CN214112161U - 车轮、轮对、转向架及铁路车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种车轮、轮对、转向架及铁路车辆，属于车轮技术领域，该车轮采用辐条式结构，在保证车轮刚度与强度的前提下，减轻了车轮重量，改善了车轮振动特性，并降低了车轮的辐射噪声。该车轮包括轮毂、轮辋、多根外辐条和多根内辐条；轮辋设置于轮毂外的同心圆周上；外辐条连接于轮毂的轴向外端与轮辋的轴向外端之间，多根外辐条沿周向分布于轮毂外周；外辐条包括外辐条本体和外加强筋，外加强筋与外辐条本体同向延伸；内辐条连接于轮毂的轴向内端与轮辋的轴向内端之间，多根内辐条沿周向分布于轮毂外周；内辐条包括内辐条本体和内加强筋，内加强筋与内辐条本体同向延伸。

Description

车轮、轮对、转向架及铁路车辆

技术领域

本实用新型属于车轮技术领域，尤其涉及一种车轮、轮对、转向架及铁路车辆。

背景技术

轮对是铁路车辆中的一个非常关键的部件，它直接关系着列车运行的安全可靠性，并对运行品质与乘坐舒适性构成重要影响。轮轨间的振动与冲击是导致车辆与轨道结构疲劳、多种损伤与破坏的重要源头，轮轨振动与噪声对列车内部与周围环境的舒适性带来严重影响，降低车轮重量是解决这些问题的有效措施。

如图1所示，现有铁路车辆用车轮由轮辋2’、踏面21’、轮缘22’、腹板3’与轮毂1’组成；其中，踏面21’与钢轨接触；轮毂1’通过车轮孔与车轴装配；腹板3’是轮毂1’与轮辋2’之间的连接部分，它是影响整个车轮刚度、强度、热应力与振动特性的关键部位。目前，铁路车辆用车轮的腹板主要有直腹板和S型腹板两种，图1所示为直腹板车轮。然而，无论是直腹板还是S型腹板车轮，其断面结构都呈现“两头大，中间细”的形式，这就导致腹板成为车轮刚度和强度最薄弱的部位，且腹板面积很大，其振动辐射噪声严重。

因而，如何提供一种重量轻且辐射噪声低的铁路车辆用车轮，是当前急需解决的一项技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对上述的技术问题，提出一种车轮，其采用辐条式结构，在保证车轮刚度与强度的前提下，减轻了车轮重量，改善了车轮振动特性，并降低了车轮的辐射噪声。本实用新型还提供了包含该车轮的轮对、转向架和铁路车辆。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种车轮，包括轮毂、轮辋、多根外辐条和多根内辐条；所述轮辋设置于所述轮毂外的同心圆周上；所述外辐条连接于所述轮毂的轴向外端与所述轮辋的轴向外端之间，多根所述外辐条沿周向分布于所述轮毂外周；所述外辐条包括外辐条本体，所述外辐条本体面向所述车轮轴向内侧的一面设置有外加强筋，所述外加强筋与外辐条本体同向延伸；所述内辐条连接于所述轮毂的轴向内端与所述轮辋的轴向内端之间，多根所述内辐条沿周向分布于所述轮毂外周；所述内辐条包括内辐条本体，所述内辐条本体面向所述车轮轴向外侧的一面设置有内加强筋，所述内加强筋与内辐条本体同向延伸。

作为优选，所述外加强筋与外辐条本体一体成型，所述外加强筋位于所述外辐条本体面向所述车轮轴向内侧一面的中部，以使所述外辐条的横截面呈T形；所述内加强筋与内辐条本体一体成型，所述内加强筋位于所述内辐条本体面向所述车轮轴向外侧一面的中部，以使所述内辐条的横截面呈T形。

作为优选，所述外辐条本体的宽度自其与轮毂相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由宽变窄，所述内辐条本体的宽度自其与轮毂相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由宽变窄。

作为优选，所述外辐条本体的厚度为18～25mm，所述外辐条本体的宽度为35～60mm，所述外辐条本体最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1；所述内辐条本体的厚度为18～25mm，所述内辐条本体的宽度为35～60mm，所述内辐条本体最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1。

作为优选，所述外加强筋的厚度自其与轮毂相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由厚变薄，所述内加强筋的厚度自其与轮毂相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由厚变薄。

