用于轨道车辆的车轮装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于轨道车辆，特别是轻轨车辆的车轮装置，包括车轮单元和支撑单元，车轮单元限定车轮单元的旋转轴线。支撑单元被配置为连接到轨道车辆的轨道车辆结构。支撑单元被配置为将车轮单元连接到轨道车辆结构，使得车轮单元可围绕旋转轴线旋转。支撑单元还包括主悬架单元，主悬架单元被配置为至少沿车辆高度方向在车轮单元上提供轨道车辆结构的弹性支撑。主悬架单元在平行于旋转轴线的方向上具有主悬架横向刚度，其中主悬架横向刚度在主悬架单元上的分布，特别是在标称载荷下轨道车辆处于直线水平轨道上的静止状态下，限定平行于车辆纵向方向的车轮单元的倾斜轴。主悬架横向刚度的分布使得在车辆高度方向上，倾斜轴位于旋转轴线的下方。旋转轴线的下方。旋转轴线的下方。

【技术实现步骤摘要】
用于轨道车辆的车轮装置


[0001]本专利技术涉及用于轨道车辆，特别是轻轨车辆的车轮装置，该车轮装置包括车轮单元和支撑单元，其中车轮单元限定车轮单元的旋转轴线。支撑单元被配置为连接到轨道车辆的轨道车辆结构，该轨道车辆限定车辆纵向方向、车辆横向方向和车辆高度方向。支撑单元还被配置为将车轮单元连接到轨道车辆结构，使得车轮单元可围绕旋转轴线旋转。支撑单元包括主悬架单元，主悬架单元被配置为至少沿车辆高度方向在车轮单元上提供轨道车辆结构的弹性支撑。主悬架单元在平行于旋转轴线的方向上具有主悬架横向刚度，其中主悬架横向刚度在主悬架单元上的分布，特别是在标称载荷下轨道车辆处于直线水平轨道上的静止状态下，限定平行于车辆纵向方向的车轮单元的倾斜轴。本专利技术还涉及对应的轨道车辆单元，其包括轨道车辆结构和至少一个这样的车轮装置。

技术介绍

[0002]在轨道车辆中，主悬架代表从所谓的簧下质量(即在没有插入弹簧元件(通常还有阻尼元件)的情况下，直接承受通过轨道引入的载荷的车辆的部分)到车辆其余部分的过渡。对于轨道车辆的传统行走机构(running gear)，主悬架通常布置在车轮单元(例如，单轮、轮对或轮组)的车轴或轮组轴与车辆结构之间，车辆结构通常是车辆的行走机构框架或者最终甚至是车厢主体结构本身。例如，从EP1065122B1(其全部公开内容通过引用并入本文)中已知这种配置。
[0003]出于乘客舒适度和车辆动力学的原因，特别是在所谓的轻轨车辆(LRV)中，通常期望尽可能减小簧下质量。因此，通常，轨道车辆制造商努力使形成簧下质量的部件尽可能轻。然而，这种方法在结构完整性和安全要求方面有其明显的局限性。
[0004]这种主悬架的另一个问题可能是这种主弹簧配置的侧向硬度或横向刚度相对较低，特别是如果车轮单元是承受在轮轨接触点处引入的侧向载荷(例如，对于具有一定锥度的轮轨配对而言其始终存在，而且当车轮越过道岔或轨道中的不平顺时其也是冲击载荷)的单个车轮。虽然在乘客舒适度方面可能期望较低的横向刚度，特别是对于这种单轮行走机构，但是在脱轨安全性方面可能需要相对较高的主悬架横向刚度，以保证在轨道车辆运行期间预期的任何此类侧向载荷条件下车轮与轨道的适当接触。
[0005]在工业运输车和起重车的领域中，例如从EP0104714B1(其全部公开内容通过引用并入本文)中通常已知使用具有所谓剪切垫(通常是层状金属橡胶弹簧)的单轮悬架配置，其中各个剪切垫的层垂直于车轮的旋转轴线布置。这种配置可以用于显著增加横向刚度而不损害这种非轨道约束工业运输车和起重车的高度方向的刚度，然而乘客舒适度和脱轨安全性不起作用。然而，这个概念不容易转移到轨道车辆应用中，在轨道车辆应用中，相反，乘客舒适度和脱轨安全性起着重要作用，但却是抵触目标。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是提供如上所述的用于轨道车辆的车轮装置和轨道车辆单
元，它们没有或者至少在较小程度上示出上述缺点，并且特别地以简单、节省空间和高效的方式允许高脱轨安全度，同时在轨道车辆的运行期间保持低簧下质量并保持高乘客舒适度。
[0007]上述目的从根据权利要求1的前序部分的车轮装置开始，通过权利要求1的特征部分的特征来实现。
[0008]本专利技术基于这样的技术教导，即如果主悬架单元被配置成使得车轮单元的(虚拟)倾斜轴位于车轮单元的旋转轴线下方，则可以以简单、节省空间和高效的方式实现高脱轨安全度，同时在轨道车辆的运行期间保持低簧下质量并保持高乘客舒适度(应注意，除非另有明确说明，否则本文给出的几何关系例如“上方”和“下方”与车辆高度方向有关)。该倾斜轴(在车辆的标称载荷下轨道车辆处于直线水平轨道上的静止状态下)平行于车辆纵向方向延伸，并由主悬架单元的横向刚度分布确定。更准确地说，由于主悬架单元通常位于轮轨接触位置的上方，因此在轮轨接触处沿横向方向作用的横向力或侧向载荷(例如，对于具有一定锥度的轮轨配对而言其始终存在，但由于轨道不平顺等原因其也是冲击载荷)不仅导致车轮单元的横向(或侧向)偏转，而且导致车轮单元围绕该倾斜轴的倾斜运动(这里也称为侧向轨道载荷引起的倾斜)，该倾斜轴由主悬架单元限定，更准确地说由主悬架单元在高度方向上的横向刚度分布限定。
