体积减小的铁路车辆的转向架的制作方法

体积减小的铁路车辆的转向架
【技术领域】
1.本发明涉及铁路车辆的转向架，特别是用于诸如有轨电车、地铁之类的城市铁路车辆的转向架。


背景技术：

2.本发明尤其涉及机动转向架，优选地旨在配备于低地板式车辆。更具体地，本发明涉及单轴类型的机动转向架，亦即包括承载两个车轮的一个轴结构。这种转向架通常体积较大，希望减小体积以优化车辆地板的高度和宽度。
3.因此，本发明尤其目的在于提供体积较小且质量减小的转向架。


技术实现要素：

4.为此，本发明的主题尤其为一种铁路车辆的转向架，旨在承载铁路车辆的车身，转向架包括具有两个车轮的轴结构，其特征在于，对于每个车轮，轴结构包括一个具有机壳的电机(moteur)，轴结构还包括在机壳之间延伸并与这些机壳成一体(solidaire)的横梁，并且在于，转向架包括悬挂装置，其包括：
[0005]-沿扭力轴线延伸的至少一个扭杆弹簧，
[0006]-至少一个车身支撑件，安装在扭杆弹簧上并与扭杆弹簧一体地绕扭力轴线旋转，车身支撑件旨在紧固到车身，
[0007]-至少一个连接装置，其与扭杆弹簧一体地绕扭力轴线旋转，并将扭杆弹簧连接到机壳中的相应一个机壳。
[0008]
在根据本发明的转向架中，转向架的结构由电机的机壳形成，这些机壳承载构成转向架的所有元件。这使得能够限制转向架的体积，所述转向架不包括任何额外的结构元件。在没有额外的转向架结构的情况下，扭杆弹簧形成体积减小的悬挂级。
[0009]
根据本发明的转向架可包括单独采用或根据技术上可想到的任何组合来采用的以下特征中的一个或多个。
[0010]-连接装置包括连接柄和第一连杆，使得：第一连杆通过第一枢轴连接悬挂到机壳，并通过第二枢轴连接而连接到连接柄，并且连接柄与扭杆弹簧一体地绕扭力轴线旋转。
[0011]-悬挂装置包括四个扭杆弹簧，分成两组，每组两个对齐的扭杆弹簧，这两组沿纵向方向布置在横梁两侧，每一组承载中央支撑件和优选地两个侧支撑件，每一组中的每个扭杆弹簧具有连接到中央支撑件的第一端和优选地穿过该第二端附近的一个侧支撑件而连接到连接装置的第二端。
[0012]-中央支撑件包括中央孔，相应组中的扭杆弹簧插入该中央孔中，中央支撑件的中央孔和相应的扭杆弹簧包括互补的沟槽，所述互补的沟槽旨在使该中央支撑件和与其联结的扭杆弹簧的端部一体地绕扭力轴线旋转。
[0013]-悬挂装置包括减震筒(v
é
rin d'amortissement)，其在联结到连接装置的下端和旨在联结到车身的上端之间延伸。
[0014]-每个车轮可绕旋转轴线移动，横梁从竖直方向上看在旋转轴线下方延伸。
[0015]-电机包括转子，轴结构对于每个车轮包括一个周转齿轮系减速器，其将电机的转子传动连接到车轮，周转齿轮系减速器包括：
[0016]-内中心轮，与电机的转子旋转连接，
[0017]-固定的外中心轮，与机壳成一体，
[0018]-多个行星齿轮，与内中心轮和外中心轮啮合，以及
[0019]-行星齿轮架，承载行星齿轮，与车轮旋转联结(lier)。
[0020]-转向架对于每个车轮包括用于该车轮的制动装置，制动装置包括与行星齿轮架一体旋转的至少一个制动盘以及由紧固到机壳的支撑装置承载的制动钳。
[0021]-转向架包括辅助制动装置，其对于每个车轮包括至少一个电磁块，例如沿纵向方向布置在车轮两侧的两个电磁块，电磁块由大体平行于横梁的横向元件承载，每个横向元件经由至少一个可弹性变形的支撑元件由机壳承载、并通过滑动连接来引导，从而仅允许横向元件相对于机壳在竖直方向上移动。
