一种变轨距轮对及其锁紧机构的制作方法

本发明涉及一种变轨距轮对及其锁紧机构，属于轨道车辆转向架领域。

背景技术：

解决铁道车辆在轨距不同区间的直通运行是国际和地区间联运中亟待解决的问题，采用变轨距转向架技术是一种行之有效的方法，我国目前在变轨距转向架方面的研究刚刚起步，开发和研制适合我国国情的变轨距转向架显得尤为重要。

可变轨距车轮及其车轮锁紧机构是变轨距技术研究和开发的关键部分，必须保证其有足够的灵活性、可靠性及准确性，如果以上性能得不到保证不但达不到变轨的目的，还带来了行车安全隐患，因此可变轨距车轮及其车轮锁紧机构设计的好坏，是整个变轨距转向架设计成功与否的关键。

中国专利CN200980146366.7公开了一种改进的带有旋转轴的可变轨距转向架，其中联接装置借助所述固定导引件控制所述横向运动以便处于与两个轨距相对应的位置；以及基于所述固定导引件和在被设置在切换装置中的锁止/解锁导引件致动时可坚直运动的锁止件的协作的轨距变换装置。

中国专利CN201310137008.9公开了一种用于变轨距转向架的锁紧机构，其中锁紧机构包括车轴，车轴土安装有车轮，所述车轴土安装有限位件，所述限位件与车轴相对转动连接，所述限位件上安装有限制车轮沿车轴轴向移动的锁紧装置，锁紧装置上连接有触发式解锁装置，所述触发式解锁装置利用变轨距地面装置进行触发解锁。

中国专利CN201520646941.2公开了一种铁路车辆、变轨距转向架及其车轮，其中车轮还包括固连于车轮体的制动环，制动环和踏面两者同轴设置，且制动环的轴向长度足以满足至少两种不同轨距，其与闸瓦配合摩擦制动。该专利侧重于安装于轮辋上的闸瓦以及该结构对转向架变轨距特点的适应，无法解决上述问题。

此外，“可变轨距转向架的开发”一文介绍了可变轨距电动车组开发的A型和B型2种可变轨距转向架，阐述了这2种转向架的结构和轨距变换的具体实现过程。“新型变轨距客车转向架结构及动力学性能”一文介绍了一种变轨距转向架和锁紧机构方案，该变轨距转向架设置移动套筒，车轮由圆锥轴承安装在套筒上，套筒通过滑动轴承在车轴上作轴向移动，车轮跟随移动以达到改变轨距的目的。同时，该变轨距转向架的限位球面凹槽设置在移动套筒外面，移动配合面没有得到保护，且移动套筒和车轴间隙配合的外表面外露。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种变轨距轮对及其锁紧机构，该轮对在实现变轨距的前提下，锁紧装置保证轮对有足够的灵活性、可靠性及准确性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种变轨距轮对锁紧机构，其结构特点是，该锁紧机构设置在车轮轮毂与车轴之间用于将车轮锁定在车轴上的不同位置而调整两个车轮之间的距离；所述车轴上设有导引车轮轴向移动的导向结构，所述锁紧机构将车轮调整至指定位置后将车轮锁定在该指定位置。

由此，本发明可以根据轨距不同，只需轻松地移动车轮至需要的位置，并通过锁紧机构锁紧在该位置，即可实现变轨距，同时保证了轮对有足够的灵活性、可靠性及准确性。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

根据本发明的实施例，所述锁紧机构包括：

套装在车轴上的固定套筒，

套装在固定套筒上的缓解套筒，以及

设置在缓解套筒与固定套筒之间设有复位元件；

所述固定套筒开有径向通孔，该径向通孔内装有限位滚珠；所述缓解套筒内壁面上开有上凹槽，所述车轮轮毂的外壁面上开有至少两个轴向位置不同的下凹槽；在车轮轴向移动时，所述缓解套筒的上凹槽与至少两个下凹槽配合使限位滚珠的上部位于上凹槽内、限位滚珠的下部位于不同的下凹槽内而将车轮锁定在至少两个不同的位置。由此，限位滚珠通过间隙配合安装在圆柱孔内，并与车轮轮毂上的球面凹槽配合，起到锁紧车轮的作用。所述缓解套筒内壁上的下凹槽在车轮锁紧机构解锁时起到释放限位滚珠的作用。