作为优选，所述外加强筋包括位于中部的第一平直部和分别连接于所述第一平直部两端的两个第一楔形部，所述第一楔形部的斜面朝向所述车轮的轴向内侧，所述第一楔形部的小端平滑连接于所述第一平直部的端部；所述内加强筋包括位于中部的第二平直部和分别连接于所述第二平直部两端的两个第二楔形部，所述第二楔形部的斜面朝向所述车轮的轴向外侧，所述第二楔形部的小端平滑连接于所述第二平直部的端部。

作为优选，所述外加强筋的宽度为20～28mm，所述第一平直部的厚度大于或等于6mm，所述第一平直部背离所述外辐条本体一侧的平面与所述第一楔形部的斜面之间的夹角为150°～170°；所述内加强筋的宽度为20～28mm，所述第二平直部的厚度大于或等于6mm，所述第二平直部背离所述内辐条本体一侧的平面与所述第二楔形部的斜面之间的夹角为150°～170°。

作为优选，所述外辐条自其与所述轮毂相连的一端至其与所述轮辋相连的一端由轴向外侧向轴向内侧倾斜，且所述外辐条与轮毂圆滑过渡连接；所述内辐条自其与所述轮毂相连的一端至其与所述轮辋相连的一端由轴向内侧向轴向外侧倾斜，且所述内辐条与轮毂圆滑过渡连接。

作为优选，所述外辐条的倾斜角度小于3°，所述内辐条的倾斜角度小于3°。

作为优选，所述轮辋的内周面设有朝向所述轮毂凸出的第一凸缘部和第二凸缘部，所述第一凸缘部和第二凸缘部分别靠近所述轮辋的轴向外端和轴向内端，所述外辐条通过所述第一凸缘部过渡连接于所述轮辋，所述内辐条通过所述第二凸缘部过渡连接于所述轮辋。

作为优选，所述第一凸缘部的高度小于25mm，所述第二凸缘部的高度小于25mm。

作为优选，相邻两根所述外辐条在所述轮毂外周面上的周向间距大于5mm，相邻两根所述内辐条在所述轮毂外周面上的周向间距大于5mm。

作为优选，所述轮毂具有中心轴线，所述外辐条以所述中心轴线为中心呈辐射状均匀设置，所述内辐条以所述中心轴线为中心呈辐射状均匀设置。

作为优选，所述外辐条数量为9～13根，所述内辐条数量为9～13根。

作为优选，所述外辐条的数量为奇数，所述内辐条的数量也为奇数。

作为优选，所述外辐条与内辐条数量相等，且所述外辐条与内辐条在所述车轮轴向上一一对齐设置。

作为优选，所述车轮为一体铸造成型。

本实用新型还提供了一种轮对，包含上述任一项技术方案所述的车轮。

本实用新型还提供了一种转向架，包含述任一项技术方案所述的轮对。

本实用新型还提供了一种铁路车辆，包含述任一项技术方案所述的转向架。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型提供的车轮，其外辐条与轮辋、轮毂的轴向外端几乎平齐，内辐条与轮辋、轮毂的轴向内端几乎平齐，能够保证车轮刚度与强度，同时，其轮毂、轮辋、外辐条和内辐条构成刚架结构，显著减轻了车轮重量，改善了车轮振动特性；

2、本实用新型提供的车轮，采用辐条式结构，完全脱离了传统车轮的腹板式结构，使车轮振动辐射面积极大减小，从而减小了车轮的振动辐射噪声，进一步提高了轨道列车的运行品质与乘坐舒适性；

3、本实用新型提供的车轮，其外辐条与轮辋、轮毂的轴向外端几乎平齐，内辐条与轮辋、轮毂的轴向内端几乎平齐，使车轮在轴向上几乎没有几何突变，在铁路车辆高速运行时，车轮两侧压力差小、风阻低。

附图说明

图1为现有直腹板车轮的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的车轮的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的车轮的主视图；

