紧凑式驱动装置、转向架及轨道车辆的制作方法

1.本技术涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种紧凑式驱动装置、转向架及轨道车辆。


背景技术：

2.轨道车辆是连结各城市的重要交通纽带，也逐渐成为城市内的主要交通工具，轨道车辆还是实现货物运输的主要载体。轨道车辆主要包括：车体及设置在车体下方的转向架，转向架用于对车体进行承载并实现走行和转向功能。
3.转向架分为动力转向架和非动力转向架，动力转向架中设置有用于驱动车轮转动的驱动装置。驱动装置通常包括驱动电机和齿轮箱，驱动电机的轴端与齿轮箱的轴端通过联轴器相连，通过联轴器传递转矩。但是由于联轴器的尺寸较大，使得驱动装置的整体体积较大，布置在转向架上的难度较大，而且也给其他部件的安装造成了极大的困难。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术缺陷之一，本技术实施例中提供了一种紧凑式驱动装置、转向架及轨道车辆。
5.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种紧凑式驱动装置，包括：齿轮箱、驱动电机及连接于齿轮箱及驱动电机之间的联轴器；
6.所述齿轮箱包括：齿轮箱箱体及连接臂，所述连接臂的一端固定至齿轮箱箱体朝向驱动电机的一侧，连接臂的另一端倾斜向外延伸并连接至驱动电机的壳体上；各连接臂之间形成一凹陷空间；
7.驱动电机的壳体朝向齿轮箱的一侧向内凹陷形成一凹陷空间；驱动电机的凹陷空间与连接臂形成的凹陷空间围成一容纳空间，所述联轴器设置于所述容纳空间内。
8.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种转向架，包括：如上所述的紧凑式驱动装置。
9.根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种轨道车辆，包括：如上所述的轨道车辆。
10.采用本实施例所提供的驱动装置，齿轮箱箱体通过连接臂与驱动电机相连，连接臂之间形成凹陷空间，驱动电机的壳体端部也形成凹陷空间，连接于齿轮箱和驱动电机之间的联轴器位于该凹陷空间内，不再占据齿轮箱与驱动电机之间的空间，能够减小齿轮箱与驱动电机之间距离，使结构紧凑，减小驱动装置的体积。
附图说明
11.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
12.图1为本技术实施例提供的转向架的立体图；
13.图2为本技术实施例提供的转向架的俯视图；
14.图3为本技术实施例提供的转向架中轮对与驱动装置的结构示意图；
15.图4为本技术实施例提供的转向架中轮对与驱动装置的俯视图；
16.图5为本技术实施例提供的转向架中齿轮箱与驱动电机的结构示意图；
17.图6为本技术实施例提供的转向架中齿轮箱与驱动电机相连的剖视图；
18.图7为图6中a区域的放大视图；
19.图8为图6中b区域的放大视图；
20.图9为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图一；
21.图10为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图二；
22.图11为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图三；
23.图12为本技术实施例提供的转向架的局部放大图；
24.图13为本技术实施例提供的转向架中牵引装置的爆炸视图；
25.图14为本技术实施例提供的转向架中牵引装置的结构示意图；
26.图15为本技术实施例提供的转向架的局部纵向断面视图；
27.图16为本技术实施例提供的转向架的横向断面视图；
28.图17为本技术实施例提供的另一转向架的俯视图；
29.图18为本技术实施例提供的转向架在轴端设置速度检测装置的剖视图；
30.图19为本技术实施例提供的转向架的轴端示意图。
31.附图标记：
32.41-构架；411-电机安装部；
33.421-车轴；422-车轮；423-轴箱；
34.431-第一牵引销；4311-第一铰接部；4312-第一铰接孔；4313-第一车体连接座；4314-通槽；432-第二牵引销；4321-第二铰接部；4322-第二铰接孔；4323-第二车体连接座；433-弹性连接销；4331-键槽；434-铰接盖；4341-连接键；435-纵向缓冲止档；436-横向减振器安装座；4361-导向轨；437-横向缓冲止档；
