一种运行装置的驱动装置制造方法

一种运行装置的驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种运行装置的车轮单元的驱动装置，尤其涉及一种轨道车辆的运行装置的车轮单元的驱动装置，包括定义了一个轴向方向和一个径向方向的一个车轮单元（103）、一个第一扭矩传递装置（111）和一个第二扭矩传递装置（112）。第一扭矩传递装置（111）以一种抗扭转性方式被连接至车轮单元（103），第二扭矩传递装置（112）以一种抗扭转性方式通过一个连接装置（114）被连接至第一扭矩传递装置（111），从而形成一种大致地与轴向方向同轴的结构。车轮单元（103）设有一个车轮单元端部（103.1），该车轮单元端部沿车轮轴线伸进第二扭矩传递装置（112）的一个插孔（112.1）里。车轮单元端部（103.1）和第二扭矩传递装置（112）之间设有防护单元（115；215；315），防护单元（115；215；315）被设置用来当连接装置（114）发生故障时保护车轮单元端部（103.1）免受第二扭矩传递装置（112）的损坏。
【专利说明】一种运行装置的驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运行装置的车轮单元的驱动装置，特别地涉及一种轨道车辆的运 行装置的车轮单元的驱动装置，包括一个定义了一个轴向方向和一个径向方向的车轮单 元、一个第一扭矩传递装置和一个第二扭矩传递装置。第一扭矩传递装置以一种抗扭转性 方式被连接至车轮单元，第二扭矩传递装置以一种抗扭转性方式通过一个连接装置被连接 至第一扭矩传递装置，以形成一种大致地与轴向方向同轴的结构。车轮单元设有一个车轮 单元端部，该车轮单元端部沿车轮轴线伸进第二扭矩传递装置的一个插孔里。本发明进一 步地涉及一种包含这种驱动装置的一种运行装置，以及一种组装这种驱动装置的方法。
【背景技术】
[0002]这种驱动装置从EP 0 943 519 A2 (本文中引用了整个公开文本以供参考)中被 认识，其中由一种复杂形状的中空元件构成的第二扭矩传递装置紧密地安装在位于车轮单 元端部的一个互补形底座上。第一和第二扭矩传递装置之间的轴向接触力由一个螺纹元件 提供，该螺纹元件轴向地突出穿过所述第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置在供螺 母旋进螺纹元件的一个桥台之外。由于螺母被压紧在桥台上，第一和第二扭矩传递装置的 轴向锯齿状部件被压合在一起以实现一种抗扭转性连接。这种结构的优点在于:连接第一 和第二扭矩传递装置的力的产生位置不同于扭矩在第一和第二扭矩传递装置之间传递的 位置。因此，驱动装置的拆卸容易可行。
[0003]然而，这种已知的设计方案的不足之处在于，如果螺纹连接发生故障，第二扭矩传 递装置会变松并很可能损坏轮副端部的相邻面。因此，需要做大量的工作来维修这两个部 件。

【发明内容】

[0004]因此，本发明的目的是提供如上所述的一种驱动装置、一种运行装置和一种安装 该驱动装置的方法，其没有如上所述的缺点或者至少缺点较小，并特别地当它们之间的连 接发生故障时，以一种简单的方式保护参与部件免受重大损坏。
[0005]如上所述的目的通过根据权利要求1的序言所述的一种以权利要求1中的特征部 分为特性的一种驱动装置来实现。
[0006]本发明以下列技术示范为基础:假如它们之间的连接发生故障，如果车轮单元端 部和第二扭矩传递装置之间安装有一个保护元件，则可能简单地实现保护参与部件免受损 坏。人们已发现，第二扭矩传递装置和车轮单元端部之间有充足的空间可用于安装该保护 元件，该保护元件有充足的负载并能永久地阻止第二扭矩传递装置和车轮单元端部不损坏 自身的不受控制的相互接触。因此，以一种非常简单的方式形成了一个缓冲隔离元件，发生 故障时，该缓冲隔离元件阻止对参与部件的损坏，特别地通常对这些部件的加工面的损坏。 因此，如果连接发生故障，如果这种情况真的发生，仅保护部件需要被更换，其它的部件可 再被使用。发生故障时，这种方法降低了必要的维修难度。[0007]因此，根据一个方面，本发明涉及一种运行装置的车轮单元的一种驱动装置，特别 地涉及一种轨道车辆的驱动装置，包括定义了一个轴向方向和一个径向方向的车轮单元、 一个第一扭矩传递装置和一个第二扭矩传递装置。第一扭矩传递装置以一种抗扭转性方式 被连接至车轮单元，第二扭矩传递装置以一种抗扭转性方式通过一个连接装置被连接至第 一扭矩传递装置，以形成一种大致地与轴向方向同轴的结构。车轮单元设有一个车轮单元 端部，该车轮单元端部沿车轮轴线伸进第二扭矩传递装置的一个插孔里。车轮单元端部和 第二扭矩传递装置之间设有防护单元，该防护单元被设置用来当连接装置发生故障时保护 车轮单元端部免受第二扭矩传递装置的损坏。
[0008]为了以一种简单的方式安装一个有效的防护单元，根据本发明的优选实施方案， 车轮单元端部和第二扭矩传递装置之间设有一个径向的间隙；在径向方向上防护单元至少 部分地填充该径向的间隙。此外或可选地，在轴向方向上防护单元可至少部分地填充该径 向的间隙。这两种情况下，当发生故障时，大致全部地填充径向的间隙以限制潜在冲击的部 件(即第二扭矩传递装置和车轮单元端部)之间的相对运动是有利的，从而提供可靠的损坏 保护。
