CN112874561A - 一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架 - Google Patents

一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架，包括：轮毂电机总成、独立空气悬架***、胶轮、轮辋、断开式线控转向机构及转向架底架；其中，所述胶轮安装在所述轮辋上，所述胶轮与所述轮辋的装配体组成胶轮总成，所述胶轮总成与所述轮毂电机总成固定连接；所述轮毂电机总成与所述独立空气悬架***球铰连接；所述断开式线控转向机构与所述轮毂电机总成固定连接，所述断开式线控转向机构通过旋转轴连接至所述转向架底架；所述独立空气悬架***通过橡胶球胶连接至所述转向架底架。

Description

一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架
技术领域
本发明涉及转向架技术，尤其涉及一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架。
背景技术
智轨电车是一种多节编组、全轴转向、中大运量的新型城市轨道交通工具，作为城市运营为方便上下乘客，低地板布置是在势在必行。此外，实现中大运量需要足够的车内空间，也就是需要足够多的编组数量；同时实现中大运量也必需配备足够的动力；城市运营道路弯道半径较小，要求车辆具备全轴转向功能。
智轨电车现有平台为三节编组、六轴全转向、12×4驱动形式(动力布置在两头)、且低地板未能全部贯通(动力转向架处地板为三级踏步)结构。如需要在目前平台基础上增加编组(即，加大运量)或实现低地板全贯通要求，则现有转向架结构不能满足使用要求。
因此，亟需一种能提高智轨电车动力且能实现车辆全贯通低地板结构的转向架。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于轮毂电机的智轨电车低地板胶轮转向架，该转向架可解决四节及以上编节智轨电车动力不足问题，并且能实现车辆全贯通低地板结构。同时，使用该转向架还可满足全轴转向要求，车辆转弯半径小、转向灵活。另外采用该转向架还能提高智轨电车的行驶平稳性。
本发明提供了一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架，包括：
轮毂电机总成、独立空气悬架***、胶轮、轮辋、断开式线控转向机构及转向架底架；
其中：
所述胶轮安装在所述轮辋上，所述胶轮与所述轮辋的装配体组成胶轮总成，所述胶轮总成与所述轮毂电机总成固定连接；
所述轮毂电机总成与所述独立空气悬架***球铰连接；
所述断开式线控转向机构与所述轮毂电机总成固定连接，所述断开式线控转向机构通过旋转轴连接至所述转向架底架；
所述独立空气悬架***通过橡胶球胶连接至所述转向架底架。
在一个实施例中，所述轮毂电机总成的转向节上下球销分别与所述独立空气悬架***的上、下横臂球铰连接。
在一个实施例中，所述胶轮总成与轮毂电机总成通过螺栓固定连接。
在一个实施例中，所述断开式线控转向机构的转向节臂通过螺栓固定在所述轮毂电机总成的转向节上，所述断开式线控转向机构的转向摇臂通过所述旋转轴连接至所述转向架底架上。
在一个实施例中，所述轮毂电机总成包括：
行星减速器、电机及其控制器、鼓式制动器以及转向节；
其中，所述行星减速器的太阳轮为动力输入，所述行星减速器的行星架作为动力输出驱动轮胎，其中齿圈固定在所述电机的定子机架上，所述太阳轮与所述电机的输出轴花键连接，所述行星减速器的行星架旋转轴与所述转向节之间设有轮毂轴承，从而实现轮胎与转向节之间旋转；所述电机的转子机架与所述转向节之间设有电机轴承，而所述电机的定子机架固定在所述转向节上，从而实现所述电机的定子与转子的旋转。
在一个实施例中，所述鼓式制动器包括：
制动鼓和制动蹄片机构；