35.44-一系悬挂装置；
36.45-二系悬挂装置；
37.461-驱动电机；462-齿轮箱；4621-齿轮箱连接臂；463-联轴器；464-齿轮箱连接杆；465-缓冲节点；4651-电机安装座；4652-橡胶套；466-橡胶衬套；467-连接螺杆；468-电机止挡；
38.471-横向减振器；
39.481-轴端适配器；482-感应齿轮；483-速度传感器；484-轴端铰接杆；485-车轴端盖。
具体实施方式
40.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术
的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.本实施例提供一种驱动装置，可用于轨道车辆的转向架中。该轨道车辆可以为内燃机车或电力机车，可以为普速列车、动车组、地铁、轻轨等。
42.本实施例中，将车长方向称为纵向(y方向)，将车宽方向称为横向(x方向)，将车高方向称为竖直方向、竖向或垂向(z方向)。
43.本实施例提供的紧凑式驱动装置，包括：齿轮箱、驱动电机及连接于齿轮箱及驱动电机之间的联轴器；其中，齿轮箱包括：齿轮箱箱体及连接臂，连接臂的一端固定至齿轮箱箱体朝向驱动电机的一侧，连接臂的另一端倾斜向外延伸并连接至驱动电机的壳体上；各连接臂之间形成一凹陷空间；驱动电机的壳体朝向齿轮箱的一侧向内凹陷形成一凹陷空间；驱动电机的凹陷空间与连接臂形成的凹陷空间围成一容纳空间，所述联轴器设置于所述容纳空间内。
44.图1为本技术实施例提供的转向架的立体图，图2为本技术实施例提供的转向架的俯视图。以图1和图2所示的转向架为例对驱动装置进行详细说明，本实施例提供的转向架包括：构架、轮对、牵引装置、一系悬挂装置和二系悬挂装置。
45.其中，构架41为转向架的主体结构，起到承载车体重量及为其他部件提供连接接口的功能。构架1包括：沿纵向延伸的两个侧梁及设置于两个侧梁之间的横梁。
46.轮对的数量为两个，分别设置于侧梁端部的下方。轮对包括：车轴421、对称设置于车轴421上的车轮422及轴箱423。轴箱423可设置于车轮的内侧，也可以设置在车轮的外侧。图1和图2展示的转向架中，轴箱423设置于车轮的内侧。
47.一系悬挂装置44设置于侧梁的端部与轴箱423之间，用于对侧梁与轴箱之间的垂向力进行缓冲。一系悬挂装置44可以采用刚性弹簧或橡胶堆等。
48.二系悬挂装置45设置于构架上，具体可以设置在侧梁上，也可以设置横梁上。
49.牵引装置连接于构架与车体之间，用于在构架与车体之间传递纵向的牵引力或制动力。
50.图3为本技术实施例提供的转向架中轮对与驱动装置的结构示意图，图4为本技术实施例提供的转向架中轮对与驱动装置的俯视图，图5为本技术实施例提供的转向架中齿轮箱与驱动电机的结构示意图，图6为本技术实施例提供的转向架中齿轮箱与驱动电机相连的剖视图。如图3至图6所示，在转向架上设置驱动装置，以使该转向架作为动力转向架。驱动装置包括：驱动电机461和齿轮箱462。其中，齿轮箱461包括：箱体及设置于箱体内的主动齿轮和从动齿轮。主动齿轮为小齿轮，从动齿轮为大齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合。主动齿轮可通过联轴器与驱动电机的输出端相连，从动齿轮与车轴过盈配合，通过驱动电机驱动主动齿轮转动，进而通过从动齿轮带动车轴转动。
51.齿轮箱462的箱体连接至构架41。驱动电机461的壳体与齿轮箱462的箱体相连，驱动电机461的壳体还连接至构架41。
52.具体的，驱动电机461的轴向端部向内凹陷形成凹陷结构，齿轮箱462朝向驱动电机的侧面分别向外倾斜延伸出齿轮箱连接臂4621，齿轮箱连接臂4621通过橡胶节点与驱动电机461的壳体相连，各齿轮箱连接臂4621围成凹陷结构。驱动电机461形成的凹陷结构和
齿轮箱462形成的凹陷结构围成一个容纳空间，联轴器463设置于容纳空间内。
53.采用本实施例所提供的驱动装置，齿轮箱箱体通过连接臂与驱动电机相连，连接臂之间形成凹陷空间，驱动电机的壳体端部也形成凹陷空间，连接于齿轮箱和驱动电机之间的联轴器位于该凹陷空间内，不再占据齿轮箱与驱动电机之间的空间，能够减小齿轮箱与驱动电机之间距离，使结构紧凑，减小驱动装置的体积，进而减小占用空间，简化转向架构架与轮对之间空间的设计难度，利于各设备的布置。