图4为沿图3中A-A线切开的外辐条的剖视图；

图5为本实用新型实施例提供的车轮的剖视结构示意图；

图6为图5对应的车轮的剖视图；

以上各图中：

1’、轮毂，2’、轮辋，21’、踏面，22’、轮缘，3’、腹板；

1、轮毂，2、轮辋，21、第一凸缘部，22、第二凸缘部，3、外辐条，31、外辐条本体，32、外加强筋，321、第一平直部，322、第一楔形部，4、内辐条，41、内辐条本体，42、内加强筋，421、第二平直部，422、第二楔形部。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，以轮辋2设有轮缘的一侧为轴向内侧、踏面一侧为轴向外侧；术语“内”、“外”、“前”、“后”等仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图2-图6所示，本实用新型实施例提供了一种车轮，包括轮毂1、轮辋2、多根外辐条3和多根内辐条4；轮辋2设置于轮毂1外的同心圆周上；外辐条3连接于轮毂1的轴向外端与轮辋2的轴向外端之间，多根外辐条3沿周向分布于轮毂1外周；外辐条3包括外辐条本体31，外辐条本体31面向车轮轴向内侧的一面设置有外加强筋32，外加强筋32与外辐条本体31同向延伸；内辐条4连接于轮毂1的轴向内端与轮辋2的轴向内端之间，多根内辐条4沿周向分布于轮毂1外周；内辐条4包括内辐条本体41，内辐条本体41面向车轮轴向外侧的一面设置有内加强筋42，内加强筋42与内辐条本体41同向延伸。

上述车轮，其外辐条3与轮辋2、轮毂1的轴向外端几乎平齐，内辐条4与轮辋2、轮毂1的轴向内端几乎平齐，能够保证车轮刚度与强度，同时，其轮毂1、轮辋2、外辐条3和内辐条4构成刚架结构，显著减轻了车轮重量，改善了车轮振动特性。同时，上述车轮，采用辐条式结构，完全脱离了传统车轮的腹板式结构，使车轮振动辐射面积极大减小，从而减小了车轮的振动辐射噪声，进一步提高了轨道列车的运行品质与乘坐舒适性。此外，上述车轮，其外辐条3与轮辋2、轮毂1的轴向外端几乎平齐，内辐条4与轮辋2、轮毂1的轴向内端几乎平齐，使车轮在轴向上几乎没有几何突变，在铁路车辆高速运行时，车轮两侧压力差小、风阻低。

为了确保车轮的刚度与强度，作为优选，如图4所示，外加强筋32与外辐条本体31一体成型，外加强筋32位于外辐条本体31面向车轮轴向内侧一面的中部，以使外辐条3的横截面呈T形。同理，内加强筋42与内辐条本体41一体成型，内加强筋42位于内辐条本体41面向车轮轴向外侧一面的中部，以使内辐条4的横截面呈T形。这种横截面呈T形的辐条具有更高的刚度与强度，有利于确保车轮的刚度与强度。

进一步的，为了在确保车轮刚度与强度的前提下，尽可能减轻车轮重量和车轮振动辐射面积，作为优选，如图3所示，外辐条本体31的宽度自其与轮毂1相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋2相连接的端部至其中部也由宽变窄。同理，内辐条本体41的宽度自其与轮毂1相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋2相连接的端部至其中部也由宽变窄。优选的尺寸范围为：外辐条本体31的厚度为18～25mm，外辐条本体31的宽度为35～60mm，外辐条本体31最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1。内辐条本体41的厚度为18～25mm，内辐条本体41的宽度为35～60mm，内辐条本体41最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1。需要说明的是，外辐条本体31和内辐条本体41的厚度方向均为沿车轮轴向的方向，宽度方向均为沿车轮周向的方向。

进一步的，为了在确保车轮刚度与强度的前提下，尽可能减轻车轮重量，作为优选，如图6所示，外加强筋32的厚度自其与轮毂1相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋2相连接的端部至其中部也由厚变薄，内加强筋42的厚度自其与轮毂1相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋2相连接的端部至其中部也由厚变薄。这种结构的加强筋，其两端厚，能够加强加强筋与轮毂1和轮辋2相连处的刚度与强度，而中部薄，有利于减轻车轮重量。

具体的，如图6所示，本实施例中，外加强筋32包括位于中部的第一平直部321和分别连接于第一平直部321两端的两个第一楔形部322，第一楔形部322的斜面朝向车轮的轴向内侧，第一楔形部322的小端平滑连接于第一平直部321的端部；内加强筋42包括位于中部的第二平直部421和分别连接于第二平直部421两端的两个第二楔形部422，第二楔形部422的斜面朝向车轮的轴向外侧，第二楔形部422的小端平滑连接于第二平直部421的端部。优选的尺寸范围为：外加强筋32的宽度为20～28mm，第一平直部321的厚度大于或等于6mm，第一平直部321背离外辐条本体31一侧的平面与第一楔形部322的斜面之间的夹角为150°～170°；内加强筋42的宽度为20～28mm，第二平直部421的厚度大于或等于6mm，第二平直部421背离内辐条本体41一侧的平面与第二楔形部422的斜面之间的夹角为150°～170°。需要说明的是，外加强筋32的内加强筋42的宽度方向均为沿车轮周向的方向、厚度方向均为沿车轮轴向的方向。