[0022]-转向架包括连接构件，其通过轴线平行于竖直方向的枢轴连接而连接到横梁，连接构件承载第二连杆，每个第二连杆具有通过轴线平行于竖直方向的枢轴连接而连接到连接构件的第一端和通过轴线垂直于竖直方向的枢轴连接而连接到车身的第二端。
[0023]-转向架包括至少一个作动筒，每个作动筒在尤其是经由支撑臂与机壳中的相应一个机壳成一体的第一端和旨在固定到车身的第二端之间延伸。
【附图说明】
[0024]
本发明的各个方面和优点将在下面的描述中越发明朗，该描述仅作为非限制性示例给出并且是参考附图进行的，其中：
[0025]-图1是根据本发明一个实施例的转向架的透视图。
[0026]-图2是图1的转向架的电机与车轮之间的传动结构的截面图。
【具体实施方式】
[0027]
图1示出了根据本发明一个实施例的转向架10。转向架10旨在配备于铁路车辆，优选地诸如有轨电车或地铁之类的城市铁路车辆。
[0028]
转向架10旨在承载铁路车辆的车身。
[0029]
在下面的描述中，将车辆延伸的总体方向定义为纵向方向x，将垂直于纵向方向x的方向定义为竖直方向z，将垂直于纵向方向x和竖直方向z的方向定义为横向方向y。
[0030]
有利地，铁路车辆具有低地板，使得转向架10必须具有使得能够布置这样的低地板的自由空间，如稍后将描述的。
[0031]
转向架10包括承载两个车轮14的轴结构12。所描述的转向架10包括单个轴结构12。
[0032]
轴结构12包括两个电机16，每个电机16与车轮14中的相应一个车轮相关联。
[0033]
每个电机包括机壳18，其通常容纳与机壳18成一体的定子17和可相对于定子17旋转的转子19。转子19旨在驱动相应的车轮14旋转。如图2所示，电机16的转子19驱动输出轴21旋转。
[0034]
轴结构12包括横梁20，横梁20平行于横向方向y延伸，将两个机壳18连接在一起。该横梁20固定到每个机壳18，例如通过螺钉或任何其他可想到的紧固手段。
[0035]
有利地，横梁20在每个机壳18的下部区域紧固到该机壳18，以便与这些机壳18一起呈u形轮廓，每个机壳18形成u形的分支并且横梁20形成u的分支之间的连接部分。
[0036]
例如，下部区域被定义为竖直地(沿竖直方向z)设置在车轮14的旋转轴线下方。因此，横梁20在车轮14的旋转轴线下方延伸。
[0037]
在低地板车辆的情况下，该地板在横梁20上方、在电机16之间延伸。因此，转向架10可以承载具有限定过道的低地板的车身，该过道的宽度由电机16之间的距离来限定，并且高度取决于横梁20的高度。
[0038]
要注意的是，轴结构12形成转向架10的结构基础，整个转向架围绕该轴结构12安装，并由该轴结构12承载。
[0039]
根据所描述的实施例，轴结构12对于每个车轮14包括一个周转齿轮系减速器22，其将电机16的转子传动连接到车轮14，如图2中更详细地示出的。使用这样的减速器22使得能够通过增加电机16提供的扭矩而设置具有减小尺寸的电机16。作为变型，可以没有这样的减速器22，但是电机16将具有更大的尺寸。因此，为了减小体积，所描述的实施例是优选的。
[0040]
作为变型，还可以提供多个减速级，以便受益于更小的电机和/或更好的减速比。在这种情况下，在未示出的实施例中，第一减速级可设置为容纳在机壳18中，传动地布置在转子19与输出轴21之间。
[0041]