[0009]本专利技术已经认识到，响应于这种横向力的这种倾斜运动对轮轨接触位置处的车轮单元的偏转具有相当大的影响，并且因此对脱轨安全度也具有相当大的影响。此外，本专利技术已经认识到，通过选择将该(虚拟)倾斜轴定位在车轮单元的旋转轴线下方的主悬架单元的横向刚度的适当分布，可以减少车轮单元的这种与倾斜相关的偏转，因此可以提高脱轨安全度，同时保持主悬架单元的整体横向刚度不变。特别地，还可以保持高度方向上的刚度基本上不变。因此，可以保持较低的簧下质量，并且可以保持乘客舒适度，同时降低脱轨风险，或者换句话说，可以增加乘客舒适度，并且可以减少簧下质量，同时保持给定的低脱轨风险水平。
[0010]应当理解，这种概念在单轮配置中特别有用且高效，在单轮配置中主悬架单元是限定该倾斜轴的(最终甚至是唯一的)部件。然而，上述概念的使用不限于单轮配置，并且出于与上述给出的基本相同的原因，对于在行走机构两侧的两个车轮单元之间存在机械联接的其他配置(例如车轮对或车轮组)，也可以具有有益的效果。
[0011]因此，根据一个方面，本专利技术涉及一种用于轨道车辆特别是轻轨车辆的车轮装置，该车轮装置包括车轮单元和支撑单元，其中车轮单元限定车轮单元的旋转轴线。支撑单元被配置为连接到轨道车辆的轨道车辆结构，该轨道车辆限定车辆纵向方向、车辆横向方向和车辆高度方向。支撑单元还被配置为将车轮单元连接到轨道车辆结构，使得车轮单元可围绕旋转轴线旋转。支撑单元包括主悬架单元，主悬架单元被配置为至少沿车辆高度方向在车轮单元上提供轨道车辆结构的弹性支撑。主悬架单元在平行于旋转轴线的方向上具有主悬架横向刚度，其中主悬架横向刚度在主悬架单元上的分布，特别是在标称载荷下轨道车辆处于直线水平轨道上的静止状态下，限定平行于车辆纵向方向的车轮单元的倾斜轴。主悬架横向刚度的分布使得在车辆高度方向上，倾斜轴位于旋转轴线的下方。
[0012]应当理解，基本上，倾斜轴相对于旋转轴线的任何期望高度偏移都是足够的，该高度偏移对侧向轨道载荷引起的倾斜具有显著的积极影响。通常，车轮单元具有限定车轮单
元的标称直径的轨道接触表面(通常处于车轮的新的未磨损状态，但也可能处于车轮的重新成型状态)，并且倾斜轴在车辆高度方向上，特别是在轨道车辆的静止状态下，位于距旋转轴线倾斜轴距离处。优选地，倾斜轴距离为标称直径的至少10％，优选至少20％，更优选15％至50％，特别是25％至40％。这些配置特别有利于减少侧向轨道载荷引起的车轮单元倾斜。
[0013]只要实现倾斜轴相对于旋转轴线的期望高度偏移，主悬架横向刚度的分布可以具有任何期望的配置。在特别简单的变型中，主悬架单元被分成上部第一主悬架部分和下部第二主悬架部分。第一主悬架部分在平行于旋转轴线的方向上具有第一横向刚度，其中在轨道车辆的静止状态下，第一主悬架部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道车辆(101)，特别是轻轨车辆的车轮装置，包括：
‑
车轮单元(107)，以及
‑
支撑单元(108)，其中，
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所述车轮单元(107)限定所述车轮单元(107)的旋转轴线(107.1)，
‑
所述支撑单元(108)被配置为连接到所述轨道车辆(101)的轨道车辆结构(104)，所述轨道车辆限定车辆纵向方向、车辆横向方向和车辆高度方向；
‑
所述支撑单元(108)被配置为将所述车轮单元(107)连接到所述轨道车辆结构(104)，使得所述车轮单元(107)能围绕所述旋转轴线(107.1)旋转；
‑
所述支撑单元(108)包括主悬架单元(105)，所述主悬架单元被配置为至少沿所述车辆高度方向在所述车轮单元(107)上提供所述轨道车辆结构(104)的弹性支撑；
‑
所述主悬架单元(105)在平行于所述旋转轴线(107.1)的方向上具有主悬架横向刚度，其中所述主悬架横向刚度在所述主悬架单元(105)上的分布，特别是在标称载荷下所述轨道车辆(101)处于直线水平轨道上的静止状态下，限定平行于所述车辆纵向方向的所述车轮单元(107)的倾斜轴(107.2)；其特征在于，
‑
所述主悬架横向刚度的所述分布使得在所述车辆高度方向上，所述倾斜轴(107.2)位于所述旋转轴线(107.1)的下方。2.根据权利要求1所述的车轮装置，其中，
‑
所述车轮单元(107)具有限定所述车轮单元(107)的标称直径的轨道接触表面；
‑
所述倾斜轴(107.2)在所述车辆高度方向上，特别是在所述轨道车辆(101)的所述静止状态下，位于距所述旋转轴线(107.1)的倾斜轴距离处；
‑
所述倾斜轴距离为所述标称直径的至少10％，优选至少20％，更优选15％至50％，特别是25％至40％。3.根据权利要求1或2所述的车轮装置，其中，
‑
所述主悬架单元(105)被分成上部第一主悬架部分(105.3)和下部第二主悬架部分(105.4)；
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所述第一主悬架部分(105.3)在平行于所述旋转轴线(107.1)的所述方向上具有第一横向刚度，
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在所述轨道车辆(101)的所述静止状态下，所述第一主悬架部分(105.3)在所述车辆高度方向上位于所述旋转轴线(107.1)的上方；
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所述第二主悬架部分(105.4)在平行于所述旋转轴线(107.1)的所述方向上具有第二横向刚度，