54.上述联轴器463可以为挠性联轴器，例如：鼓型齿式联轴器，将齿轮箱轴头与电机轴头连接在一起，实现扭矩传递。采用鼓型齿式联轴器，具有较高的承载能力及较大的许用角位移，具有较高的扭矩传递能力。
55.齿轮箱连接臂4621的数量为至少三个，其中两个齿轮箱连接臂4621分别向上延伸至驱动电机461竖向中心面的两侧，竖向中心面为经过驱动电机461的轴线且沿竖向延伸的平面；至少一个连接臂向下延伸至低于驱动电机461的水平中心面，水平中心面为经过驱动电机461的轴线且沿水平方向延伸的平面。
56.一种实现方式：齿轮箱连接臂4621的数量为四个，两个齿轮箱连接臂4621位于齿轮箱462的上部，分别向上延伸；另外两个齿轮箱连接臂4621位于齿轮箱462的下部，分别向下延伸。四个齿轮箱连接臂4621相对于驱动电机的竖向中心面呈轴对称布置，四个齿轮箱连接臂4621相对于驱动电机的水平中心面呈轴对称布置。图7为图6中a区域的放大视图。如图5和图7所示，齿轮箱连接臂4621通过橡胶节点与驱动电机的壳体相连，橡胶节点内设置有橡胶衬套466，采用连接螺杆467分别穿过驱动电机壳体上的安装孔和齿轮箱连接臂4621端部的安装孔与螺母连接，在连接螺杆467与连接臂的安装孔之间套设有橡胶衬套466，橡胶衬套466可以对电机与齿轮箱之间的位置偏差进行一定的缓解，在一定程度上减小了联轴器的变位压力。
57.采用齿轮箱连接杆464实现齿轮箱462与构架41相连。具体的，齿轮箱连接杆464的底端通过弹性节点与齿轮箱462的壳体相连，顶端通过弹性节点与构架41相连。齿轮箱连接杆464与齿轮箱462的壳体之间可转动一定角度。
58.图8为图6中b区域的放大视图。如图5和图8所示，驱动电机461的壳体中背离车轴421的侧面通过电机缓冲节点465与构架41相连。电机缓冲节点465包括：电机安装座4651、两个橡胶套4652。其中，电机安装座4651固定至驱动电机的壳体上。两个橡胶套4652上下对称布置，二者之间留有一定间隙。构架41上设置有电机安装部411，两个橡胶套4652夹设于电机安装部411的上下两侧。采用连接螺杆467依次穿过橡胶套、电机安装部和电机安装座上设置的通孔后与螺母连接固定。
59.采用上述电机缓冲节点465的连接方式，与构架实现弹性架悬，当构架发生沉浮运动时，电机缓冲节点465可吸收部分变形，从而减小电机位移。
60.进一步的，如图5所示，采用电机止挡468固定于构架41上，电机止挡468位于电机缓冲节点465的下方，防止驱动电机故障掉落。电机止挡468可采用l形结构或u形结构，电机缓冲节点465位于其内部。
61.由于驱动电机461与构架41连接，因此驱动电机461与构架41同时沉浮，而齿轮箱462同车轴421连接，同时绕齿轮箱连接杆464运动，从而驱动电机461和齿轮箱462之间形成了位移偏差。本实施例中，齿轮箱连接臂4621的数量为四个，四个齿轮箱连接臂4621通过橡
胶节点与驱动电机461的外壳实现半刚性连接，橡胶节点能够吸收一部分电机与齿轮箱之间的位移偏差，因此对联轴器的变位能力需求减小，从而可缩小联轴器的轮廓尺寸，以适应轴箱内置转向架的紧凑空间限制。
62.本实施例还提供一种牵引装置的实现方式：上述牵引装置包括：第一牵引销431和第二牵引销432。本实施例提供的转向架设置于两节车厢之间，以使两节车厢共用一个转向架。第一牵引销431与一个车厢相连，第二牵引销432与另一个车厢相连。第一牵引销431和第二牵引销432转动连接，且第一牵引销431与横梁配合传递纵向力，纵向力包括牵引力和制动力，纵向力依次通过轮对、构架、牵引销传递给车厢。
63.本实施例提供的转向架采用转动连接的第一牵引销和第二牵引销，第一牵引销和第二牵引销分别用于与相邻的两节车厢相连；第一牵引销与横梁配合传递纵向力，该转向架连接在两节车厢之间，两节车厢共用一个转向架，能够减少转向架的数量，进而减轻车辆自重，有利于提高牵引效率。
64.另外，第一牵引销和第二牵引销之间转动连接，还能够适应车辆在转弯过程中两节车厢在横向方向上的相对位移，保证车辆顺利通过曲线。
65.图9为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图一，图10为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图二，图11为本技术实施例提供的转向架中第一牵引销与第二牵引销相对转动的示意图三。