如图2所示，输出轴21以与其同心的方式穿过车轮14。更具体地，输出轴21穿过轴承23(也称为“轴颈”)，车轮14被安装为绕该轴承旋转。轴承23与机壳18成一体。
[0042]
周转齿轮系减速器22包括内中心轮22a(也称为“小齿轮”)，其连接到电机16的转子19。更具体地，内中心轮22a由输出轴21承载，在该输出轴21的与电机16相对的端部。
[0043]
减速器22还包括固定的外中心轮22b(也称为“齿套”)。为此，外中心轮22b经由至少一个连接构件25固定到轴承23。
[0044]
减速器22还包括与内中心轮22a和外中心轮22b啮合的多个行星齿轮22c。例如，减速器22包括三到五个行星齿轮22c。
[0045]
行星齿轮22c通常由这些行星齿轮共用的行星齿轮架22d承载。该行星齿轮架22d优选地与减速器箱体22e成一体。该箱体22e容纳内中心轮22a和外中心轮22b以及行星齿轮22c，因此它们受到该箱体22e的保护。
[0046]
车轮14与该箱体22e一体旋转，因此与行星齿轮架22d一体旋转。
[0047]
要注意的是，减速器22优选地具有高减速比，例如大约5，以使得能够使用尺寸减小的电机。
[0048]
要注意的是，在上面限定的双减速级的未示出的变型中，可以实现大约15的减速比，因此可以使用尺寸进一步减小的电机。
[0049]
对于每个车轮14，轴结构12还包括用于该车轮的一个制动装置24。
[0050]
每个制动装置24包括与车轮14一体旋转的至少一个制动盘26和旨在束缚住制动盘26的制动钳28。
[0051]
例如，制动盘26紧固到周转齿轮系减速器22的箱体22e，因此经由该箱体22e与车
轮14一体旋转。
[0052]
制动钳28则由与机壳18一体的支撑装置30承载。更具体地，支撑装置30包括直接紧固到机壳18并承载平行于纵向方向x延伸的纵杆34的至少一个臂32。制动钳28于是紧固到所述纵杆34。
[0053]
例如，支撑装置30包括两个臂32，它们一起承载纵杆34。每个臂32例如相对于相应车轮14的旋转轴线大致径向地延伸，但是可设想任何其他取向。
[0054]
有利地，转向架10还包括辅助制动装置36。
[0055]
辅助制动装置36例如对于每个车轮14包括两个电磁块38，例如沿纵向方向x布置在车轮14两侧。
[0056]
两个电磁块38通过连接柄40彼此连接。在所描述的示例中，连接柄40布置在由两个车轮14横向界定的空间之外。
[0057]
电磁块38旨在当其被激活时通过摩擦与车轮14在其上行驶的轨道配合。更具体地，当电磁块38被激活时，它们因磁性被轨道吸引，从而与该轨道接触并与之摩擦。为此，每个电磁块38包括例如能够在电流通过其时产生磁场的线圈。当命令制动时将这样的电流注入线圈。
[0058]
电磁块38由横向元件42承载。更具体地，转向架10包括平行于横梁20延伸的两个横向元件42，每个横向元件42在其每个端部处承载一个电磁块38。
[0059]
每个横向元件42由机壳18承载，并且尤其是经由至少一个可弹性变形的支撑元件44而悬挂到每个机壳18。该支撑元件44会弹回电磁块38与轨道分开的静止位置。
[0060]
因此，当电磁块38被激活时，它们接近轨道，并使支撑元件44变形，而当电磁块38被去激活时，支撑元件44通过弹性将它们拉离轨道。
[0061]
横向元件42还通过滑动连接45连接到机壳18，滑动连接45仅允许横向元件42在竖直方向z上移动。因此，当电磁块38与轨道发生摩擦时，由该摩擦力纵向产生的力经由这些滑动连接45被机壳18吸收。要注意的是，滑动连接45还使得机壳18能够吸收可能产生的横向力。