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在所述轨道车辆(101)的所述静止状态下，所述第二主悬架部分在所述车辆高度方向上位于所述旋转轴线(107.1)的下方；
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所述第一横向刚度低于所述第二横向刚度，其中，特别地，
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所述第一横向刚度是所述第二横向刚度的5％至99％，优选25％至75％，更优选40％至60％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车轮装置，其中，
‑
所述主悬架单元(105)是剪切弹簧单元，
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所述剪切弹簧单元特别地包括至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1；112.2)，所述至少一个主悬架元件被配置为在所述车轮单元(107)上提供所述轨道车辆结构(104)的弹性支撑；
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所述至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1；112.2)特别地被布置和配置成使得在所述轨道车辆(101)的所述静止状态下，所述主悬架元件(105.1、105.2；112.1；112.2)至少主要处于剪切应力下，特别地至少基本上排他地处于剪切应力下。5.根据前述权利要求中任一项所述的车轮装置，其中，
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所述主悬架单元(105)包括至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1；112.2)，所述至少一个主悬架元件被配置为在所述车轮单元(107)上提供所述轨道车辆结构(104)的弹性支撑，
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所述主悬架元件(105.1、105.2；112.1；112.2)包括具有多个层(105.5、105.6)的层压橡胶金属弹簧元件、聚合物元件以及橡胶元件中的至少一者，所述多个层(105.5、105.6)特别地被配置成在所述轨道车辆(101)的所述静止状态下在垂直于所述横向方向的平面中延伸。6.根据前述权利要求中任一项所述的车轮装置，其中，
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所述主悬架单元(105)在所述纵向方向上具有纵向刚度，并且在所述高度方向上具有高度刚度，其中，
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所述高度刚度低于所述纵向刚度和所述横向刚度中的至少一个，和/或
‑
所述纵向刚度低于所述横向刚度。7.根据前述权利要求中任一项所述的车轮装置，其中，
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所述主悬架单元(105)包括环形的至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1)，所述至少一个主悬架元件在所述车轮单元(107)上提供所述轨道车辆结构(104)的弹性支撑，
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所述至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1)特别地沿着所述支撑单元(108)的轴单元的外圆周延伸。8.根据权利要求7所述的车轮装置，其中，
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环形的所述至少一个主悬架元件(105.1、105.2；112.1)具有主延伸平面；
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环形的所述至少一个主悬架元件(105.1、105.2)在所述主延伸平面中包括具有最大外径的外圆周轮廓(105.7)和具有最大内径的内圆周轮廓(105.8)；
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所述外圆周轮廓(105.7)限定第一区域重心(105.9)；
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所述内圆周轮廓(105.8)限定第二区域重心(...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡什，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：