所述制动鼓固定在所述电机的转子机架上，所述制动蹄片机构安装在所述转向节上，通过制动电机转子从而实现所述行星架的制动。
在一个实施例中，所述独立空气悬架***包括：
上横臂、下横臂、减振器、空气弹簧及高度阀组件；
所述空气弹簧的上端通过螺栓固定连接至底架上，所述空气弹簧的下端通过螺栓固定连接至所述上横臂上；
所述减振器的上端通过橡胶柔性连接在底架上，所述减振器的下端通过橡胶柔性连接在所述下横臂上；
所述高度阀组件与空气弹簧管路连接，用来控制空气弹簧的充气或者放气。
在一个实施例中，所述断开式线控转向机构包括：
左横拉杆、右横拉杆、中间横拉杆、左转向摇臂、右转向摇臂、转向油缸、左转向节臂、以及右转向节臂；
其中：
所述左、右转向摇臂通过旋转轴安装在底架上；
所述中间横拉杆的左右两端分别与所述左、右转向摇臂以球铰方式连接；
所述左横拉杆的左右两端分别与所述左转向节臂、左转向摇臂以球铰方式连接；
所述右横拉杆的左右两端分别与所述右转向节臂、右转向摇臂以球铰方式连接；
所述转向油缸的前后两端分别与所述右转向摇臂、底架以球铰方式连接；
所述左、右转向节臂分别以螺栓连接在所述轮毂电机总成的左、右转向节上。
在一个实施例中，所述断开式线控转向机构不需要机构传动，且与所述独立空气悬架***匹配，单轮跳动不影响另一轮转向。
在一个实施例中，所述断开式线控转向机构具有15m最小转弯半径，内轮和外轮的最大转角分别大于14.81°和13.15°。
本发明的基于轮毂电机的低地板胶轮转向架适用于智轨电车，并具有以下极为有益的技术效果：
首先，本发明采用轮毂电机技术实现了全轮驱动，解决了四节及以上编节智轨电车动力不足问题，满足智轨中大运量要求；
其次，本发明采用独立悬架结构实现了车辆全贯通低地板结构，方便上下乘客，同时提高了智轨电车的行驶平稳性；
再次，本发明采用了断开式线控转向机构，实现了全轴线控转向功能，车辆转弯半径小，转向灵活，可适应各种地城市道路。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出根据本发明一实施例的基于轮毂电机的胶轮转向架；
图2示出根据本发明一实施例的轮毂电机总成的结构原理图；
图3示出根据本发明一实施例的独立空气悬架***的主视图；
图4示出根据本发明一实施例的独立空气悬架***的俯视图；
图5示出根据本发明一实施例的转向机构原理图；
图6示出根据本发明一实施例的转向机构的最小转弯半径示意图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
智轨电车是一种多节编组、全轴转向、中大运量的新型城市轨道交通工具，作为城市运营为方便上下乘客，低地板布置是在势在必行。此外，实现中大运量需要足够的车内空间，也就是需要足够多的编组数量；同时实现中大运量也必需配备足够的动力；城市运营道路弯道半径较小，要求车辆具备全轴转向功能。
智轨电车现有平台为三节编组、六轴全转向、12×4驱动形式(动力布置在两头)、且低地板未能全部贯通(动力转向架处地板为三级踏步)结构。如需要在目前平台基础上增加编组(即，加大运量)或实现低地板全贯通要求，则现有转向架结构不能满足使用要求。
本发明提供了一种基于轮毂电机的智轨电车低地板胶轮转向架，该转向架可解决四节及以上编节智轨电车动力不足问题，并且能实现车辆全贯通低地板结构。同时使用该转向架还可满足全轴转向要求，车辆转弯半径小、转向灵活。另外采用该转向架还能提高智轨电车的行驶平稳性。
图1示出根据本发明一实施例的转向架。该转向架包括，但不限于，轮毂电机总成101、独立空气悬架***102、胶轮103、轮辋104、断开式线控转向机构105及转向架底架106。
胶轮103安装在轮辋104上，胶轮103与轮辋104的装配体组成胶轮总成，该胶轮总成与轮毂电机总成101固定连接。在一个实施例中，该胶轮总成与轮毂电机总成101通过螺栓固定连接。