[0062]
优选地，横向元件42布置在低于横梁20的高度的高度处，这些高度是从竖直方向上相对于基准(例如，地面)来看的。
[0063]
转向架10还包括用于支撑铁路车辆车身的悬挂装置46。
[0064]
悬挂装置46包括沿纵向方向x布置在横梁20两侧的扭杆弹簧48。更具体地，在所描述的示例中，悬挂装置46包括四个扭杆弹簧48，分布成两组，每组两个扭杆弹簧48，这些组沿纵向方向x布置在横梁20两侧。
[0065]
每个扭杆弹簧48沿着平行于横向方向y的扭力轴线延伸。
[0066]
每一组中的两个扭杆弹簧48承载旨在紧固到铁路车辆车身的支撑件。更具体地，每一组包括中央支撑件50和两个侧支撑件51。两个扭杆弹簧48对齐，并且每个扭杆弹簧48的第一端连接到中央支撑件50，第二端穿过该第二端附近的侧支撑件51连接到连接装置49，连接装置49连接到机壳18中的相应的一个机壳。
[0067]
每个支撑件50、51包括一个中央孔，一个或多个扭杆弹簧48插入其中。中央支撑件50的中央孔和扭杆弹簧48包括互补的沟槽，旨在使该中央支撑件和与之联结的扭杆弹簧48的端部一体地绕扭力轴线旋转。
[0068]
与此相对，扭杆弹簧48绕扭力轴线的旋转在侧支撑件51的中央孔中是自由的。
[0069]
每个连接装置49例如通过互补沟槽的配合而与相应的扭杆弹簧48相关联地绕扭力轴线旋转。因此，当中央支撑件50和连接装置相对于彼此成角度偏移时，每个扭杆弹簧48能够在中央支撑件50和连接装置之间通过扭力起作用。
[0070]
每个支撑件50、51包括紧固板53，基本上是平面的，旨在紧固到铁路车辆车身，例如通过螺纹连接、螺栓连接或任何其他技术上可想到的方式。每个紧固板53大致在垂直于竖直方向z的平面内延伸。
[0071]
每个连接装置49包括连接柄52和第一连杆54。
[0072]
每个连接柄52在与扭杆弹簧48连接的第一端(如前定义)和与第一连杆54连接的第二端之间延伸。
[0073]
每个第一连杆54在连接柄52和相应的一个臂32之间延伸。因此，扭杆弹簧48经由这些第一连杆54和连接柄52相对于臂32悬挂。要注意的是，每个第一连杆54通过轴线平行于横向方向y的第一枢轴连接而连接到相应的臂32，并通过轴线平行于横向方向y的第二枢轴连接而连接到相应的连接柄52。
[0074]
第一连杆54因此允许车身相对于转向架的相对运动，特别是当连接到其中一个机壳18的第一连杆54沿第一旋转方向摇摆时以及当连接到另一机壳18的第一连杆54沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向摇摆时绕竖直轴线旋转。
[0075]
要注意的是，连接柄52还承载减震筒55。更具体地，每个减震筒55的上端连接到车身(通常是通过轴线平行于横向方向的枢轴连接)并且下端连接到相应的连接柄52(通常是通过轴线平行于横向方向的枢轴连接，并且优选地在与相应的第一连杆54的连接处附近)。
[0076]
扭杆弹簧48在车身和转向架10之间形成悬挂。实际上，当车身承受负载时，支撑件50、51会受到向下的竖直力，而不会改变它们的取向，该取向是由它们的板53与车身的连接处施加的，使这些板保持水平。
[0077]
负载趋于向连接柄52施加扭矩，同时中央支撑件50保持旋转固定，使得扭杆弹簧48通过扭力而起作用，从而与减震筒55并行地实现扭力悬挂。