[0009]应当注意的是防护单元的设置可限制于一个或多个空间上独立的位置，当连接装 置发生故障时，潜在的冲击部件之间的冲击力是可被预料到的。换句话说，在没有预料到有 相互冲击力的位置上，径向的间隙可以不填充。因此，根据本发明的某些实施方案，防护单 元可由两个或更多的单独的、最终相互隔开(在轴向和/径向方向上)的部件构成。
[0010]然而，根据本发明的某些变体，大尺寸的防护单元可使用一个单独的部件或相互 接触的部件从而在任何情况下都提供特别可靠的保护。特别地，可使用径向的层状部件， 不同的适用于提供不同的功能，例如表层为相邻的潜在的冲击部件提供最优化的接触性能 (例如避免接触性锈蚀等)和或里层用来提供良好的阻尼性能等。非常简单地处理变体时， 防护单兀为一个一体的部件。
[0011]应当注意的是，从根本上说，防护单元可选用任何适当的尺寸，特别是作为潜在的 冲击部件之间的潜在性接触的区域的尺寸和位置。通常地在轴向方向上，径向的间隙设有 一个间隙长度，且防护单元设有一个防护单元长度。优选地，为了在任何情况下提供特别可 靠的保护，防护单元长度为间隙长度的40%到100%，优选为50%到90%，进一步优选为70% 到 85%。
[0012]此外，通常地在径向方向上，径向的间隙设有一个间隙宽度，且车轮单元端部在径 向间隙的区域设有一个最大端部直径。优选地，间隙宽度为最大端部直径的5%到20%，优 选为7.5%到17.5%，进一步优选为10%到15%。这样一种结构允许安装特别适当的防护单 元，当它们之间的连接发生故障时，该防护单元有充足的吸收能力从而承担(优选地至少部 分有弹性地和/或较长时间地)作用于在潜在的冲击部件之间的负荷。
[0013]应当指出的是，在潜在的冲击部件之间连接的完整状态下，防护单元不一定与两 个潜在的冲击部件相接触，仅与其中一个潜在的冲击部件体相接触可能就足够了。因此，根 据本发明的某些实施方案，防护单元通过一个内接触面与车轮单元端部相接触和/或通过 一个外接触面与第二扭矩传递装置相接触。优选地，内接触面和外接触面中的至少一个设 有过渡配合，从而可能实现较容易的组装，并同时提供充分地、牢固地防护单元定位。
[0014]根据本发明的其它优选实施方案，防护单元与车轮单元端部相接触，优选地与内接触面上的一个压配合(供确定的定位)相接触，同时防护单元的外接触面和第二扭矩传递 装置之间设有一个径向的间隙(该径向的间隙为0.5mm到mm,优选为Imm到2mm)。同样地， 根据本发明的其它优选实施方案，防护单元与第二扭矩传递装置相接触，优选地与外接触 面上的一个压配合(供确定的定位)相接触，同时防护单元的内接触面和车轮单元端部之间 设有一个径向的间隙(该径向的间隙为0.5mm到3mm,优选为Imm到2mm)。
[0015]通常地，在轴向的方向上，径向的间隙设有一个间隙长度，内接触面设有一个内接 触面长度，同时外接触面设有一个外接触面长度。优选地，内接触面和外接触面中的至少一 个为径向的间隙长度的30%到100%，优选为50%到90%，进一步优选为70%到85%，从而实现 一个较大的接触面。
[0016]应当指出的是,各个接触面不一定是一个连续面。更确切地说，接触面的相邻部分 可被防护单元和相邻部件之间的没有接触的区域隔开。
[0017]防护单元可由当连接发生故障时任何适合承担冲击负荷的材料制成。优选地，这 种材料合适于通过潜在的冲击部件中的一个来分配施加在其上的局部负荷，从而使负荷以 一个不超过会损坏后者的数值传递到另一个冲击部件上。
[0018]优选地，由于它们各自的能量吸收和阻尼特性，防护单元由一种塑料材料制成。进 一步优选地，该塑料材料为橡胶材料、聚酰胺(PA)材料、具依稀(PE)材料和聚氨酯(PUR)材 料中的一种。这些材料有特别适当的特性。此外，这些材料中的至少一些有良好的滑动特 性。当故障发生时，由于其减小了潜在的冲击部件之间的由于相对摩擦运动的损坏和磨损， 这点特别有利。
[0019]防护单元可以是插设在潜在的冲击部件之间的一个简单的、中空的套筒。通常地， 车轮部件端部设有在轴向方向上背离车轮单元的一个轴向的端面。优选地，防护单元设有 覆盖轴向端面的一部分的一个径向的卡圈部。该径向的卡圈部可用作防护单元的一个轴向 的定位参考。优选地，防护单元通过该径向的卡圈部被连接至车轮单元端部，从而以一种简 单的方式实现部件的高度的位置固定性。
[0020]第一扭矩传递装置和第二扭矩传递装置之间的抗扭转性连接可以通过任何适当 的方式来实现。根据本发明的有利变体，第一扭矩传递装置通过第二扭矩传递装置和车轮 端部之间的一个螺纹连接结构被连接至第二扭矩传递装置。该螺纹连接结构包括至少一个 螺纹元件，该螺纹元件安装在轴向方向上并与车轮单元端部配合。优选地，第一扭矩传递装 置和第二扭矩传递装置之间的抗扭转性连接是通过位于这些部件相互接触部分的一种轴 向锯齿状来实现的。
[0021]应当指出的是，可使用多个这种螺纹元件。根据本发明的特别简单和容易地生产 的变体，仅使用了一个螺纹元件。
[0022]通常地,螺纹兀件在轴向方向设有一个有效长度，并在径向方向上设有一个标称 螺纹直径。应当注意的是，从本发明的意义上来说，在操作中，该有效长度指定螺纹元件用 于传递连接负荷的部分。优选地，该有效长度为标称螺纹直径的500%到900%，优选为550% 到850%，进一步优选为650%到750%。通过这种方式能实现一种较柔性的结构，其在无损坏 负荷下能提供充足的拉伸率。
