TW201704593A - 膠輪運載系統之行駛軌座 - Google Patents

Abstract

一種膠輪運載系統之行駛軌座，適用於供至少一個膠輪行駛於其上，並包含：一個座體，以及一個設置於該座體上的皮膜單元。該皮膜單元包括一個硬化層，該硬化層的硬度為維氏硬度為HV400~HV1200，該硬化層具有一個供該膠輪滾動於其上的行駛路面，該行駛路面的粗糙度為10~50μm。在兼顧該硬化層應有的強度、耐摩擦性，以及該硬化層與該膠輪與使用壽命下，透過該皮膜單元保護該座體以提升該座體的使用壽命。當該皮膜單元因長久使用而摩擦壞損時，只要形成該皮膜單元即可使該行駛軌座整體回復到原來的尺寸，即可避免公差問體產生。

Description

膠輪運載系統之行駛軌座

本發明是有關於一種膠輪運載系統，特別是指一種膠輪運載系統之行駛軌座。

目前行駛於陸地上的大眾運輸工具，大致可分為道路運輸與軌道運輸兩種。道路運輸是指運輸直接行走於路面上的形式，例如公共汽車和無軌電車。軌道交通是指車輛必須行走於特定的軌道上的形式，例如火車、捷運等，並可進一步分成鋼軌鋼輪系統與膠輪運載系統(Rubber-tired Metro System)。鋼軌鋼輪系統的車輛是使用鋼輪並行走於鋼軌上，而膠輪運載系統的車輛則是使用橡膠車輪，膠輪運載系統的軌道也與鋼軌鋼輪系統不同。

參閱圖1，一般膠輪運載系統9的軌道91包括一個基座911、兩個彼此間隔地設置於該基座911上的導電軌(guidance/power rail)912，以及兩個彼此間隔地設置於該基座911上且位於該等導電軌912之間的行駛軌座913。所述膠輪運載系統9的車輛92位於於該等導電軌912之間，並且所述車輛92的數個膠輪921分別行駛於該等行駛軌座913上。

透過所述膠輪921行駛於該等行駛軌座913的方式，從而具有以下的優點：(1)所述車輛92行駛速度平緩穩定、(2)低噪音、(3)因為所述膠輪921與該等行駛軌座913的摩擦力大，因而使所述車輛92可輕易爬行陡峭的斜坡、(4)軌道91轉彎半徑較小等等。

不過在使用上，因為該等行駛軌座913長期與所述膠輪921磨擦，該等行駛軌座913的表面容易變得得平滑，如此一來，除了該等行駛軌座913的尺寸縮小而產生公差的問題之外，還會降低該等行駛軌座913與所述膠輪921之間的摩擦力，並容易導致打滑的現象發生，造成安全上的憂慮。若一味地增強該等行駛軌座913的表面粗糙度時，又會使所述膠輪921的容易磨耗而縮短其使用壽命。除此之外，因為一般膠輪運載系統9的軌道91通常設置於室外，在長期的日曬雨淋下該等行駛軌座913也會發生銹蝕而壞損等問題。

因此，本發明之目的，即在提供一種耐摩擦性較高且可提高使用壽命的膠輪運載系統之行駛軌座。

於是，本發明膠輪運載系統之行駛軌座，適用於供至少一個膠輪行駛於其上，並包含：一個座體，以及一個設置於該座體上的皮膜單元。該皮膜單元包括一個硬化層，該硬化層的硬度為維氏硬度為HV400~HV1200，該硬化層具有一個供該膠輪滾動於其上的行駛路面，該行駛路面的粗糙度為10~50μm。

本發明之功效在於：在兼顧該硬化層應有的強度、耐摩擦性，以及該硬化層與該膠輪與使用壽命下，透過該皮膜單元提供該座體防磨耗的保護，以提升該座體的使用壽命。進一步地，當該皮膜單元因長久使用而摩擦壞損時，只要重新形成該皮膜單元即可使該行駛軌座整體回復到原來的尺寸，從而避免公差問體產生。

