專利名稱：多自由度獨立旋轉(zhuǎn)車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于輕軌車輛技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及低地板軌道車輛的車輪結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著城市的快速發(fā)展，原有的城市公共交通體系已越來越無法滿足人們的出行需求，城市軌道交通因其運量大、高效準(zhǔn)時、環(huán)保安全，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益，而成為世界各主要城市公共交通領(lǐng)域發(fā)展的首要選擇。但目前，我國在低地板領(lǐng)域的研究較為滯后，僅部分城市開通有低地板輕軌車輛，且全為進口技術(shù)。城市軌道交通車輛的運行條件與傳統(tǒng)鐵路相比的主要區(qū)別就是城市軌道交通線路曲線半徑小，曲線多，要求的運行速度不高，但乘客上下車必須快捷方便。車輛低地板化是目前城軌車輛發(fā)展的重要發(fā)展方向，在國外發(fā)展已較為成熟。獨立旋轉(zhuǎn)車輪由于沒有公共車軸可以有效降低車輛的地板高度，大大提高乘客上下車的速度和便捷性，同時消除了常規(guī)轉(zhuǎn)向架的蛇行運動，且左右車輪可以分別驅(qū)動使其通過曲線的性能更好，因而在城市軌道交通中有著明顯的優(yōu)勢。由于沒有公共車軸，獨立旋轉(zhuǎn)車輪的導(dǎo)向性較差:在直線上表現(xiàn)為對中性能差，在曲線上表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向性能差，最終導(dǎo)致車輪的磨耗嚴重。可徑向調(diào)節(jié)的獨立旋轉(zhuǎn)車輪可以通過徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用同時滿足直線運行穩(wěn)定性和城市軌道條件下的小半徑曲線通過性能要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種多自由度車輪，它能夠有效地解決繞車輪水平中心軸(即車軸)和車輪中心垂向軸旋轉(zhuǎn)的問題，一方面滿足車輪的旋轉(zhuǎn)帶動車輛前進，另一方面車輪可以繞自身垂向軸旋轉(zhuǎn)便于車輪向線路曲線徑向調(diào)節(jié)，滿足小半徑曲線通過的要求。
·[0005]本實用新型的目的通過以下設(shè)計方案來實現(xiàn)，將傳統(tǒng)的軸箱和車輪分為三個主要部分:車輪、內(nèi)部車輪殼和外部車輪殼。車輪和內(nèi)部車輪殼之間通過軸線水平的軸承安裝連接，內(nèi)部車輪殼與外部車輪殼之間通過軸線豎直方向安裝連接，外部車輪殼通過安裝座與構(gòu)架連接，內(nèi)部車輪殼通過上部回轉(zhuǎn)支撐和下部回轉(zhuǎn)支撐安裝于外部車輪殼內(nèi)部，內(nèi)部車輪殼與外部車輪殼之間設(shè)有圓錐滾子軸承，過軸線垂直方向安裝連接，車輪與內(nèi)部車輪殼在水平面上保持平行，內(nèi)部車輪殼與外部車輪殼之間相對的面為平面，兩個圓錐滾子軸承為反向安裝。驅(qū)動電機位于左側(cè)，其輸出通過連桿機構(gòu)連接齒輪箱。車輪與內(nèi)部車輪殼在水平面上保持平行，使車輪可以通過軸承繞其水平中心軸進行旋轉(zhuǎn)滾動前進。內(nèi)部車輪殼與外部車輪殼之間通過軸線豎直方向的安裝連接，使內(nèi)部車輪殼可以繞豎直軸與外部車輪殼相互回轉(zhuǎn)。但是由于內(nèi)部車輪殼與外部車輪殼之間的安裝間隙限制，內(nèi)部車輪殼只能繞豎直軸雙向旋轉(zhuǎn)一個比較小的角度便與外部車輪接觸，此為其轉(zhuǎn)動限位功能。車輪可以采用壓縮剪切復(fù)合型彈性橡膠車輪，使其與轉(zhuǎn)向架的一系懸掛、二系懸掛一起構(gòu)成三系懸掛系統(tǒng)，可以減小簧下質(zhì)量，減輕輪軌沖擊振動、磨耗和運行噪聲，提高乘坐舒適性。[0006]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點與效果:它可以繞車輪水平中心軸(即車軸)和車輪中心垂向軸旋轉(zhuǎn)的多自由度車輪，一方面滿足車輪的旋轉(zhuǎn)帶動車輛前進，另一方面車輪可以繞自身垂向軸旋轉(zhuǎn)，傳統(tǒng)的獨立旋轉(zhuǎn)車輪多是采用與傳統(tǒng)車輪類似的結(jié)構(gòu)，只是車輪多了一個繞車軸自由旋轉(zhuǎn)的自由度，本實用新型設(shè)計的車輪不僅具有此自由度，還有同內(nèi)車輪殼一起垂向旋轉(zhuǎn)的自由度，更加有利于城市有軌電車線路上的極小半徑曲線通過，以及車輪徑向調(diào)節(jié)功能的實現(xiàn)。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為該方案的實體模型剖切視圖。圖3為車輪裝配后正視圖。