[0023]螺纹元件可以为任何适当的类型。例如，其可以为一个整体的螺纹元件。根据在 负荷下表现出特别有利的特性的优选实施方案，然而，螺纹元件包括一个内螺纹端、一个外螺纹端和位于内螺纹端和外螺纹端之间的一个无螺纹的收敛柄部。不同部件的尺寸可根据 需要来选择。优选地，螺纹端部的长度的选择为(在螺纹元件的有效长度上)其应大致全部 地啮合它们的螺纹部件。
[0024]当螺纹元件在轴向方向上设有一个总螺纹元件长度，且内螺纹端和外螺纹端中的 至少一个在轴向方向上设有一个螺纹长度时，能实现特别适当的方案，该螺纹长度为总螺 纹元件长度的10%到35%，优选为10%到30%，进一步优选为15%到25%。根据某一允许一种 特别有利的方式组装该驱动装置的实施方案(下文会更详细地阐述)，外螺纹端的螺纹长度 比内螺纹端的螺纹长度长，从而外螺纹端容易地为拉紧工具等类似物提供一个界面。
[0025]此外或可选地，该收敛部在轴向方向上可设有一个收敛部长度，该收敛部长度为 总螺纹元件长度的25%到55%，优选为30%到50%，进一步优选为35%到45%。这种较长的收 敛部(由于收敛部的无凹槽设计)能实现一种有利的较柔性的结构，其在无损坏负荷下能提 供充足的拉伸率。
[0026]应当指出的是，螺纹元件可以被设计为带有一个螺纹内端部(旋进车轮单元端部) 和一个外端部的的一个螺栓，其设有靠着第二扭矩传递装置的对应桥台的一个螺栓头。优 选地，由于这种结构让紧固该连接变得更加地灵活，该螺纹连接结构包括一个螺母元件，该 螺母元件与螺纹元件的外螺纹端和第二扭矩传递装置的桥台配合。
[0027]优选地，外螺纹端的一个界面部分在轴向方向上在螺母元件背离车轮单元的一侧 突出超过螺母元件。在轴向方向上，该界面部分优选地设有一个界面部分长度，该界面部分 长度足够将螺纹元件连接至一个拉紧工具从而向螺纹元件施加一个拉力预应力，从而促进 一种安装这些部件的特定方法，这种安装方法会在下文中详细地阐述。
[0028]根据本发明的某些优选实施方案，第二扭矩传递装置构成供安装螺母元件和螺纹 连接结构的界面部分的一个外插孔，从而实现保护这些重要的部件免受损坏。进一步优选 地，外插孔被一个盖子元件封闭，以阻止自由出入螺母元件。
[0029]根据本发明的某些优选实施方案，车轮单元端部设有一个轴向的凹部，该轴向的 凹部在轴向方向上延伸并向车轮单元端部的一个自由端敞开。轴向凹部安装有将第二扭矩 传递装置连接至车轮单元端部的连接结构的一部分。更准确地讲，轴向凹部安装有连接结 构在径向方向上有径向运动的部分。由于这种径向的运动，可实现带有连接结构的一个足 够长的自由部的一种非常紧凑的结构，这种紧凑的结构由于径向运动大致全部地在拉力应 力下。这里再次实现了一种有利的、较柔性的结构，其在无损坏负荷下能提供充足的拉伸 率。
[0030]优选地，连接结构部分(安装在轴向凹部内)的一个内端，特别地和一个内螺纹端 被连接至在内墙的一个区域里的车轮单元端部，该内墙在轴向方向上在凹部的一个内端处 限制该凹部。
[0031]当车轮端部在防护元件的区域里设有一个最大端部直径，且轴向凹部在轴向方向 上设有一个轴向凹部长度时，能实现形成适当的长自由部(如上所述)的特别有利的结构， 该轴向凹部长度为总螺纹元件长度的80%到140%，优选为90%到130%，进一步优选为100% 到 I20%o
[0032]应当指出的是，本发明可被用在任意的车轮单元设计的背景下。因此，根据本大名 的某些优选实施方案，车轮单元端部由车轮单元的一个车轮单元轴构成。根据本发明的其它优选实施方案，车轮单元端部由车轮单元的一个车轮的一个轮毂构成。
[0033]本发明进一步涉及一种运行装置，特别是轨道车辆的运行装置，包括一个车轮单 元和一个驱动单元，所述车轮单元通过根据本发明的一个驱动装置被所述驱动单元驱动。 在驱动装置的背景下的上述实施方案和优点能通过这种运行装置来在相同的程度上被实 现。因此，根据如上阐述作出参考。
[0034]本发明进一步涉及一种组装根据本发明的一种驱动装置的方法。根据这种方法， 在第一组装步骤中，螺纹元件的一个内螺纹端被螺纹旋进所述车轮单元端部。此外所述第 一扭矩传递装置和所述第二扭矩传递装置相接触，从而在所述第二扭矩传递装置和所述车 轮单元端部之间安装防护单元。此外，部件的设置为，螺纹元件的一个外螺纹端在所述轴向 方向上突出超过所述第二扭矩传递装置背离所述车轮单元端部的桥台。此外，在第一组装 步骤中，螺母元件被拧入到所述外螺纹端，从而所述外螺纹端的界面部分在所述轴向方向 上在所述螺母元件背离所述车轮单元的一侧上突出超过所述螺母元件。应当指出的是，第 一组装步骤的所有分步骤可按照任意的顺序进行。
[0035]然后，在第二组装步骤中，拉紧工具被连接到所述界面部分，并被用来在所述轴向 方向上向所述螺纹元件施加一个确定的拉力预应力，从而按照一个确定的值轴向地拉伸螺 纹元件。
[0036]然后，在第三组装步骤中，所述螺母单元进一步地在所述外螺纹端上前进并与所 述第二扭矩传递装置的所述桥台相接触。这个步骤能简单地用手完成，而不用工具，从而仅 有较低的接触力作用在螺母和匹配的桥台之间。特别地，与传统的使用扳手等类似物来紧 固螺纹连接的方式相比，螺母和匹配的桥台之间没有显著的或不利的摩擦运动发生。这点 特别有利于保持部件的最终涂层(例如防腐蚀涂层等)免受损坏。
[0037]最后，在第四组装步骤中，为了使用由所述螺纹元件产生的拉力将螺母元件压在 所述桥台上，拉紧工具被松开，从而牢固地连接所述第一扭矩传递装置和所述第二扭矩传 递装置。这种方法的重要优点在于，所有的组成部件都被设置在明确定义的拉力或压力预 应力下，并同时避免扭转应力。