[0078]
转向架10还包括用于使车身相对于转向架绕竖直轴线枢转的枢转装置。
[0079]
这些枢转装置包括连接构件56，其由横梁20承载并且通过轴线平行于竖直方向z的枢转连接而连接到该横梁20。
[0080]
连接构件56通过第二连杆58、例如两个第二连杆58连接到车身。每个第二连杆58的第一端通过轴线平行于竖直方向z的枢轴连接而连接到连接构件56，并且第二端通过轴线垂直于竖直方向z的枢轴连接而连接到车身。
[0081]
枢转装置还包括至少一个作动筒60，每个作动筒60在连接到其中一个臂32的第一端和连接到车身的第二端之间延伸。作动筒60优选为液压筒。
[0082]
作动筒60优选地被驱动以使车身相对于转向架10绕竖直轴线定向，特别是在转弯时。例如，借助于位置传感器来自动操控作动筒60。
[0083]
为了使车身绕竖直轴线枢转，作动筒60中的一个伸出而另一个缩回，使得车身在竖直轴线两侧承受相反的纵向力，从而引起枢转。
[0084]
这里作为回顾，第一悬挂连杆54可相对于相应的臂32旋转移动，使得它们可跟随作动筒60的纵向运动。
[0085]
鉴于前述内容可以看出，根据本发明的转向架10具有转向架的各种功能(特别是车身悬挂、车身绕竖直轴线的定向、通过制动盘的主要制动、通过电磁块的辅助制动等)，所有这些都是以减小的体积实现的。
[0086]
该体积减小主要与整个转向架安装在电机16的机壳18上这一事实有关。
[0087]
要注意的是，本发明不限于所描述的实施例，而是可以具有各种附加变型。

技术特征：
1.铁路车辆的转向架(10)，旨在承载铁路车辆的车身，转向架包括具有两个车轮(14)的轴结构(12)，其特征在于，对于每个车轮(14)，轴结构(12)包括一个具有机壳(18)的电机(16)，轴结构(12)还包括在机壳(18)之间延伸并与这些机壳(18)成一体的横梁(20)，并且在于，转向架(10)包括悬挂装置(46)，悬挂装置(46)包括：-沿扭力轴线延伸的至少一个扭杆弹簧(48)，-至少一个车身支撑件(50)，安装在扭杆弹簧(48)上并与扭杆弹簧(48)一体地绕扭力轴线旋转，车身支撑件(50)旨在紧固到铁路车辆的车身，-至少一个连接装置(49)，其与扭杆弹簧(48)一体地绕扭力轴线旋转，并将扭杆弹簧(48)连接到机壳(18)中的相应一个机壳。2.根据权利要求1所述的转向架(10)，其中，连接装置(49)包括连接柄(52)和第一连杆(54)，使得：-第一连杆(54)通过第一枢轴连接悬挂到机壳(18)，并通过第二枢轴连接而连接到连接柄(52)，-连接柄(52)与扭杆弹簧(48)一体地绕扭力轴线旋转。3.根据权利要求1所述的转向架(10)，其中，悬挂装置(46)包括四个扭杆弹簧(48)，分成两组，每组两个对齐的扭杆弹簧(48)，这两组沿纵向方向(x)布置在横梁(20)两侧，每一组承载中央支撑件(50)，每一组中的每个扭杆弹簧(48)具有连接到中央支撑件(50)的第一端和连接到连接装置(49)的第二端。4.根据权利要求3所述转向架(10)，其中，每一组承载两个侧支撑件(51)，每一组中的每个扭杆弹簧(48)的第二端穿过该第二端附近的一个侧支撑件(51)而连接到连接装置(49)。5.根据权利要求3所述的转向架(10)，其中，中央支撑件(50)包括中央孔，相应组中的扭杆弹簧(48)插入该中央孔中，中央支撑件(50)的中央孔和相应的扭杆弹簧(48)包括互补的沟槽，所述互补的沟槽旨在使该中央支撑件(50)和与其联结的扭杆弹簧(48)的端部一体地绕扭力轴线旋转。