66.第一牵引销431和第二牵引销432转动连接的方式有多种，例如：采用弹性连接销转动连接于第一牵引销431和第二牵引销432之间，使第一牵引销431和第二牵引销432能够在车长和车宽所成的平面内转动，以适应两节车厢之间的水平偏斜角度，使车辆顺利通过曲线，角度α最大可达13
°
，如图9所示。
67.第一牵引销431和第二牵引销432也能在车宽和车高所成的平面内转动，以适应两侧轨道高度不同的情况，避免车辆侧翻，提高行车安全，第一牵引销431和第二牵引销432之间的夹角β最大可达4
°
，如图10所示。
68.第一牵引销431和第二牵引销432还能在车长和车高所成的平面内转动，以适应转向架中两个轮对之间高度不同的情况，便于车辆顺利通过高低不平的路面，保证行车安全，第一牵引销431和第二牵引销432之间的夹角θ最大可达1.5
°
，如图11所示。
69.对于上述牵引装置，本实施例提供一种实现方式：
70.图12为本技术实施例提供的转向架的局部放大图，图13为本技术实施例提供的转向架中牵引装置的爆炸视图，图14为本技术实施例提供的转向架中牵引装置的结构示意图，图15为本技术实施例提供的转向架的局部纵向断面视图。如图12至图15所示，弹性连接销433包括：中心轴、弹性中间套和环形外套。其中，中心轴和环形外套采用刚性材料构成，例如：金属。弹性中间套采用具有一定弹性变形能力的材料制成，例如：橡胶。弹性中间套设置于中心轴与环形外套之间，采用橡胶与内外金属层硫化而成一体结构。中心轴与第二牵引销432相连，环形外套与第一牵引销431相连。
71.采用弹性中间套能实现中心轴与环形外套之间能够沿x向、y向及z向相对转动，进而实现第一牵引销431和第二牵引销432之间能够沿x向、y向及z向相对转动。
72.第一牵引销431的上部一侧设有第一铰接部4311，第一铰接部4311开设第一铰接孔4312，第一铰接孔4312的中心线沿横向延伸。弹性连接销433穿设于第一铰接孔4312内，
具体的，环形外套压装在第一铰接孔4312内。
73.第一牵引销431的上部另一侧设有第一车体连接座4313，第一车体连接座43123为板状结构，通过螺纹紧固件连接至车厢的车体上，例如可连接至车体的底架端部。第一牵引销431整体呈t形结构。
74.第二牵引销432的一侧设有第二车体连接座4323，为板状结构，通过螺纹紧固件连接至另一车厢的车体上，例如可连接至该车体的底架端部。
75.第二牵引销432的另一侧设有两个第二铰接部4321，两个第二铰接部4321垂直于第二车体连接座4323，且二者相对设置，二者之间留有一定距离。每个第二铰接部4321上开设有第二铰接孔4322。第二牵引销432整体呈u形结构。
76.第一铰接部4311插设于两个第二铰接部4321之间，中心轴的两端穿设于第二铰接孔4322并固定至第二铰接部4321。
77.进一步的，采用铰接盖434连接至第二铰接部4321的外侧面且与第二铰接孔4322对正。铰接盖434呈三角形，其三个顶角通过螺纹紧固件固定至第二铰接部4321的外侧面。铰接盖434中朝向第二铰接部4321的内侧面凸出设有连接键4341，对应在中心轴的端面设有用于容纳连接键4341的键槽4331。连接键4341插入键槽4331内，能够限制中心轴转动，实现了将中心轴固定于第二牵引销431，并起到防松的作用。
78.当然，上述方案并不是唯一的实现方式，也可以将中心轴的两端压装在第二铰接孔4322内，以取代连接键与键槽的配合方式。
79.第一牵引销431的底端与横梁配合传递纵向力。一种实现方式为：横梁的中部设有上下贯通的通孔，第一牵引销431的底端插入通孔内。采用纵向缓冲止档435设置在通孔内，分别位于第一牵引销431与横梁之间。纵向缓冲止档435可以采用外层金属和内层橡胶硫化而成的结构，通过螺纹紧固件固定至横梁上，也可以固定至第一牵引销431的侧壁，用于对第一牵引销与横梁之间的刚性作用力进行缓冲。
80.另一种实现方式：横梁的数量可以为两个，并排连接在两个侧梁之间。第一牵引销431的底端插入两个横梁之间，并在第一牵引销431与对应侧横梁之间设置纵向缓冲止档。