[0038]参照附图，通过从属权利要求和优选实施方案的以下描述，本发明的进一步实施 方案将是显而易见的。
【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1是带有根据本发明的一种驱动装置的优选实施方案的根据本发明的一种运 行装置的一种优选实施方案的根据本发明的轨道车辆的优选实施方案的一部分的侧视不 意图；
[0040]图2是图1中运行装置的车轮单元沿线I1-1I的剖视示意图；
[0041]图3是图1中可能用在运行装置上的另一个防护元件的剖视示意图；
[0042]图4是图1中可能用在运行装置上的另一个防护元件的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0043]参照图1和图2，以下对带有一个根据本发明的一种运行装置102的一种优选实 施方案的根据本发明的一种轨道车辆101的一种优选实施方案作更详细地描述。为了简化以下的阐述，图中引入了一个xyz-坐标系，其中(在一个直线的、水平轨道T上)X-轴指定 了轨道车辆101的纵向方向，y_轴指定了轨道车辆101的横向方向，Z-轴指定了轨道车辆 101的高度方向(同样也适用于运行装置102)。应当指出的是，除非另有以下关于轨道车辆 部件的位置和方向的阐述，都指轨道车辆101在标称负荷下位于直线水平轨道上的静态状 态下。
[0044]车辆101为一种低地板轨道车辆，例如电车等。车辆101包括由运行装置102上 的一个悬挂系统支撑的一个车厢体101.1。运行装置102包括轮副103形式的两个车轮单 元，其通过一个初级弹簧单元105支撑运行装置框架104。运行装置框架104通过一个次级 弹簧单元106支撑车厢体。
[0045]运行装置102的每个轮副103都定义了一个轴向方向和一个径向方向，其中，在静 态状态下，轴向方向平行于横向方向(y-轴)，径向方向位于一个垂直于横向方向的平面(即 一个平行于XZ平面的一个平面)。
[0046]每个轮副103都被侧面地安装在运行装置框架104上的一个驱动单元107驱动。 每个驱动单元包括连接至齿轮箱107.2的一个电动机107.1，其也依次地被连接至各个轮 副103。从驱动马达107.1到轮副103的电机扭矩传递是通过根据本发明的驱动装置108 的一种优选实施方案来实现的。
[0047]从图2中可以看出，驱动装置108包括带有抗扭转性连接至轮副103的车轮110 的轮副轴109的一个端部109.1的一个车轮单元端部103.1。然而，应当指出的是，根据本 发明的其它优选实施方案，可选用其它任何合适的抗扭转性连接。
[0048]驱动装置108进一步包括一个环形卡圈元件111形式的一个第一扭矩传递装置， 其以一种抗扭转性方式被连接至车轮110。在本实施例中，连接是通过均匀地分布在卡圈 111的周围的多个轴向设置的螺栓来实现的。然而，应当指出的是，根据本发明的其它实施 方案，可选用其它任何适当的抗扭转性连接。
[0049]驱动装置108进一步包括中空的轴元件112形式的一个第二扭矩传递装置。该中 空的轴元件112以一种抗扭转性方式被连接至卡圈111，从而轴端部109.1轴向地伸进中空 的轴元件112的一个内插孔112.1里。因此，形成了这样一种结构:车轮单元端部103.1、 卡圈元件111和中空的轴元件112大致地与轮副103的旋转轴103.2以及轴向方向同轴。
[0050]卡圈元件111和中空的轴元件112之间的抗扭转性连接是通过在它们的接触面上 的轴一种轴向锯齿状113来实现的。然而，应当指出的是，根据本发明的其它实施方案，可 选用其它任何合适的抗扭转性连接。
[0051]轴元件112和卡圈元件111之间的轴向接触力是通过与车轮轴端部109.1和桥台 112.2配合的一个螺纹连接装置114产生的，车轮轴端部109.1和桥台112.2位于中空的轴 元件112的一个径向的内墙112.3上，下文中将就这点作更详细的描述。
[0052]组成齿轮箱107.2的传动装置的一部分的一个齿轮(图中未显示)被安装在中空 的轴元件112的外围上，从而通过齿轮箱107.2的传动装置、中空的轴元件112和元件111 将电机107.1的电机扭矩传递到车轮110和轮副103的轮副轴109。齿轮箱107.2的外壳 107.3通过转动轴承安装在中空的轴元件112上(仅在图2中以虚线轮廓117标出的示意 图)。
[0053]当连接装置114发生故障时，尤其由于传统的设计中的齿轮箱107.2、中空的轴元件112 (其内设置有齿轮箱107.2)的可观的重量会下降到安装在中空的轴元件112的内插 孔112.1里的轴端部109.1上。这种冲击力可能会严重损坏冲击力部件，即轴端部109.1 和中空的轴元件112。最好的情况下，这种冲击力会导致严重的摩擦磨损。然而，通常地，两 个部件可能在某一斜面接触，其可能会导致冲击力负荷的高度地、局部地集中并导致冲击 力部件的局部损坏。最后，甚至会发生带有多个后续冲击力的两个冲击力部件之间的不受 控制的相对运动，从而进一步地加重损坏。
[0054]根据本发明，为了阻止这种情况的发生，轮副端部103.1和中空的轴元件112之间 形成的径向的间隙116里安装有圆筒形的防护套筒115形式的一个防护单元。当连接装置 114发生故障时，该防护套筒被用来保护轮副端部103.1，特别是轴端部109.1以及中空的 轴元件112。
