831，所述转子831内部形成有安装腔；

定子832，所述定子832设置在所述安装腔内；

车轴833，插装在所述定子832内，部分从所述定子832中伸出；

轨轮700，转动连接在所述车轴833上，所述轨轮700和所述转子831固定连接。

这样电动驱动装置830通电时，其包含的转子831则会相对定子832转动，转子831和轨轮700连接，则对应带动轨轮700转动，由于轨轮700为转动连接在车轴833上，则对应的实现轨轮700相对车轴833的转动，实现了对轨轮700的直接驱动。本实施例中的电动驱动装置830直接和轨轮700进行配合连接，省略了一系列的传动齿轮等传动组件结构，简化了轨轮700的传动结构，进一步减少了部件数量，进一步减少了对车体底盘100空间的占用，解决了车体底盘100的空间需要紧凑化设置的需要且实现了车体的轻量化。

优选的，在所述车轴833内部形成有中空的腔体834。

为实现对电动驱动装置830的冷却散热，本实施例中的公铁两用车还包括有用于对电动驱动装置830进行冷却的冷却装置840。冷却装置840可包括有：水冷箱841，水冷箱841壳直接选用膨胀水箱。

水冷循环管路842，水冷循环管路842包括有入水管道、冷却管路和出水管路，所述入水管路一端和水冷箱841连接，一端***到轴体中的所述腔体834内，所述冷却管路从所述腔体834一直延伸到所述定子832内侧壁处且环绕定子832内侧壁设置，出水管道和所述冷却管道和水冷箱841连接，通过水冷循环管路842可实现对电机内部的定子832等部件进行冷却降温。

车轴833的腔体834可用于水冷循环管路842的管路布置，同时，本实施例中电动驱动装置830的电缆线也对应的布置在轴体的腔体834内部。

循环动力元件843，连接在所述水冷循环管路842上，以驱动水流循环流动，循环动力元件843可选用循环水泵，其连接在水冷循环管路842上以驱动水流的循环流动，使得水流不断的流经到驱动电机内部，对其进行冷却散热，避免电器件的损坏。

风冷散热装置844，用于将气流吹向所述水冷箱841，对循环到水冷箱841中的水流进行散热，风冷散热装置844可选用散热风机，其用于将气流吹向水冷箱841以对水冷箱841中从水冷循环管路842流入的水进行冷却散热，确保进入到驱动电机内部进行冷却的水流为经过散热降温后的水流。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种公铁两用车，其特征在于，包括有：车体底盘；

动力发生装置，设置在车体底盘上，所述动力发生装置包括有曲轴，

变速箱，与所述曲轴连接；

离合装置，设置在所述变速箱和曲轴之间，用于控制变速箱和动力发生装置之间动力传输的通断；

驱动桥，和所述变速箱传动连接；

汽轮，与驱动桥传动连接，能够在驱动桥驱动下转动；

轨轮，设置在车体底盘下方；

轨轮驱动装置，用于驱动轨轮的行走；

取力装置，设置在离合装置和动力发生装置之间的曲轴上，用于将动力发生装置的动力传送到轨轮驱动装置，其能够通过与所述曲轴连接或脱开以实现对动力发生装置和轨轮驱动装置动力通断的控制；

控制器，动力发生装置、变速箱、离合装置、驱动桥、轨轮驱动装置和取力装置通讯连接以控制各个部件动作，其中，在公铁两用车处于铁路运行模式时，控制器控制离合装置动作以切断变速箱和动力发生装置间的动力传递，并控制取力装置动作和曲轴传动连接，将动力传递到所述轨轮驱动装置；

在公路运行模式时，控制器控制取力装置动作与曲轴脱开，控制离合装置动作以连接变速箱和动力发生装置。

2.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，所述轨轮驱动装置包括有：

发电装置；

变流装置，包括：整流装置，所述整流装置与所述发电装置电连接，将发电机输出交流电整成直流电；

变频装置，设置有多个，用于将整流装置输出的直流电逆变成电压与频率可调的交流电；

电动驱动装置，设有多个分别与所述变频装置电连接，用于在得电后驱动和其连接的轨轮转动。

3.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，所述取力装置通过一取力轴和所述发电装置连接。

4.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，取力装置包括有取力法兰，所述取力轴为万向轴，其包括有第一连接法兰和第二连接法兰，所述取力法兰和所述第一连接法兰连接，所述第二连接法兰通过第三连接法兰和所述发电装置连接。

5.根据权利要求4所述的公铁两用车，其特征在于，所述第三连接法兰上内凹形成有锥形槽，所述发电装置包括有动力输入轴，所述动力输入轴为锥形，所述动力输入轴插装到所述锥形槽内并通过锁紧件和所述第二连接法兰锁紧固定。

6.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，所述电动驱动装置为永磁同步电机，每一永磁同步电机均与一所述变频装置连接，所述变频装置和所述控制器通讯连接。

7.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，所述驱动桥包括有：

驱动桥壳和半轴，所述半轴设置有2个，设置在所述驱动桥壳内，2个所述半轴之间通过差速器连接，2个所述半轴的端部和汽轮固定连接，所述变速箱包括有第一输出轴，所述第一输出轴和所述差速器连接，用以传递动力到所述差速器。

8.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，电动驱动装置包括有包括有：转子，所述转子内部形成有安装腔；

定子，所述定子设置在所述安装腔内；

车轴，插装在所述定子内，部分从所述定子中伸出；

轨轮，转动连接在所述车轴上，所述轨轮和所述转子固定连接。

9.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，在所述车轴内部形成有中空的腔体。

10.根据权利要求1所述的公铁两用车，其特征在于，还包括有用于对电动驱动装置进行冷却的冷却装置。

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