进一步的，如图6所示，外辐条本体31自其与轮毂1相连的一端至其与轮辋2相连的一端由轴向外侧向轴向内侧倾斜，且外辐条本体31与轮毂1圆滑过渡连接；内辐条本体41自其与轮毂1相连的一端至其与轮辋2相连的一端由轴向内侧向轴向外侧倾斜，且内辐条本体41与轮毂1圆滑过渡连接。将外辐条本体31和内辐条本体41设置为倾斜状，且外辐条本体31和内辐条本体41均与轮毂1圆滑过渡连接，有利于降低轮毂1外周面的应力，避免产生应力集中问题。优选的，外辐条本体31的倾斜角度小于3°，内辐条本体41的倾斜角度小于3°。

为了实现轮辋2与外辐条3和内辐条4的过渡连接，作为优选，如图5和图6所示，轮辋2的内周面设有朝向轮毂1凸出的第一凸缘部21和第二凸缘部22，第一凸缘部21和第二凸缘部22分别靠近轮辋2的轴向外端和轴向内端，使轮辋2的内周面形成凹槽，外辐条3通过第一凸缘部21过渡连接于轮辋2，内辐条4通过第二凸缘部22过渡连接于轮辋2。优选的：第一凸缘部21的高度小于25mm，第二凸缘部22的高度小于25mm。需要说明的是，第一凸缘部21和第二凸缘部22的高度方向均为沿车轮径向的方向。可以理解的是，轮辋2内周面也可以不设置第一凸缘部21和第二凸缘部22，而将外辐条3直接连接于轮辋2的轴向外端、内辐条4直接连接于轮辋2的轴向内端。

如图3所示，本实施例中，相邻两根外辐条3在轮毂1外周面上的周向间距大于5mm。同理，相邻两根内辐条4在轮毂1外周面上的周向间距大于5mm。这样设置使得相邻两根辐条在轮毂1外周面上留有间隙，能够保证轮毂4外周面前后贯通、处于开放状态，从而避免因轮毂4外周面形成周向槽而导致杂物积累、进而导致车轮腐蚀，同时，也便于检查和维修轮毂1。

为了使外辐条3和内辐条4受力均匀，如图3所示，轮毂1具有中心轴线，外辐条3以中心轴线为中心呈辐射状均匀设置。同理，内辐条4以中心轴线为中心呈辐射状均匀设置。

为了确保车轮的强度，如图2和图3所示，本实施例中，外辐条3数量为11根，内辐条4数量也为11根，且外辐条3与内辐条4在车轮轴向上一一对齐设置。需要说明的是，外辐条3和内辐条4的具体数量，可根据车轮强度计算确定，外辐条3数量优选为9～13根，内辐条4数量也优选为9～13根。而且，外辐条3的数量优选为奇数，内辐条4的数量也优选为奇数，从而使车轮具有非轴对称性，减小车轮运转时的单一性，减缓车轮多边形化的趋势。

此外，为了便于加工上述车轮，并保证车轮的刚度与强度，上述车轮优选采用一体铸造成型，材质可以为铸钢、铸铁以及轻质合金(例如钛合金、铝合金等)等。

本实施例还提供了一种轮对，包含上述车轮。

本实施例还提供了一种转向架，包含上述轮对。

本实施例还提供了一种铁路车辆，包含上述转向架。

Claims (20)

1.车轮，其特征在于，包括：

轮毂；

轮辋，所述轮辋设置于所述轮毂外的同心圆周上；

多根外辐条，所述外辐条连接于所述轮毂的轴向外端与所述轮辋的轴向外端之间，多根所述外辐条沿周向分布于所述轮毂外周；所述外辐条包括外辐条本体，所述外辐条本体面向所述车轮轴向内侧的一面设置有外加强筋，所述外加强筋与外辐条本体同向延伸；

多根内辐条，所述内辐条连接于所述轮毂的轴向内端与所述轮辋的轴向内端之间，多根所述内辐条沿周向分布于所述轮毂外周；所述内辐条包括内辐条本体，所述内辐条本体面向所述车轮轴向外侧的一面设置有内加强筋，所述内加强筋与内辐条本体同向延伸。