[0055]防护套筒115形成了一个缓冲隔离元件，当连接装置114发生这种故障时，其用来 阻止对潜在的冲击力部件103.1,112的损坏。因此，当连接装置114发生故障时，如果这种 情况真的发生，仅需要更换防护套筒115，同时其它所有的部件可继续使用。当这种故障发 生时，这种方法大大地降低了维修的成本和难度。
[0056]从图2中可以看出，在径向方向上，防护套筒115沿其轴线的尺寸完全地填充该径 向间隙116，从而防护套筒115在内接触面115.1上与轴端部109.1相接触，并在外接触面 115.2上与中空的轴元件112相接触。在本实施例中，两个接触面115.1和115.2都设有过 渡配合，从而可能实现较容易地组装，同时实现防护套筒115的充分地、稳固地定位。然而， 应当指出的是，根据本发明的其它实施方案，在两个接触面115.1和115.2中的任一个上， 可根据需要选择另外一种配合(例如松动配合或压配合)。
[0057]在本实施例中，防护套筒115—般地为一个中空的圆柱形部件，其中在轴向方向 上，内接触面115.1的内接触面长度Lrcs和外接触面115.2的外接触面长度Locs大致相同 (即Lics = Locs然而，应当指出的是，根据本发明的其它实施方案，例如防护套筒115为径 向的阶梯式设计，这些接触面的尺寸可能彼此不同。
[0058]在本实施方案中，在轴向方向上，防护套筒115填充了径向间隙116的主要部分。 更准确地讲，径向间隙116设有一个间隙长度U，内接触面长度Lrcs和外接触面长度Lres为 径向间隙长度Lm的80%，从而能实现一个较大的接触面。因此，换句话说，防护单元长度 Ls，其在本实施例中相当于内接触面长度Lies和外接触面长度Locs,也为径向间隙长度Lm的 80%。这种结构能实现一个较大的被防护的区域，其在任何情况下都能提供特别可靠的损坏 保护。
[0059]应当指出的是，各个接触面不一定是一个连续面。更确切地说，例如图3中所示， 接触面的相邻部分可被没有接触的区域隔开。更准确地讲，图3示意性地表示了防护套筒 215的一种设计，其在图2的实施方案中代替防护套筒115。
[0060]防护套筒215和防护套筒115之间唯一的不同之处在于，防护套筒215设有一个 轴向的和径向的阶梯式内接触面215.1和一个轴向的和径向的阶梯式外接触面215.2，从 而防护套筒215与轴端部109.1和中空的轴元件112之间的接触仅在被轴向凹槽215.4隔 开的圆周相邻外壳部上的防护套筒215的轴向端部上。
[0061]应当指出的是，这个轴向隔开的接触区域也可仅在内接触面或外接触面上。此外， 如虚线轮廓218所示，防护套筒215的轴向端部之间可形成有一个或多个进一步的接触区域。
[0062]在本实施例中，在径向方向上，径向间隙116设有一个间隙宽度Wlffi,同时轮副端部 103.1，更准确地讲是在径向间隙116区域里的轴端部109.1设有一个最大端部直径Des,_。 间隙宽度为最大端部直径Des,_的12.5%。这种结构实现防护套筒115如下设置:当连接装 置114发生故障时，其有足够的吸收能力来承担作用在潜在冲击力部件103.1和112之间 的负荷。
[0063]在本实施例中，防护套筒115为一个一体部件，并由当通过连接装置114的连接发 生故障时适合承担冲击力负荷的一种材料制成。更准确地讲，这种材料适合于分配由潜在 的冲击力部件103.1和112施加在其上的局部负荷，从而使传递到其它各个冲击力部件112 和103.1上的负荷不超过会对后者造成损坏的数值。
[0064]由于其良好的能量吸收和阻尼特性，防护套筒115由一种塑料材料制成。更准确 地讲，该塑料材料为橡胶材料、聚酰胺(PA)材料、聚乙烯(PE)材料、聚氨酯(I3UR)材料和纤 维强化复合材料中的一种。这些材料有特别合适的特性。此外，这些材料中的至少一些有 良好的滑动特性。当发生故障时，这点对减少中空的轴元件112的轴端部109.1之间由于 相对的摩擦运动产生的损坏或磨损特别有利。
[0065]应当指出的是，例如图4中所示，也可使用径向的层状部件。更准确地讲，图4示 意性地显示了防护套筒315的一种设计，其可替代图2的实施方案中的防护套筒115。
[0066]从图4中可以看出，防护套筒315和防护套筒115之间的一个不同之处在于，防护 套筒315由适合于提供不同功能的三个不同的层319.1,319.2和319.3构成。更准确地 讲，表层319.1和319.2为相邻的中空的轴元件112和轴端部109.1提供最优化的接触特 性(例如避免接触性锈蚀等)。内层319.3提供特别优良的阻尼特性。
[0067]防护套筒315和防护套筒115之间的进一步的不同之处在于，防护套筒315设有 一个圆锥形的端部，从而内接触面315.2比外接触面315.1小(即Lrcs〈Lres)。当连接装置 114发生故障时，在特定的负荷条件下，这种设计可能为合理的。
[0068]回到图2中，防护套筒115设有覆盖轴端部109.1的轴向端面109.2的一部分的一 个径向的卡圈部115.3，该轴端部109.1轴向地背离车轮单元103。该径向的卡圈部115.3 作为防护套筒115的一个轴向定位的参考。此外，防护套筒115通过径向卡圈部115.3和 多个螺栓被牢固地连接至轴端部109.1，从而以一种简单的方式实现部件位置的高度稳定 性。