圖4為車輪裝配后俯視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述，外部車輪殼3通過安裝座10與構(gòu)架連接，垂向采用橡膠彈簧實現(xiàn)一系懸掛，懸掛安裝座10可依具體的懸掛方式進行修改，外部車輪殼3與構(gòu)架在橫向和縱向無相對運動。內(nèi)部車輪殼4通過上部回轉(zhuǎn)支撐2和下部回轉(zhuǎn)支撐7安裝于外部車輪殼3內(nèi)部，并為車輪8繞車軸獨立旋轉(zhuǎn)運動提供安裝位置。內(nèi)部車輪殼4與外部車輪殼3之間通過軸線豎直方向的圓錐滾子軸承6安裝連接，使內(nèi)部車輪殼4可以繞外部車輪殼3在水平面上旋轉(zhuǎn)。車輪8和內(nèi)部車輪殼4之間通過軸線水平的圓錐滾子軸承5安裝連接，使車輪可以通過軸承5繞內(nèi)部車輪殼4在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車輛的前進和后退。兩個圓錐滾子軸承5為反向安裝，實現(xiàn)車輪8與內(nèi)部·車輪殼4的水平定位與固定。車輪8采用壓縮剪切復(fù)合型橡膠彈性車輪，與一系、二系懸掛一起可構(gòu)成三系懸掛系統(tǒng)，減小了簧下質(zhì)量，從而減小了輪軌沖擊振動、運行噪聲、和輪軌磨耗，可有效改善車輛運行性能和車輛乘坐舒適性。由于車輪8與內(nèi)部車輪殼4在水平面上保持平行，進而通過內(nèi)部車輪殼4與外部車輪殼3之間的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)了車輪8繞豎直軸的旋轉(zhuǎn)，這樣一來就可以通過車輪8的水平旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)徑向調(diào)節(jié)至與曲線相切，實現(xiàn)曲線通過。因為進行徑向調(diào)節(jié)時只需要有一個比較小徑向旋轉(zhuǎn)角度，因而本方案的內(nèi)部車輪殼4與外部車輪殼3之間相對的面為平面，內(nèi)部車輪殼4只能繞豎直軸雙向旋轉(zhuǎn)一個比較小的角度便與外部車輪殼3接觸，此為其轉(zhuǎn)動限位功能。需要實現(xiàn)的最大徑向調(diào)節(jié)角度可以通過改變內(nèi)、外車輪殼之間的間隙大小來實現(xiàn)。車輪8與內(nèi)部車輪殼4之間可以通過橡膠式密封或者迷宮式密封進行軸承的潤滑。車輪端蓋11與車輪8的外側(cè)固結(jié)。本實用新型的是一個獨立的車輪結(jié)構(gòu)，安裝于轉(zhuǎn)向架時其左右車輪的內(nèi)部車輪殼需要通過連桿直接或間接耦合起來才能實現(xiàn)獨立旋轉(zhuǎn)車輪的輪組導(dǎo)向功能。驅(qū)動電機I位于左側(cè)，其輸出通過連桿機構(gòu)連接齒輪箱9，若為非動力轉(zhuǎn)向架則此處無動力輸入。
權(quán)利要求1.一種多自由度獨立旋轉(zhuǎn)車輪，包括車輪(8)、內(nèi)部車輪殼(4)和外部車輪殼(3)，其特征在于:車輪(8)和內(nèi)部車輪殼(4)之間通過軸線水平的軸承(5)安裝連接，內(nèi)部車輪殼(4)與外部車輪殼(3)之間通過軸線豎直方向安裝連接，外部車輪殼(3)通過安裝座(10)與構(gòu)架連接，內(nèi)部車輪殼(4)通過上部回轉(zhuǎn)支撐(2)和下部回轉(zhuǎn)支撐(7)安裝于外部車輪殼(3)內(nèi)部，內(nèi)部車輪殼(4)與外部車輪殼(3)之間設(shè)有圓錐滾子軸承(6)，過軸線垂直方向安裝連接，車輪(8)與內(nèi)部車輪殼(4)在水平面上保持平行，內(nèi)部車輪殼(4)與外部車輪殼(3)之間相對的面為平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度獨立旋轉(zhuǎn)車輪，其特征在于:兩個圓錐滾子軸承(5)為反向安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度獨立旋轉(zhuǎn)車輪，其特征在于:驅(qū)動電機(I)位于左側(cè)，其輸出通過連桿機構(gòu)連接齒輪箱 (9 )。
專利摘要本實用新型提供了一種多自由度獨立旋轉(zhuǎn)車輪，屬于輕軌車輛技術(shù)領(lǐng)域。獨立旋轉(zhuǎn)車輪由于沒有公共車軸，因而其在曲線導(dǎo)向性較差，最終導(dǎo)致車輪的磨耗嚴重的問題。本實用新型的車輪(8)和內(nèi)部車輪殼(4)之間通過軸線水平的軸承(5)安裝連接，內(nèi)部車輪殼(4)與外部車輪殼(3)之間通過軸線豎直方向安裝連接，內(nèi)部車輪殼(4)通過上部回轉(zhuǎn)支撐(2)和下部回轉(zhuǎn)支撐(7)安裝于外部車輪殼(3)內(nèi)部，圓錐滾子軸承(6)過軸線垂直方向安裝連接，車輪與內(nèi)部車輪殼(4)在水平面上保持平行，內(nèi)部車輪殼(4)與外部車輪殼(3)之間相對的面為平面。主要用于輕軌車輛。
文檔編號B60B17/00GK203126374SQ201320143788
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者王伯銘, 陳洪宇, 李智澤 申請人:西南交通大學(xué)