1‧‧‧行駛軌座

2‧‧‧座體

3‧‧‧皮膜單元

31‧‧‧結合層

311‧‧‧粗糙面

32‧‧‧硬化層

321‧‧‧行駛路面

33‧‧‧第一保護層

331‧‧‧外表面

34‧‧‧第二保護層

341‧‧‧外表面

8‧‧‧膠輪

d1~d4‧‧‧厚度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一般膠輪運載系統的一個使用狀態示意圖；圖2是本發明膠輪運載系統之行駛軌座的一個第一實施例的一個局部剖視放大圖；圖3是本發明膠輪運載系統之行駛軌座的一個第二實施例的一個局部剖視放大圖；圖4是本發明膠輪運載系統之行駛軌座的一個第三實施例的一個局部剖視放大圖；及圖5是本發明膠輪運載系統之行駛軌座的一個第三實施例的一個局部剖視放大圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明膠輪運載系統之行駛軌座1的一個第一實施例適用於供至少一個膠輪8行駛於其上， 由於所述膠輪運載系統的其他細部構件為習知，亦非本發明改良的重點，故不再詳述。而該行駛軌座1包含一個座體2，以及一個設置於該座體2上的皮膜單元3。

該座體2的材料可為不鏽鋼、碳鋼、高速鋼或合金鋼。

該皮膜單元3包括依序設置於該座體2上的一個結合層31與一個硬化層32。

該結合層31用於緩和該硬化層32與該座體2在材料膨脹係數上的差異，以及用於提供該皮膜單元3與該座體2的黏結強度。

該結合層31的厚度d1為10~300μm，並且該結合層31是以熔射的方式形成於該座體2上而位於該硬化層32與該座體2之間。

該結合層31的材料為鎳鉻合金(Ni-Cr alloy)、鎳鋁合金(Ni-Al alloy)、鎳鉻鉬合金(Ni-Cr-Mo alloy)、鉬(Mo)或420不銹鋼(420 Stainless Steel)。

該結合層31具有一個供該硬化層32設置且呈凹凸不平的粗糙面311，該粗糙面311的粗糙度(Ra)為2~50μm。當該粗糙面311的粗糙度小於2μm時，該粗糙面311與該硬化層32之間無法產生足夠的機械鍵結力，導致該結合層31與該硬化層32之間結合力下降，使該硬化層32容易剝落。當該粗糙面311的粗糙度大於50μm時，又會因為該粗糙面311的粗糙度過大，使得設置在該粗糙面311上的該硬化層32的表面變得粗糙，同時該硬化層32的 厚度也會變得不平均，即在該粗糙面311較凹陷處的硬化層32的厚度較厚，而該粗糙面311較突出處的硬化層32的厚度較薄，進而影響生產品質。

另一方面，當該結合層31的厚度d1小於10μm時，於製程上，無法在該結合層31的表面製造出粗糙度足夠的該粗糙面311，且該結合層31的覆蓋程度亦會不均勻。當該結合層31的厚度d1大於300μm時，無功效上的助益，只是材料的虛耗。

該硬化層32的維氏硬度為HV400~HV1200(Load HV0.1)。當該硬化層32的維氏硬度小於HV400時，該硬化層32容易磨耗、變形而不堪使用，從而失去保護該座體2的功用。當該硬化層32的維氏硬度大於HV1200時，該硬化層32的硬度過高，進而當所述膠輪8行駛於其上時，所述膠輪8容易磨耗而縮短所述膠輪8的使用壽命。

該硬化層32具有一個供所述膠輪8滾動於其上的行駛路面321，該行駛路面321的粗糙度(Ra)為10~50μm。當該行駛路面321的粗糙度小於10μm時，所述膠輪8與該行駛路面321之間的摩擦力不足，導致所述膠輪8容易產生打滑的現象。當該行駛路面321的粗糙度大於50μm時，又會因為該行駛路面321的粗糙度過大，進而當所述膠輪8行駛於其上時，所述膠輪8容易磨耗而縮短所述膠輪8的使用壽命。