[0069]从图2中进一步可以看出，连接装置包括设置在轴向方向上的螺纹螺钉114.1形 式的一个螺纹元件。螺纹螺钉114.1设有一个内螺纹端114.2、一个外螺纹端114.3和位于 螺纹端部114.1和114.2之间的一个无螺纹的收敛柄部114.4。
[0070]内螺纹端114.2被完全地旋进位于轴端部109.1的内墙里的一个对应的轴向螺纹 孔里，其(在轴向方向上)限制位于轴端部109.1里的轴向的轴插孔109.3的一个内端。收 敛柄部114.4带有径向的运动且被设置在由轴端部109.1的一个对应的轴向凹部构成的一 个轴向的轴插孔109.3里，该轴端部109.1向背离轮副103的轴端部109.1的自由端敞开。
[0071]在轴向方向上，螺纹螺钉114.1突出穿过形成桥台112.2的径向隔离墙112.3上 的一个孔，从而使连接装置114的螺母114.5可被旋进与桥台112.2接触的外螺纹端114.3 上。[0072]由于收敛柄部114.4在轴插孔109.3内的径向运动，其不仅可能实现一种非常紧 凑的结构。其进一步的优点在于，螺纹螺钉114.1的一个较长的自由部，即柄部114.4大致 全部地在拉力应力下。这再次促进了一种有利的、较柔性的连接，其在没有损坏风险的负荷 下，能提供螺纹螺钉充分的拉伸率(尤其由于收敛柄部114.4的变形)。
[0073]更具体地说，螺纹螺钉114.1设有一个有效长度Le (在轴向方向上并指定在操作 中，螺纹螺钉114.1用于传递连接负荷的部分)和一个标称螺纹直径Dnt (在径向方向上)。 在本实施例中，有效长度LeS标称螺纹直径Dnt的725%。通过这种方式，实现了一种较柔性 的结构，其能在无损坏负荷下提供充足的拉伸率。应当指出的是，在本文中，如果两个螺纹 端部设有不同的标称螺纹直径，优选地指较大的标称螺纹直径。
[0074]在本实施例中，螺纹螺钉114.1在轴向方向上设有一个总螺纹元件长度Lt，同时内 螺纹端114.2设有一个内螺纹长度Lit，内螺纹长度Lit为总螺纹元件长度Lt的16%，且外螺 纹端114.3设有一个外螺纹长度Lot，外螺纹长度Lot为总螺纹元件长度Lt的24%。
[0075]此外，在本实施例中，收敛部114.4在轴向方向上设有一个收敛部长度Lw，该收敛 部长度Lw为总螺纹元件长度Lt的40%。这种较长的收敛部114.4 (由于该收敛部的无凹槽 设计)实现了一种有利的、较柔性的结构，这种结构能在无损坏负荷下提供螺纹螺钉114.1 的充足的拉伸率。
[0076]在本实施例中，实现了 一种特别有利的结构，在该结构中螺纹螺钉的自由部(如上 所述)为合适的长度，且轴向的轴插孔109.3的轴向凹部长度为轴端部109.1的最大端部直 径(在防护套筒115的区域内)的110%。
[0077]从图2中进一步地可以看出，外螺纹端114.3的一个界面部分114.6在轴向方向 上在螺母114.5背离车轮单元103的一侧突出超过螺母114.5。在本实施例中，界面部分 114.6在轴向方向上设有一个界面部分长度，其足够将螺纹螺钉114.1连接至一个拉紧工 具(图中未标出)以向螺纹螺钉施加一个拉力预应力，从而促进一种安装部件的特定方法， 以下将对这种方法作更详细的描述。
[0078]螺母114.5和界面部分114.6被设置在中空的轴元件112的外插孔112.4内，其 进一步地被一个盖子112.5封闭，从而保护这些重要的部件免受损坏。
[0079]在本实施例中，组装如上所述的这种结构是通过根据本发明的一种组装一种驱动 装置的方法的优选实施方案来实现的。
[0080]在第一组装步骤的部分步骤中，在防护套筒115被连接至轴端部109.1后，螺纹螺 钉114.1的内螺纹端114.2被螺纹旋进轴端部109.1的匹配螺纹孔内。
[0081]然后，在第一组装步骤的部分步骤中，卡圈元件111和中空的轴元件112与轴向的 锯齿状部分113的区域相接触，从而将防护套筒115安装在轴端部109.1和中空的轴元件 112之间。此外，在这个步骤中，螺纹螺钉114.1的外螺纹端114.3突出超过中空的轴元件 112的桥台112.2。
[0082]在第一组装步骤的进一步的部分步骤中，螺母114.5被旋进外螺纹端114.3，从而 使外螺纹端114.3的界面部分114.6轴向地突出超过螺母114.5。应当指出的是在第一组 装步骤中的所有分步骤都可以按照任意的顺序进行。
[0083]然后，在第二组装步骤中，一个拉紧工具(图中未表示)被连接至界面部分114.6 (通常使用界面部分114.6的螺纹)。然后，拉紧工具被用来向螺纹螺钉114.1施加一个确定的拉力预应力(在轴向方向上)，从而使螺纹螺钉114.1轴向地延伸一个确定的值。
[0084]然后，在第三组装步骤中，螺母114.5进一步地在外螺纹端114.3上前进，并与中 空的轴元件112的桥台112.2相接触。这个步骤可不使用工具，而简单地通过手来完成，从 而仅有较小的接触力作用在螺母114.5和匹配的桥台112.2之间。特别地，与传统的使用 扳手工具等紧固螺纹连接的方法相比，在螺母114.5和匹配的桥台112.2之间没有显著的、 不利的摩擦运动。这点对保持部件的最终涂层(例如防锈蚀涂层等)免受损坏特别有利。
[0085]最后，在第四组装步骤中，为了使用由螺纹螺钉114.1产生的拉力将螺母114.5按 在桥台112.2上，拉紧工具被松开(从而减小螺纹螺钉114.1的轴向长度)，从而将卡圈元件 111和中空的轴元件112牢固地连接在一起。这种组装方法的显著优点在于，参与的部件被 完全地设置在明确定义的拉力或压力预应力下，并同时避免了扭转应力。