81.进一步的，在牵引装置与构架之间还设置有横向缓冲止档437，用于对牵引装置与构架之间的横向力进行缓冲，还能够限制车体与构架之间的横向位移过大。具体的，将横向缓冲止档437通过螺纹机紧固件固定至第二牵引销432中的第二铰接部4321的外侧面。两个第二铰接部4321的外侧面均设置有横向缓冲止档437。在车辆直行过程中，横向缓冲止档437与构架之间预留一定间隙，在车辆通过曲线时，一侧的横向缓冲止档437与构架接触，以避免车体与构架之间产生较大的横向位移。
82.图16为本技术实施例提供的转向架的横向断面视图。如图13、14、16所示，在上述技术方案的基础上，转向架还可以包括横向减振器471，连接于构架和牵引装置之间，用于对牵引装置和构架之间的横向力进行缓冲。
83.本实施例提供一种实现方式：采用横向减振器安装座436，连接至第一牵引销431的底端。横向减振器471的一端与横向减振器安装座436相连，另一端与构架41相连。
84.具体的，横向减振器安装座436包括：减振器安装座顶板和减振器安装座侧板。其中，减振器安装座顶板沿水平方向延伸，通过四个螺纹紧固件连接至第一牵引销的底面。减振器安装座侧板沿竖向延伸，并排设置于减振器安装座顶板的下表面，两个减振器安装座
侧板之间预留可容纳横向减振器端部的空隙；减振器安装座侧板的侧端面与横向减振器通过螺纹紧固件相连。
85.进一步的，第一牵引销431的底面设有沿横向方向延伸的通槽4314。对应的，减振器安装座顶板的顶面凸出设置有可在通槽内滑动的导向轨4361。通过导向轨4361沿横向插入导向轨4361内，再通过螺纹紧固件沿竖向将横向减振器安装座436连接至第一牵引销431。通槽和导向轨的配合用于限制第一牵引销与横向减振器安装座之间沿纵向移动。
86.图17为本技术实施例提供的另一转向架的俯视图。如图17所示，在上述技术方案的基础上，还可以采用速度检测装置用于对车轴的转速进行检测。具体的，速度检测装置包括：速度检测组件和速度传感器。其中，速度检测组件固定设置于车轴421的端部，与车轴421同步转动。速度传感器设置于轴箱423的内壁，用于与速度检测组件配合测量车辆行驶速度。
87.图18为本技术实施例提供的转向架在轴端设置速度检测装置的剖视图，图19为本技术实施例提供的转向架的轴端示意图。如图18和图19所示，速度检测组件包括轴端适配器481、感应齿轮482和车轴端盖485。其中，车轴端盖485通过轴端铰接杆484连接至构架41。
88.轴端适配器481沿轴向的一端通过螺纹紧固件连接至车轴421的端面，与车轴421同步转动。感应齿轮482通过螺纹紧固件连接至轴端适配器481沿轴向的另一端，感应齿轮482与车轴421同步转动。感应齿轮482与车轴端盖485之间通过轴承相连，以使车轴421、轴端适配器482和感应齿轮482相对于轴箱转动。车轴端盖485呈u形结构，将感应齿轮和轴承包覆在内部进行保护。
89.速度传感器483设置于轴箱盖4231的内侧，其检测端朝向感应齿轮482。速度传感器483为脉冲信号发生器，产生的频率正比于运行速度的电脉冲信号。车轴每转动一圈产生n(感应齿轮的齿数)个脉冲信号。速度传感器483的端部与感应齿轮482的齿顶保持1mm左右的间距。当感应齿轮482转动时，齿顶和齿谷交替通过传感器切割磁力线，速度传感器483感应输出相应的脉冲信号，检测车辆运行速度。
90.如图19所示，速度传感器483从外侧插入轴箱盖内。轴箱盖还通过轴端铰接杆484连接至构架41。
91.在上述技术方案的基础上，横梁的长度大于两个侧梁之间的距离，横梁延伸至侧梁外侧的部分设有二系连接结构，用于与二系悬挂装置45相连。二系悬挂装置45的数量为四个，两个二系悬挂装置45为一组设置于横梁的一端；位于横梁同一端的两个二系悬挂装置45沿纵向方向间隔布设。二系悬挂装置45可以为空气弹簧。
92.本实施例还提供一种轨道车辆，包括：上述任一方案所提供的转向架。本实施例所提供的轨道车辆具有与上述转向架相同的技术效果。
93.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
94.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
95.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
96.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
97.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。