該硬化層32的厚度d2為50~2000μm。當該硬 化層32的厚度d2小於50μm時，該硬化層32容易磨損耗盡。當該結合層31的厚度d2大於2000μm時，無功效上的助益，只是材料的虛耗。

該硬化層32為了達成前述維氏硬度為HV400~HV1200的設計，在材料上可以有以下兩種選擇態樣：瓷金(cermet)態樣或金屬(metal)態樣。

在瓷金態樣中，該硬化層32含有陶瓷材料及金屬材料。所述陶瓷材料用於提高該硬化層32硬度與耐磨性，其具體是選自於由碳化矽、二氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉻、碳化鉻，及此等之任一組合所組成的群體。所述金屬材料則是用於黏結所述陶瓷材料，並具有耐紫外光劣化之特性，所述金屬材料具體是選自於由鐵、鉻、錳、釩、鎳、鋁、銅、鈷，及此等之任一組合所組成的群體。

令該硬化層32所含成分之總重量為100wt%，則該硬化層32含有10~88wt%的金屬材料。當該硬化層32含有金屬材料的比例低於10wt%時，該硬化層32的硬度過高，進而當所述膠輪8行駛於其上時，所述膠輪8容易磨耗而縮短所述膠輪8的使用壽命。當該硬化層32含有金屬材料的比例低於88wt%時，該硬化層32的硬度過低，該硬化層32容易磨耗、變形而不堪使用，從而失去保護該座體2的功用。

本態樣的皮膜單元3在製造時，先準備已經製備完善的該金屬基座，並以噴焊的方式，將熔融態的金屬 粉末分別熔射噴塗於該金屬基座上，待其冷卻凝固後即可形成該結合層31。接著以噴砂的方式對該結合層31進行粗糙化處理，使該結合層31形成凹凸不平的該粗糙面311。最後再次以噴焊的方式，將熔融態的陶瓷粉末與金屬粉末熔射噴塗於該粗糙面311上，待其冷卻凝固後即可形成該硬化層32。接著以噴砂的方式對該硬化層32進行粗糙化處理，使該硬化層32形成凹凸不平的該行駛路面321。

另一方面，在金屬態樣中，該硬化層32整個是由金屬合金所構成，以所述金屬合金所含總重量為100wt%，該金屬合金包含13~50wt%的鉻(Cr)，以及餘量為鐵(Fe)。透過鉻的添加而提升耐蝕性以及硬度，當鉻的含量低於13wt%時，耐蝕性不足，在一般大氣環境中容易生鏽。當該硬化層32含有金屬材料的比例高於50wt%時，溶射材料製造以及溶射會產生煙霧，使得施工變得困難。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至20wt%以下的鉬(Mo)。透過鉬的添加而產生更佳的耐蝕性，當鉬的含量高於20wt%時，耐蝕性並無進一步提升，反而增加材料成本。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至3wt%以下的錳(Mn)。透過錳的添加而產生加工硬化特性，當錳的含量高於3wt%時，加工硬化特性並無進一步提升，反而增加材料成本。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至4wt% 以下的碳(C)。透過碳的添加而提升硬度及耐磨性，當碳的含量高於4wt%時，將導致韌性降低。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至2wt%以下的鋁(Al)。透過鋁的添加而提升耐蝕性，當鋁的含量高於2wt%時，耐蝕性並無進一步提升，反而增加材料成本。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至5wt%以下的矽(Si)。透過矽的添加，在溶射過程中矽可扮演脫氧劑的作用，藉由矽與氧反應而產生氧化矽以提升膜層的硬度，當矽的含量高於5wt%時，硬度並無進一步提升。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至5wt%以下的硼(B)。透過硼的添加而產生硼化物、提升金屬硬化能以及扮演脫氧劑的作用，當硼的含量高於5wt%時，硬度並無進一步提升。