[0086]此外，还应当指出的是，这种结构和组装方法的显著优点在于，装置的组装和拆卸 非常地容易，从而更大程度地有利于维护和维修。
[0087]虽然本发明在上文中仅在低地板轨道车辆的背景下进行说明，然而应当指出的 是，当连接元件发生故障时，为了解决关于降低驱动装置的部件被损坏风险的类似问题，其 也可适用于其它任何类型的轨道车辆。
【权利要求】
1.一种运行装置的车轮单元的驱动装置，特别指一种轨道车辆的运行装置的车轮单元的驱动装置，包括-定义了一个轴向方向和一个径向方向的车轮单元(103)；-一个第一扭矩传递装置(111)和 -一个第二扭矩传递装置(112)；-所述第一扭矩传递装置(111)以一种抗扭转性方式被连接至车轮单元(103)，第二扭矩传递装置(112)以一种抗扭转性方式通过一个连接装置(114)被连接至第一扭矩传递装置(111)，以形成一种大致地与轴向方向同轴的结构；-所述车轮单元(103)设有一个车轮单元端部(103.1),该车轮单元端部沿车轮轴线伸进第二扭矩传递装置(112)的一个插孔(I 12.1)里；其特征在于-车轮单元端部(103.1)和第二扭矩传递装置(112)之间设有防护单元(115 ；215 ； 315)；-防护单元(115 ;215;315)被设置用来当连接装置(114)发生故障时保护车轮单元端部(103.1)免受第二扭矩传递装置(112)的损坏。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于: -所述车轮单元端部(103.1)和所述第二扭矩传递装置(112)间形成有一个径向的间隙(116)；-所述防护单元(115 ；215 ;315)在所述径向方向上至少部分地，特别地大致全部地填充所述径向间隙(I 16);和/或-所述防护单元(115 ；215 ;315)在所述轴向方向上至少部分地，特别地大致全部地填充所述径向间隙(I 16);
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于:-所述径向间隙(116)在所述横向方向上有一个间隙长度；-所述防护单元(115 ；215 ;315)在所述轴向方向上有一个防护单元长度；-所述防护单元长度为所述间隙长度的40%到100%，优选为50%到90%，进一步优选为 70% 到 85%。
4.根据权利要求2或3所述的驱动装置，其特征在于:-所述径向间隙(116 )在所述径向方向上有一个间隙宽度；-所述车轮单元端部(103.1)在所述径向间隙(116)区域有一个最大端部直径；-所述间隙宽度为所述最大端部直径的5%到20%，优选为7.5%到17.5%，进一步优选为 10% 到 15%。
5.根据权利要求2到4其中之一所述的驱动装置，其特征在于:-所述防护单元(115 ；215 ；315)通过一个内接触面(115.1)与所述车轮单元端部 (103.1)相接触，和/或通过一个外接触面(115.2)与所述第二扭矩传递装置(112)相接触；-所述内接触面(115.1)和所述外接触面(115.2)中的至少一个设置有过渡配合；-所述径向间隙(116)在所述轴向方向上设有一个间隙长度；-所述内接触面(115.1)在所述轴向方向上设有一个内接触表面长度；-所述外接触面在所述轴向方向由设有一个外接触面长度；-特别地，所述内接触面长度和所述外接触面长度中的至少一个为所述径向间隙长度的30%到100%，优选为50%到90%，进一步优选为70%到85%。
6.根据权利要求1到5中任一条所述的驱动装置，其特征在于:-所述防护单元(115 ；215 ；315)由一种塑料材料制成；-特别地，所述塑料材料为橡胶材料、聚酰胺(PA)材料、聚乙烯(PE)材料、聚氨酯(PUR) 材料和纤维强化复合材料中的一种；-特别地，所述防护单元(115 ；215 ;315)为一个一体部件。
7.根据权利要求1到6中任一条所述的驱动装置，其特征在于:-所述车轮单元端部(103.1)设有一个轴向的端面(109.2 )，该轴向端面在所述轴向方向上背离所述车轮单元(103)； -所述防护单元(115 ；215 ;315)设有一个覆盖所述轴向端面(109.2)的径向卡圈部 (115.3)；-特别地，所述防护单元(115 ；215 ;315)通过所述径向卡圈部(115.3)连接至所述车轮单元端部(103.1)。
8.根据权利要求1到7中任一条所述的驱动装置，其特征在于:-所述第一扭矩传递装置(111)通过位于所述第二扭矩传递装置(112)和所述车轮单元端部(103.1)之间的一个螺纹连接装置(114)连接至所述第二扭矩传递装置(112)； -所述螺纹连接装置(114)包括至少一个螺纹元件(114.1)；-所述螺纹元件(114.1)位于所述轴向方向上并与所述车轮单元端部(103.1)配合；-特别地，所述第一扭矩传递装置(111)和所述第二扭矩传递装置(112 )之间通过一个轴向的锯齿状部分设有一种抗扭转性连接。
9.根据权利要求1到9其中之一所述的驱动装置，其特征在于:-所述螺纹元件(114.1)在所述轴向方向上设有一个有效长度，并在所述径向方向上设有一个公称螺纹直径；-所述有效长度为所述公称螺纹直径的500%到900%，优选为550%到850%，进一步优选为 650% 到 750%。