轮毂电机总成101与独立空气悬架***102球铰连接。在一个实施例中，轮毂电机总成101中的转向节上下球销分别与独立空气悬架***102的上、下横臂球铰连接。
断开式线控转向机构105与轮毂电机总成101固定连接。在一个实施例中，断开式线控转向机构105的转向节臂螺栓固定在轮毂电机总成101中的转向节上，断开式线控转向机构105中的转向摇臂通过旋转轴安装在转向架底架106上。
独立空气悬架***102的上、下横臂通过橡胶球胶安装在转向架底架106上。
图2示出根据本发明一实施例的轮毂电机总成的结构原理图。轮毂电机总成101包括，但不限于，行星减速器、电机及其控制器、鼓式制动器以及转向节。
行星减速器包括太阳轮和行星架。太阳轮为动力输入，行星架作为动力输出驱动轮胎，其中齿圈固定在电机的定子机架上，太阳轮与电机的输出轴花键连接，行星减速器中的行星架旋转轴与转向节之间设有轮毂轴承，从而实现轮胎与转向节之间旋转。电机的转子机架与转向节之间设有电机轴承，而电机的定子机架固定在转向节上，从而实现电机定子与转子的旋转。
鼓式制动器包括制动鼓和制动蹄片机构。制动鼓固定在电机的转子机架上，制动蹄片机构安装在转向节上，通过制动电机转子从而实现行星架的制动。
图3示出根据本发明一实施例的悬架主视图。图4示出根据本发明一实施例的悬架俯视图。本发明采用独立空气悬架***，该悬架***包括，但不限于，上、下横臂(导向机构)、阻尼元件(减振器)、空气弹簧(弹性元件)。
空气弹簧上端通过螺栓固定连接至底架上，下端通过螺栓固定连接至上横臂上。
减振器上端通过橡胶柔性连接在底架上，下端通过橡胶柔性连接在下横臂上。
悬架***还可以包括高度阀组件，用来控制空气弹簧的充气或者放气，该高度阀组件与空气弹簧管路连接。
相较于现有技术的空气悬架，本发明的独立空气悬架***主要结构特点在于：
首先，采用空气弹簧作为弹性元件，舒适性好；
其次，双横臂独立悬架左右轮跳互不影响，其舒适性及操纵稳定性均比较好。
图5示出根据本发明一实施例的转向机构原理图。图6示出该转向机构的最小转弯半径示意图。本发明采用断开式线控转向机构，该转向机构包括，但不限于，左横拉杆、右横拉杆、中间横拉杆、左转向摇臂、右转向摇臂、转向油缸、左转向节臂、右转向节臂。
左、右转向摇臂通过旋转轴安装在底架上；
中间横拉杆左右两端分别与左、右转向摇臂以球铰方式连接；
左横拉杆左右两端分别与左转向节臂、左转向摇臂以球铰方式连接；
右横拉杆左右两端分别与右转向节臂、右转向摇臂以球铰方式连接；
转向油缸前后两端分别与右转向摇臂、底架以球铰方式连接；
左、右转向节臂分别以螺栓连接在轮毂电机总成的左、右转向节上。
相较于现有的转向机构，本发明采用断开式线控转向机构，其具有以下优点：
首先，线控特点是不需要机构传动，结构简单；
其次，断开式特点是与独立悬架匹配使用，单轮跳动不影响另一轮转向。
在一个实施例中，转向机构需满足15m最小转弯半径要求，内/外轮最大转角大于14.81°/13.15°，如图6所示。
本发明涉及一种采用轮毂电机的转向架技术、一种适用于低地板车辆的胶轮转向架技术、一种可主动转向的转向架技术。本发明所提供的基于轮毂电机的低地板胶轮转向架具有以下极为有益的技术效果：
首先，本发明采用轮毂电机技术实现了全轮驱动，解决了四节及以上编节智轨电车动力不足问题，满足智轨中大运量要求；
其次，本发明采用独立悬架结构实现了车辆全贯通低地板结构，方便上下乘客，同时提高了智轨电车的行驶平稳性；
再次，本发明采用了断开式线控转向机构，实现了全轴线控转向功能，车辆转弯半径小，转向灵活，可适应各种地城市道路。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种基于轮毂电机的低地板胶轮转向架，其特征在于，包括：
轮毂电机总成、独立空气悬架***、胶轮、轮辋、断开式线控转向机构及转向架底架；
其中：