2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述外加强筋与外辐条本体一体成型，所述外加强筋位于所述外辐条本体面向所述车轮轴向内侧一面的中部，以使所述外辐条的横截面呈T形；所述内加强筋与内辐条本体一体成型，所述内加强筋位于所述内辐条本体面向所述车轮轴向外侧一面的中部，以使所述内辐条的横截面呈T形。

3.根据权利要求2所述的车轮，其特征在于：所述外辐条本体的宽度自其与轮毂相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由宽变窄，所述内辐条本体的宽度自其与轮毂相连接的端部至其中部由宽变窄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由宽变窄。

4.根据权利要求3所述的车轮，其特征在于：所述外辐条本体的厚度为18～25mm，所述外辐条本体的宽度为35～60mm，所述外辐条本体最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1；所述内辐条本体的厚度为18～25mm，所述内辐条本体的宽度为35～60mm，所述内辐条本体最宽处与最窄处的宽度比为2.5～4.1。

5.根据权利要求2至4任一项所述的车轮，其特征在于：所述外加强筋的厚度自其与轮毂相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由厚变薄，所述内加强筋的厚度自其与轮毂相连接的端部至其中部由厚变薄、自其与轮辋相连接的端部至其中部也由厚变薄。

6.根据权利要求5所述的车轮，其特征在于：所述外加强筋包括位于中部的第一平直部和分别连接于所述第一平直部两端的两个第一楔形部，所述第一楔形部的斜面朝向所述车轮的轴向内侧，所述第一楔形部的小端平滑连接于所述第一平直部的端部；所述内加强筋包括位于中部的第二平直部和分别连接于所述第二平直部两端的两个第二楔形部，所述第二楔形部的斜面朝向所述车轮的轴向外侧，所述第二楔形部的小端平滑连接于所述第二平直部的端部。

7.根据权利要求6所述的车轮，其特征在于：所述外加强筋的宽度为20～28mm，所述第一平直部的厚度大于或等于6mm，所述第一平直部背离所述外辐条本体一侧的平面与所述第一楔形部的斜面之间的夹角为150°～170°；所述内加强筋的宽度为20～28mm，所述第二平直部的厚度大于或等于6mm，所述第二平直部背离所述内辐条本体一侧的平面与所述第二楔形部的斜面之间的夹角为150°～170°。

8.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：所述外辐条自其与所述轮毂相连的一端至其与所述轮辋相连的一端由轴向外侧向轴向内侧倾斜，且所述外辐条与轮毂圆滑过渡连接；所述内辐条自其与所述轮毂相连的一端至其与所述轮辋相连的一端由轴向内侧向轴向外侧倾斜，且所述内辐条与轮毂圆滑过渡连接。

9.根据权利要求8所述的车轮，其特征在于：所述外辐条的倾斜角度小于3°，所述内辐条的倾斜角度小于3°。

10.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：所述轮辋的内周面设有朝向所述轮毂凸出的第一凸缘部和第二凸缘部，所述第一凸缘部和第二凸缘部分别靠近所述轮辋的轴向外端和轴向内端，所述外辐条通过所述第一凸缘部过渡连接于所述轮辋，所述内辐条通过所述第二凸缘部过渡连接于所述轮辋。

11.根据权利要求10所述的车轮，其特征在于：所述第一凸缘部的高度小于25mm，所述第二凸缘部的高度小于25mm。

12.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：相邻两根所述外辐条在所述轮毂外周面上的周向间距大于5mm，相邻两根所述内辐条在所述轮毂外周面上的周向间距大于5mm。

13.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：所述轮毂具有中心轴线，所述外辐条以所述中心轴线为中心呈辐射状均匀设置，所述内辐条以所述中心轴线为中心呈辐射状均匀设置。

14.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：所述外辐条数量为9～13根，所述内辐条数量为9～13根。

15.根据权利要求14所述的车轮，其特征在于：所述外辐条的数量为奇数，所述内辐条的数量也为奇数。

16.根据权利要求15所述的车轮，其特征在于：所述外辐条与内辐条数量相等，且所述外辐条与内辐条在所述车轮轴向上一一对齐设置。

17.根据权利要求1或2所述的车轮，其特征在于：所述车轮为一体铸造成型。

18.轮对，其特征在于：包含权利要求1至17任一项所述的车轮。

19.转向架，其特征在于：包含权利要求18所述的轮对。

20.铁路车辆，其特征在于：包含权利要求19所述的转向架。

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