6.根据权利要求1所述的转向架(10)，其中，悬挂装置(46)包括减震筒(55)，其在联结到连接装置(49)的下端和旨在联结到铁路车辆的车身的上端之间延伸。7.根据权利要求1所述的转向架(10)，其中，每个车轮(14)可绕旋转轴线移动，横梁(20)从竖直方向(z)上看在旋转轴线下方延伸。8.根据权利要求1所述的转向架(10)，其中，电机(16)包括转子(19)，轴结构(12)对于每个车轮(14)包括一个周转齿轮系减速器(22)，其将电机(16)的转子(19)传动连接到车轮(14)，周转齿轮系减速器(22)包括：-内中心轮(22a)，与电机(16)的转子(19)旋转连接，-固定的外中心轮(22b)，与机壳(18)成一体，-多个行星齿轮(22c)，与内中心轮(22a)和外中心轮(22b)啮合，以及-行星齿轮架(22d)，承载行星齿轮(22c)，与车轮(14)旋转联结。9.根据权利要求8所述的转向架(10)，其对于每个车轮(14)包括用于该车轮的制动装置(24)，制动装置(24)包括与行星齿轮架(22d)一体旋转的至少一个制动盘(26)以及由紧固到机壳(18)的支撑装置(30)承载的制动钳(28)。
10.根据权利要求1所述的转向架(10)，包括辅助制动装置(36)，其对于每个车轮(14)包括至少一个电磁块(38)，电磁块(38)由大体平行于横梁(20)的横向元件(42)承载，每个横向元件(42)经由至少一个可弹性变形的支撑元件(44)由机壳(18)承载、并通过滑动连接(45)来引导，从而仅允许横向元件(42)相对于机壳(18)在竖直方向(z)上移动。11.根据权利要求10所述的转向架(10)，其中，辅助制动装置包括沿纵向方向(x)布置在车轮(14)两侧的两个电磁块(38)。12.根据权利要求1所述的转向架(10)，包括连接构件(56)，其通过轴线平行于竖直方向(z)的枢轴连接而连接到横梁(20)，连接构件(56)承载第二连杆(58)，每个第二连杆(58)具有通过轴线平行于竖直方向(z)的枢轴连接而连接到连接构件(56)的第一端和通过轴线垂直于竖直方向(z)的枢轴连接而连接到车身的第二端。13.根据权利要求1所述的转向架(10)，包括至少一个作动筒(60)，每个作动筒(60)在尤其是经由支撑臂(32)与机壳(18)中的相应一个机壳成一体的第一端和旨在固定到车身的第二端之间延伸。

技术总结
本发明涉及体积减小的铁路车辆的转向架。转向架(10)旨在承载铁路车辆的车身，并包括具有两个车轮(14)的轴结构(12)。轴结构(12)对于每个车轮(14)包括一个电机(16)，并且包括在电机的机壳(18)之间延伸并与这些机壳(18)成一体的横梁(20)。转向架(10)包括悬挂装置(46)，其包括：沿扭力轴线延伸的扭杆弹簧(48)；车身支撑件(50)，其安装在扭杆弹簧(48)上并与扭杆弹簧(48)一体地绕扭力轴线旋转，车身支撑件(50)旨在紧固到车身；以及连接装置(49)，其与扭杆弹簧(48)一体地绕扭力轴线旋转，并将扭杆弹簧(48)连接到机壳(18)中的相应一个机壳。弹簧(48)连接到机壳(18)中的相应一个机壳。弹簧(48)连接到机壳(18)中的相应一个机壳。


技术研发人员：阿兰
受保护的技术使用者：阿尔斯通控股公司
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/5/25