可变轨距车轴系统及轨道车辆的制作方法

本发明涉及轨道车辆的技术领域。具体地，本发明涉及一种可变轨距车轴系统及包括这种可变轨距车轴系统的轨道车辆。

背景技术：

铁路的轨距指同一根车轴上的两个车轮之间的距离。在当前的可变轨距铁路机车中，通常将支撑车身的轴承固定在中空套上，在列车变轨时，驱动机构推动中空套带动轴承一起轴向移动，从而实现列车变轨，这种可变轨距车轴系统例如见于cn107650937a。但是在一些情况下，列车的变轨跨度较大，例如，在从中国标准轨距(1435mm)到泰国窄轨(1000mm)高速铁路机车中需要设计轨距从1435mm到1000mm的较大跨度的可变轨距列车，这时由于车身载荷相对于车轴的作用位置在变轨过程中不会发生变化，因此不适用于上述布置方式。针对于该问题，有些技术方案中采用并排布置的两个轴承来支撑车身，因此导致在列车保持某一轨距时会有一个轴承不受载荷而发生打滑，进而造成轴承的快速磨损，且不便于拆装。

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种能够减少轴承的磨损且易于安装和维护的可变轨距车轴系统和轨道车辆。

技术实现要素：

上述技术问题通过根据本发明的一种可变轨距车轴系统而得到解决。该可变轨距车轴系统包括车轴、支撑在车轴上的车轮、套设在车轴两端的轴承和套设在车轴径向外侧的中空套，车轮固定地套设在中空套外侧，其中，轴承沿轴向固定在车轴的两端，中空套能够沿车轴在轴承之间轴向移动，并能够在靠近轴承的第一位置处和远离轴承的第二位置处被固定。轴承与中空套解耦而直接固定在车轴两端，中空套与车轮一起轴向移动来实现变轨，从而可以保持车身载荷与轴承中心线一致，轴承不会产生打滑现象，减少了轴承磨损，同时可以在每个车轴的一端仅布置一个轴承，节省了成本。另外，由于轴承直接套设在车轴上，因此可以减小轴承的平均直径，提高车轴的转速和列车的运行速度。

根据本发明的一个优选实施例，车轴的径向外侧和中空套的径向内侧分别形成有相互配合的螺纹，中空套与车轮通过螺纹配合沿车轴轴向移动。当轨道车辆在不同轨距的铁道段之间的过渡轨道上行驶时，轨道对车轮施加轴向的力，进而借助中空套与车轴之间的螺纹配合使车轮带动中空套在转动的同时相对于车轴沿轴向移动，从而在车辆行驶过程中自动改变车轮轨距。优选地，该螺纹可以设计为梯形螺纹，即螺纹的横截面为梯形。梯形螺纹具有较高的径向承载强度，便于支撑较重的负载。

根据本发明的另一优选实施例，该可变轨距车轴系统还包括用于将中空套相对于车轴沿轴向锁紧的锁紧机构。优选地，该锁紧机构包括第一锁紧机构和第二锁紧机构，其中，第一锁紧机构将中空套锁紧在第一位置处，第二锁紧机构将中空套锁紧在第二位置处。锁紧机构可以锁止车轮相对于车轴的轴向运动，使车轴系统保持所需的轨距。进一步优选地，该锁紧机构可以是卡爪机构。相应地，中空套的径向外侧形成有与卡爪机构配合的环形凹槽。当锁紧机构锁止时，卡爪卡入中空套的相应凹槽中，使得车轮无法相对于车轴发生轴向移位。

根据本发明的另一优选实施例，螺纹在第一锁紧机构与第二锁紧机构之间延伸。第一锁紧机构与第二锁紧机构之间的螺纹引导车轮的移动，同时限定了车轮的轴向移动范围。

根据本发明的另一优选实施例，车轮通过形状配合或过盈配合固定在中空套上。这种固定方简单有效地实现车轮与中空套的共同移动。

上述技术问题还通过根据本发明的一种轨道车辆而得到解决，该轨道车辆包括具有上述特征的可变轨距车轴系统。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1是根据本发明的实施例的可变轨距车轴系统的主视图；

图2是根据本发明的实施例的可变轨距车轴系统的剖视图；和

图3是根据本发明的实施例的可变轨距车轴系统的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的可变轨距车轴系统的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

图1-3分别示出根据本发明的实施例的可变轨距车轴系统的主视图、剖视图和立体图。如图1和图2所示，车轴系统包括车轴1，车轴系统的其他部件安装在车轴1上并且沿着车轴1的轴向对称分布。车轴1的轴向中心位置处安装有动力输入箱7，动力输入箱7为车轴系统提供驱动力。在车轴1上靠近两端的位置处，分别对称地套设有一个轴承2，轴承2相对于车轴1沿轴向固定，轨道车辆的车身通过轴承2支撑在车轴1上，即，轨道车辆的车身载荷在轴承2的位置处施加在车轴1上。

在每个车轮4与动力输入箱7之间的一段车轴1上，形成有一段螺纹8，如图2可见，这些螺纹8的横截面优选为梯形，能够具有更高的径向负载能力。中空套5套设在车轴1的形成有螺纹8的部分上，中空套5的径向内侧也形成有相应的优选为梯形的内螺纹，从而可以与车轴1构成螺纹配合。车轮4套设在中空套5的径向外侧，并通过形状配合或过盈配合的方式与中空套5固定连接。在螺纹8的两端外侧分别设置有一个锁紧机构，其中，第一锁紧机构3为靠近轴承2的外锁紧机构，第二锁紧机构6为靠近动力输入箱7的内锁紧机构。在本实施例中，这些锁紧机构为卡爪机构。相应地，在中空套5的径向外侧上形成有多条环形凹槽9，这些环形凹槽9沿轴向分布在车轮4的两侧，其中第一锁紧机构3的卡爪可以卡入位于车轮4轴向外侧的环形凹槽9中，从而将中空套5和车轮4锁止在轨距较大的第一位置，而第二锁紧机构6的卡爪可以卡入位于车轮4轴向内侧的环形凹槽9中，从而将中空套5和车轮4锁止在轨距较小的第二位置。图中示意性地将每个卡爪示出为具有两个齿，每个中空套5在车轮的轴向一侧分别具有两条平行的环形凹槽9，但卡爪、卡爪的齿及环形凹槽9的数量可以根据实际需要设置为其他数量，只要相互对应即可。此外，锁紧机构也可以设计为通过其他方式轴向锁止中空套5的机构，本发明对此不做限制。

当轨道车辆驶入不同轨距的轨道段之间的过渡轨道段时，轨道的轨距从第一轨距逐渐变化为第二轨距，此时锁紧机构释放，两个车轮4在渐变的轨道上滚动的同时，由于受到轨道的轴向推力而通过中空套5与车轴1之间的螺纹配合进行轴向移动。因此，在车辆前进的同时，轨距也发生变化。当两个车轮4达到第二轨距的位置时，相应的锁紧机构启动，将车轮4锁止在第二轨距位置，从而实现车辆的变轨。

根据本发明的实施例的可变轨距车轴系统和轨道车辆，可以在车辆前进的同时实现变轨，方便快捷。并且在车辆变轨时，轴承的轴向位置不变，因此不会发生轴承空载打滑的情况，减少了轴承损耗。轴承直接套设在车轴上，也可以减少轴承的平均直径，便于提高车轴的转速和车辆的行驶速度。此外，由于轴承布置在车轴的最外端，因此便于拆装和更换轴承，维护简便。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1车轴

2轴承

3第一锁紧机构

4车轮

5中空套

6第二锁紧机构

7动力输入箱

8螺纹

9环形凹槽