所述胶轮安装在所述轮辋上，所述胶轮与所述轮辋的装配体组成胶轮总成，所述胶轮总成与所述轮毂电机总成固定连接；
所述轮毂电机总成与所述独立空气悬架***球铰连接；
所述断开式线控转向机构与所述轮毂电机总成固定连接，所述断开式线控转向机构通过旋转轴连接至所述转向架底架；
所述独立空气悬架***通过橡胶球胶连接至所述转向架底架。
2.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述轮毂电机总成的转向节上下球销分别与所述独立空气悬架***的上、下横臂球铰连接。
3.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述胶轮总成与轮毂电机总成通过螺栓固定连接。
4.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述断开式线控转向机构的转向节臂通过螺栓固定在所述轮毂电机总成的转向节上，所述断开式线控转向机构的转向摇臂通过所述旋转轴连接至所述转向架底架上。
5.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述轮毂电机总成包括：
行星减速器、电机及其控制器、鼓式制动器以及转向节。
其中，所述行星减速器的太阳轮为动力输入，所述行星减速器的行星架作为动力输出驱动轮胎，其中齿圈固定在所述电机的定子机架上，所述太阳轮与所述电机的输出轴花键连接，所述行星减速器的行星架旋转轴与所述转向节之间设有轮毂轴承，从而实现轮胎与转向节之间旋转；所述电机的转子机架与所述转向节之间设有电机轴承，而所述电机的定子机架固定在所述转向节上，从而实现所述电机的定子与转子的旋转。
6.如权利要求5所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述鼓式制动器包括：
制动鼓和制动蹄片机构；
所述制动鼓固定在所述电机的转子机架上，所述制动蹄片机构安装在所述转向节上，通过制动电机转子从而实现所述行星架的制动。
7.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述独立空气悬架***包括：
上横臂、下横臂、减振器、空气弹簧及高度阀组件；
所述空气弹簧的上端通过螺栓固定连接至底架上，所述空气弹簧的下端通过螺栓固定连接至所述上横臂上；
所述减振器的上端通过橡胶柔性连接在底架上，所述减振器的下端通过橡胶柔性连接在所述下横臂上；
所述高度阀组件与空气弹簧管路连接，用来控制空气弹簧的充气或者放气。
8.如权利要求1所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述断开式线控转向机构包括：
左横拉杆、右横拉杆、中间横拉杆、左转向摇臂、右转向摇臂、转向油缸、左转向节臂以及右转向节臂；
其中：
所述左、右转向摇臂通过旋转轴安装在底架上；
所述中间横拉杆的左右两端分别与所述左、右转向摇臂以球铰方式连接；
所述左横拉杆的左右两端分别与所述左转向节臂、左转向摇臂以球铰方式连接；
所述右横拉杆的左右两端分别与所述右转向节臂、右转向摇臂以球铰方式连接；
所述转向油缸的前后两端分别与所述右转向摇臂、底架以球铰方式连接；
所述左、右转向节臂分别以螺栓连接在所述轮毂电机总成的左、右转向节上。
9.如权利要求8所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述断开式线控转向机构不需要机构传动，且与所述独立空气悬架***匹配，单轮跳动不影响另一轮转向。
10.如权利要求8所述的低地板胶轮转向架，其特征在于，所述断开式线控转向机构具有15m最小转弯半径，内轮和外轮的最大转角分别大于14.81°和13.15°。
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