較佳地，該金屬合金還包含大於0wt%至8wt%以下的鎳(Ni)。透過鎳的添加而提升膜層的韌性，當鎳的含量高於8wt%時，韌性並無進一步提升。

本態樣的皮膜單元3在製造上，同樣熔射噴塗金屬粉末於該金屬基座上以製得該結合層31，並進行噴砂處理以製得該粗糙面311。接著準備鐵與鉻的粉末，並可視情況添加鉬、錳、碳、鋁、矽、硼及/或鎳等元素粉末，以噴焊的方式熔射噴塗於該粗糙面311上，待其冷卻凝固後即可形成該硬化層32，最後再進行噴砂處理以製得該該行駛路面321。

在使用上，該膠輪8行走於該行駛軌座1上時，該膠輪8是與該皮膜單元3會相互摩擦而使彼此產生耗損，而本實施例的皮膜單元3的硬化層32的維氏硬度為HV400~HV1200，該硬化層32的行駛路面321的粗糙度(Ra)為10~50μm，藉此在兼顧該硬化層32應有的強度、耐摩擦性，以及該硬化層32與該膠輪8與使用壽命下，透過該皮膜單元3提供該座體2防磨耗的保護，又因為該皮膜單元3是額外附著於該座體2上的膜層，所以該座體2不會產生磨耗而可具有較長的使用壽命。進一步地，當該皮膜單元3因長久使用而摩擦壞損時，只要重新形成該皮膜單元3即可使該行駛軌座1整體回復到原來的尺寸，從而避免公差問體產生，故確實能達成本發明之目的。而本實施例使用熔射的方式形成該結合層31與該硬化層32，由於熔射完成後即可得到所需的層體，不需靜置等待，從而還具有施作效率高等優點。

參閱圖3，本發明膠輪運載系統之行駛軌座1的一個第二實施例與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：本實施例的皮膜單元3不包括該結合層31(見圖2)，本實施例的硬化層32是直接熔射噴塗於該金屬基座上。

該皮膜單元3還包括一個設置於該硬化層32的行駛路面321上的第一保護層33，該第一保護層33沿著該行駛路面321的凹凸起伏而配置，並具有一個因應該行駛路面321而成凹凸起伏的外表面341。該第一保護層33的 厚度d3為50~2000μm。當該第一保護層33的厚度d3小於50μm時，該第一保護層33容易磨損耗盡。當該第一保護層33的厚度d3大於2000μm時，該第一保護層33沿著該行駛路面321的凹凸起伏而配置的效果不彰，進而降低該外表面341的粗糙度，使得所述膠輪8容易打滑。

該第一保護層33的材料是選自於由鋁、鋅、鎂，及此等之任一組合所組成的群體，在製造上，以噴焊的方式將鋁、鋅及/或鎂的金屬粉末熔射噴塗於該硬化層32的行駛路面321上，待其冷卻凝固後即可形成該第一保護層33。

由於鋁、鋅、鎂的還原性比較強，因此該第一保護層33可產生犧牲陽極保護作用，藉此避免該座體2、該結合層31與該硬化層32的金屬材料產生氧化而、銹蝕等問題，從而提高該行駛軌座1整體的耐候性與使用壽命。

參閱圖4，本發明膠輪運載系統之行駛軌座1的一個第三實施例與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：本實施例的皮膜單元3不包括該結合層31(見圖2)，本實施例的硬化層32是直接熔射噴塗於該金屬基座上。

該皮膜單元3還包括一個設置於該硬化層32的行駛路面321上的第二保護層34，該第二保護層34沿著該行駛路面321的凹凸起伏而配置，並具有一個因應該行駛路面321而成凹凸起伏的外表面341。該第二保護層34的 厚度d4為1~500μm。當該第二保護層34的厚度d4小於1μm時，該第二保護層34容易磨損耗盡。當該第二保護層34的厚度d4大於500μm時，該第二保護層34沿著該行駛路面321的凹凸起伏而配置的效果不彰，進而降低該外表面341的粗糙度，使得所述膠輪8容易打滑。

該第二保護層34的材料是選自於由聚氨酯(PU)、環氧樹脂(Epoxy)、聚醯亞胺(Polyimide)、矽樹脂，及此等之任一組合所組成的群體。在製造上，將含有前述材料的膠料塗佈於該硬化層32的行駛路面321後，待其乾燥即可形成該第二保護層34。