此外，锁紧机构通过复位元件实现自动复位功能，复位弹簧提供锁紧机构重新锁紧后缓解套筒的回复力。

优选地，所述固定套筒和缓解套筒靠近车轮的一端设有套装在车轮轮毂上的卡盘。卡盘设定缓解套筒的回复终点位置，并对固定套筒和移动车轮配合面起到保护作用。

所述缓解套筒的内壁具有阶梯面，所述固定套筒的外壁面开有环形凸台，所述复位元件设置在缓解套筒的阶梯面与固定套筒的环形凸台之间。

优选地，所述复位元件为复位弹簧。

每个车轮轮毂上开有两个轴向位置不同的下凹槽。

所述上凹槽和下凹槽均为环形的球面凹槽。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种变轨距轮对，其包括车轴和装在车轴两端部的两个车轮；所述车轴与两个车轮中的至少一个车轮之间设有所述的变轨距轮对锁紧机构，该锁紧机构设置在车轮轮毂与车轴之间用于将车轮锁定在车轴上的不同位置而调整两个车轮之间的距离；所述车轴上设有导引车轮轴向移动的导向结构，所述锁紧机构将车轮调整至指定位置后将车轮锁定在该指定位置；优选所述车轴与两个车轮之间均设有所述的变轨距轮对锁紧机构，且两个车轮的锁紧位置为两个车轮之间间距1520mm和1435mm。由此，车轮轮毂轴向设有两排球面凹槽，分别对应1520mm和1435mm轨距的可移动车轮的卡位，可移动车轮可以在这两个卡位上解锁和锁紧

所述导向结构包括开设在车轴上轴向设置的键槽，可轴向移动的车轮与车轴之间间隙配合并通过花键连接，所述花键设置在键槽内；优选所述键槽有多条；更优选有六条均匀设置的键槽。由此，车轴上的键槽在轴向上预留花键轴向移动空间，车轮可以在花键的导向下轴向移动。此外，花键按60度角均匀装配在车轮、车轴周向上的键槽中，这种结构的键槽布置，车轮、车轴所受最大应力和最大变形分布最为合理。

所述车轮外端部设有防尘橡胶罩，可以对车轮外端起到防尘保护作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相对中国专利CN200980146366.7而言，本发明的锁紧机构与其所述锁止/解锁原理和结果完全不同，本发明车轮锁紧机构更加简单、高效，通过限位滚珠在车轮轮毂上的球面凹槽和缓解套筒上的球面凹槽切换来实现锁紧和解锁功能，且带有自动复位功能。

相对中国专利CN201310137008.9而言，本发明的锁紧机构与检索专利的锁紧的锁紧原理相似，但结构完全不同，检索专利利用锁销和联动拉杆机构的动作实现锁止/解锁，本发明结构更加紧凑、灵活，通过限位滚珠在车轮轮毂上的球面凹槽和缓解套筒上的球面凹槽切换来实现锁紧和解锁功能，且带有自动复位功能。

相对于“新型变轨距客车转向架结构及动力学性能”一文，本发明的锁紧机构主要具有如下优势：

1、本发明去掉移动套筒，车轮和车轴通过花键联接，解锁后，车轮可在花键的轴向引导下移动，达到改变轨距的目的，本发明结构更加合理、紧凑。2、本发明将限位球面凹槽设置在内侧车轮轮辋上，作为变轨距过程中不同轨距的卡位。

3、本发明设置卡盘，卡盘设定缓解套筒的回复终点位置，并对固定套筒和移动车轮配合面起到保护作用，代替单一功能的卡环。

4、本发明车轮外端部设有防尘橡胶罩，对车轮外端起到防尘保护作用。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1的中A处放大图；

图3是所述车轴键槽处的横截面图。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种变轨距轮对的锁紧机构，如图2所示，包括带圆柱孔的固定套筒10、带球面凹槽的缓解套筒8、限位滚珠7、复位弹簧9和卡盘6。其中固定套筒10相对车轴5固定且周向开设有6个圆柱孔。限位滚珠7通过间隙配合安装在圆柱孔内，并与车轮轮毂上的球面凹槽配合。固定套筒10外侧设有用于缓解限位滚珠7的缓解套筒8。缓解套筒8和固定套筒10之间安装有复位弹簧9。固定套筒和缓解套筒端部设有卡盘6。

一种变轨距轮对，如图1所示，包括一根旋转车轴5、两个可以轴向移动的车轮1以及带有自动复位功能的上述车轮锁紧机构4。如图3所示，旋转车轴5在与车轮1配合位置设有键槽11，键槽11按60度角在车轴圆周上均匀分布。车轮1与车轴5采用间隙配合并通过花键3连接，车轮1可以轴向移动，车轮1外端部设有防尘橡胶罩2，车轮轮毂轴向设有两排球面凹槽，分别对应1520mm和1435mm轨距的可移动车轮1的卡位。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。