專利名稱：多自由度獨立旋轉車輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于輕軌車輛技術領域，特別涉及低地板軌道車輛的車輪結構。
背景技術：
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域發(fā)展的首要選擇。但目前，我國在低地板領域的研究較為滯后，僅部分城市開通有低地板輕軌車輛，且全為進口技術。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)轉向架的蛇行運動，且左右車輪可以分別驅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，獨立旋轉車輪的導向性較差:在直線上表現(xiàn)為對中性能差，在曲線上表現(xiàn)為轉向性能差，最終導致車輪的磨耗嚴重?？蓮较蛘{(diào)節(jié)的獨立旋轉車輪可以通過徑向調(diào)節(jié)機構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
本發(fā)明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的問題，一方面滿足車輪的旋轉帶動車輛前進，另一方面車輪可以繞自身垂向軸旋轉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。本發(fā)明的目的通過以下設計方案來實現(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架連接，內(nèi)部車輪殼通過上部回轉支撐和下部回轉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。驅動電機位于左側，其輸出通過連桿機構連接齒輪箱。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。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一個比較小的角度便與外部車輪接觸，此為其轉動限位功能。車輪可以采用壓縮剪切復合型彈性橡膠車輪，使其與轉向架的一系懸掛、二系懸掛一起構成三系懸掛系統(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。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(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的多自由度車輪，一方面滿足車輪的旋轉帶動車輛前進，另一方面車輪可以繞自身垂向軸旋轉，傳統(tǒng)的獨立旋轉車輪多是采用與傳統(tǒng)車輪類似的結構，只是車輪多了一個繞車軸自由旋轉的自由度，本發(fā)明設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為本發(fā)明結構原理圖。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。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步描述，外部車輪殼3通過安裝座10與構架連接，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通過上部回轉支撐2和下部回轉支撐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。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，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采用壓縮剪切復合型橡膠彈性車輪，與一系、二系懸掛一起可構成三系懸掛系統(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之間的旋轉實現(xiàn)了車輪8繞豎直軸的旋轉，這樣一來就可以通過車輪8的水平旋轉實現(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一個比較小的角度便與外部車輪殼3接觸，此為其轉動限位功能。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的外側固結。本發(fā)明的是一個獨立的車輪結構，安裝于轉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)獨立旋轉車輪的輪組導向功能。驅動電機I位于左側，其輸出通過連桿機構連接齒輪箱9，若為非動力轉向架則此處無動力輸入。
權利要求
1.一種多自由度獨立旋轉車輪，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)與構架連接，內(nèi)部車輪殼(4)通過上部回轉支撐(2)和下部回轉支撐(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)權利要求1所述的一種多自由度獨立旋轉車輪，其特征在于:兩個圓錐滾子軸承(5)為反向安裝。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種多自由度獨立旋轉車輪，其特征在于:驅動電機(I)位于左側，其輸出通過連桿機構連接齒輪箱(9 )。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多自由度獨立旋轉車輪，屬于輕軌車輛技術領域。獨立旋轉車輪由于沒有公共車軸，因而其在曲線導向性較差，最終導致車輪的磨耗嚴重的問題。本發(fā)明的車輪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通過上部回轉支撐2和下部回轉支撐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B60B17/00GK103158432SQ20131010212
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權日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