10.根据权利要求8或9所述的驱动装置，其特征在于:-所述螺纹元件(I 14.1)包括位于所述内螺纹端(I 14.2)和所述外螺纹端(I 14.3)之间的一个内螺纹端(114.2)、一个外螺纹端(114.3)和一个无螺纹的收敛柄部(114.4)；-所述螺纹元件(114.1)在所述轴向方向上设有一个总螺纹元件长度；-所述内螺纹端(114.2)和所述外螺纹端(114.3)中的至少一个在所述轴向方向上设有一个螺纹长度，所述螺纹长度为所述总螺纹元件长度的10%到35%，优选为10%到30%， 进一步优选为15%到25% ;特别地，所述外螺纹端(114.3)的所述螺纹长度比所述内螺纹端 (114.2)的所述螺纹长度大；和/或-所述收敛柄部(114.4)在所述轴向方向上设有一个耗散部长度，所述耗散部长度为所述总螺纹元件长度的25%到55%，优选为30%到50%，进一步优选为35%到45%。
11.根据权利要求8到10其中之一所述的驱动装置，其特征在于:-所述螺纹连接装置(114)包括一个螺母元件(I 14.5)；-所述螺母元件(114.5)与所述螺纹元件(114.1)的外螺纹端(114.3)和所述第二扭矩传递装置(112)的桥台配合；-特别地，所述外螺纹端(114.3)的界面部分(114.6)在所述轴向方向在所述螺母元件 (114.5)背离所述车轮单元(103)的一侧突出超过所述螺母元件(114.5)；-特别地，所述界面部分(114.6)在所述轴向方向上设有一个界面部长度，其足够将所述螺纹元件(I 14.1)连接至向所述螺纹元件(I 14.1)施加一个拉伸预应力的一个拉紧工具上；-特别地，所述第二扭矩传递装置(112)形成了一个外插孔(112.4)，以供安装所述螺母元件(114.5)和所述螺纹连接装置(114)的所述界面部分(114.6);特别地，所述外插孔 (112.4)由一个盖子元件(112.5)封闭以阻止自由出入所述螺母元件(114.5)。
12.根据权利要求1到11其中之一所述的驱动装置，其特征在于:-所述车辆单元端部(103.1)设有一个轴向的凹部(109.3)；-所述轴向的凹部(109.3)在所述轴向方向上延伸并向所述车轮单元端部(103.1)的一个自由端敞开；-所述轴向的凹部(109.3)供安装连接所述第二扭矩传递装置(112)与所述车轮单元端部(103.1)的连接装置的一部分；-所述轴向的凹部(109.3)供安装在所述径向方向上带有一种径向运动的所述连接装置的所述部分；-特别地，所述连接装置的所述部分的一个内端，特别指内螺纹端(114.2)，被连接至位于所述轴向方向上的一个内墙区域的所述车轮单元端部(103.1)，并在所述轴向凹部 (109.3)的一个内端限制所述轴向凹部(109.3)；-在所述防护单元(115 ；2 15 ;315)的一个区域，所述车轮单元端部(103.1)设有一个最大端部直径，所述轴向凹部(109.3)在所述轴向方向上设有一个轴向凹部长度，特别地，所述轴向凹部长度为所述总螺纹元件长度的80%到140%，优选为90%到130%，进一步优选为 100% 到 120%o
13.根据权利要求1到12其中之一所述的驱动装置，其特征在于:-所述车轮单元端部(103.1)由所述车轮单元(103)的一个车轮单元轴(109)构成或-所述车轮单元端部由所述车轮单元的一个车轮的轮毂构成。
14.一种运行装置，特别地指一种轨道车辆的运行装置，包括 -一个车轮单元(103)和一个驱动单元(109)；-所述车轮单元(103)通过如权利要求1到13其中之一所述的一个驱动装置(108)被所述驱动单元(107)驱动。
15.一种组装如权利要求1到13其中之一所述的驱动装置的方法，其特征在于-在第一组装步骤中，螺纹元件(114.1)的一个内螺纹端(114.2 )被螺纹旋进所述车轮单元端部(103.1)，且将所述第一扭矩传递装置(111)和所述第二扭矩传递装置(112 )相接触，从而所述防护单元(115 ；215 ;315)被安装在所述第二扭矩传递装置(112)和所述车轮单元端部(103.1)之间，所述螺纹元件(114.1)的一个外螺纹端(114.3)在所述轴向方向上突出超过所述第二扭矩传递装置(112)背离所述车轮单元端部(103.1)的桥台(112.2)； -在所述第一组装步骤中，螺母元件(114.5)被拧入到所述外螺纹端(114.3)，从而所述外螺纹端(I 14.3)的界面部分(I 14.6)在所述轴向方向上在所述螺母元件(I 14.5)背离所述车轮单元(103)的一侧上突出超过所述螺母元件(114.5)；-在第二组装步骤中，拉紧工具被连接到所述界面部分(114.6)，并被用来在所述轴向方向上向所述螺纹元件(114.1)施加一个确定的拉力预应力；-在第三组装步骤中，所述螺母单元(114.5 )进一步地在所述外螺纹端(114.3 )上前进并与所述第二扭矩传递装置(112)的所述桥台(112.2)相接触；和-在第四组装步骤中，为了使用由所述螺纹元件(114.1)产生的拉力将所述螺母元件 (114.5)压在所述桥台(112.2)上，所述拉紧工具被松开，从而牢固地连接所 述第一扭矩传递装置(111)和所述第二扭矩传递装置(112)。
【文档编号】B60B17/00GK103448472SQ201210504758
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】塞德里克·扎努提 申请人:庞巴迪运输有限公司