透過該第二保護層34可以阻隔並減緩腐蝕性物質滲入該硬化層32、該結合層31，以延長溶射塗層的壽命與整體的耐候性。

參閱圖5，本發明膠輪運載系統之行駛軌座1的一個第四實施例與該第一實施例大致相同，兩者之間的差別在於：本實施例的皮膜單元3包括依序設置於該座體2上的一個結合層31、一個硬化層32、一個第一保護層33與一個第二保護層34。本實施例的第一保護層33與該第二實施例相同，本實施例的第二保護層34與該第三實施例相同。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧行駛軌座

2‧‧‧座體

3‧‧‧皮膜單元

31‧‧‧結合層

311‧‧‧粗糙面

32‧‧‧硬化層

321‧‧‧行駛路面

33‧‧‧第一保護層

331‧‧‧外表面

34‧‧‧第二保護層

341‧‧‧外表面

8‧‧‧膠輪

Claims (27)

1. 一種膠輪運載系統之行駛軌座，適用於供至少一個膠輪行駛於其上，並包含：一個座體；及一個皮膜單元，設置於該座體上，並包括一個硬化層，該硬化層的維氏硬度為HV400~HV1200，該硬化層具有一個供該膠輪滾動於其上的行駛路面，該行駛路面的粗糙度為10~50μm。
2. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該硬化層含有陶瓷材料及金屬材料。
3. 如請求項2所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，令該硬化層所含成分之總重量為100wt%，則該硬化層含有10~88wt%的金屬材料。
4. 如請求項2所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，所述陶瓷材料是選自於由碳化矽、二氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉻、碳化鉻，及此等之任一組合所組成的群體。
5. 如請求項2所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，所述金屬材料是選自於由鐵、鉻、錳、釩、鎳、鋁、銅、鈷，及此等之任一組合所組成的群體。
6. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該硬化層是由金屬合金所構成，以所述金屬合金所含總重量為100wt%，該金屬合金包含13~50wt%的鉻，以及餘量為鐵。
7. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至20wt%以下的鉬。
8. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至3wt%以下的錳。
9. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至4wt%以下的碳。
10. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至2wt%以下的鋁。
11. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至5wt%以下的矽。
12. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至5wt%以下的硼。
13. 如請求項6所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該金屬合金還包含大於0wt%至8wt%以下的鎳。
14. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該硬化層的厚度為50~2000μm。
15. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該皮膜單元還包括一個設置於該硬化層與該座體之間的結合層。
16. 如請求項15所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該結合層的材料是選自於由鎳鉻合金、鎳鋁合金、鎳鉻鉬合金或420不銹鋼。
17. 如請求項15所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該結合層的厚度為10~300μm。
18. 如請求項15所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該結合層具有一個供該硬化層設置且呈凹凸不平的粗糙面，該粗糙面的粗糙度為2~50μm。
19. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該皮膜單元還包括一個設置於該硬化層的行駛路面上的第一保護層。
20. 如請求項19所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該第一保護層的材料是選自於由鋁、鋅、鎂，及此等之任一組合所組成的群體。
21. 如請求項19所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該第一保護層的厚度為50~2000μm。
22. 如請求項19至21中任一項所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該皮膜單元還包括一個設置於該第一保護層上的第二保護層。
23. 如請求項22所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該第二保護層的材料是選自於由聚氨酯、環氧樹脂、聚醯亞胺、矽樹脂，及此等之任一組合所組成的群體。
24. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該皮膜單元還包括一個設置於該硬化層的行駛路面上的第二保護層。
25. 如請求項24所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該第二保護層的材料是選自於由聚氨酯、環氧樹脂、聚醯亞胺、矽樹脂，及此等之任一組合所組成的群 體。
26. 如請求項24所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該第二保護層的厚度為1~500μm。
27. 如請求項1所述的膠輪運載系統之行駛軌座，其中，該座體的材料可為不鏽鋼、碳鋼、高速鋼或合金鋼。