CN108116493A - 转向驱动模块及相应的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向驱动模块及相应的车辆，涉及无轨客车技术领域，其公开了一种转向驱动模块，具有四个轮体，轮体采用集中或者分散的方式由电机提供驱动力，转向控制器利用液压执行机构执行转向指令，将驱动与转向集成于一体，使车辆在满足承重的要求下，实现轮体的灵活转向；还公开了一种印轨列车，其具有转向驱动模块，通过识别地面标记或者前转向轮的方向，判断行车轨迹，实现寻迹的功能。

Description

转向驱动模块及相应的车辆

技术领域

本发明涉及无轨客车技术领域，尤其涉及一种转向驱动模块，其用于实现转向与驱动一体控制，且还涉及一种印轨列车，其采用该转向驱动模块进行驱动与转向一体控制的基础上，还能够实现寻迹和印轨功能。

背景技术

为了缓解城市交通拥堵问题，无轨客车逐渐进入了公众的视野，随着技术的不断发展，无轨客车已经由燃气开始向电动方向转变，以提升环保性能。

目前的无轨客车整车性能参数不佳，例如：有的厂家采用单胎的客车，其每个轮胎能够单独实现转向功能，但是承载能力不足，尤其当客车的车身尺寸较长时，由于车轴的承载量有限，车轴和轮胎的承重仅仅能够满足车体的重量，无法腾出过多的重量来满足载客需求，导致无法达到整车配置需求；有的厂家虽然通过采用双胎(左右排列结构的两个单胎)的客车解决了承载问题，但是其双胎的车轮不具有转向功能，造成车体在转向过程中缺少灵活性，不适合做低地板客车，另外车体在转向过程中，内侧的轮胎与地面会产生强烈的摩擦，磨损程度较大，采用双胎的客车，还会导致车体的通道变窄，车身尺寸不佳，影响载客量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种转向驱动模块，通过集成转向功能与驱动功能一体，并且利用轮体进行承重；在此基础上，还提出了一种印轨列车，其安装有前述转向驱动模块，能够提升承载力，并整体控制车体的转向与驱动，还具有寻迹和印轨功能。

本发明的技术方案如下：

转向驱动模块，包括：

——四个轮体，前后对称分布，轮体通过连接机构分别连接于转向驱动模块组件上，每侧的两个单胎组成一个前后双轮胎结构，且同侧的轮体相接近；

——轮体采用集中或者分散的方式由电机提供驱动力，电机通过电机控制器控制；转向控制器发出指令，利用液压执行机构执行指令，实现四轮驱动，两轮或者四轮转向，或者通过两轮驱动，另外两轮来实现转向。

采用所述转向驱动模块，可通过整个转向驱动模块来实现承载，其承重效果明显；轮体通过连接机构(例如拉杆、支架、支座等)连接于转向驱动模块的组件(例如壳体等)上，通过转向控制器发出指令，液压执行机构执行命令来控制轮体进行转向，通过电机为轮体提供驱动力，实现了驱动与转向集成式结构，使车辆在满足承重的要求下，实现轮体的灵活转向；前后的轮胎之间距离较为接近，使其形成一个同侧双轮胎结构，其前后排列，相比于左右排列的双胎结构，其能够实现转向的同时，还有助于加宽车厢通道的宽度。

作为优选，每个所述轮体分别与电机相连接，电机共同与控制器相连接，通过分散驱动的方式，对每个轮体单独提供动力，并利用电机为轮体提供驱动力，电机通过电机控制器进行集中控制。

作为优选，四个轮体中，相对位于前侧的两个轮体之间通过轴相连接，差速器连接于底座，且与轴相连接，所述差速器通过电机输入动力，所述电机通过电机控制器进行控制，通过所述电机能够控制所述差速器的动作，电机控制器将指令发送至电机，同时转向控制器将指令发送至差速器，差速器根据指令执行直行和转向动作，具体可以实现前两轮转向，后两轮驱动，或者前两轮驱动，后两轮转向。

一种印轨列车，在客车的中部具有一个以上前述的转向驱动模块，所述转向驱动模块安装于车身的下方，通过利用所述转向驱动模块，能够实现车辆的转向与驱动一体式结构。

进一步地，在行进路面上设置能够发射转弯信号的发射器，所述发射器能够将需要转弯的角度通过电波的形式向外发送信号，在车体上安装能够接收信号的接收器，所述接收器能够接收电波信号，所述接收器将电波信号传递至处理器，所述处理器可以单独或者与接收器集成设置，通过所述处理器进行解析形成指令，并传递至转向控制器，所述转向控制器能够获取到的指令，判断是否需要转向，进而向转向系统(液压执行机构)发送指令，实现直行或者转向功能。

进一步地，在车体上安装有传感器，所述传感器与控制器(电机控制器、转向控制器)相连接，通过所述传感器能够感知车身前轮的变化角度，这里的车身前轮是指车身前进方向的第一组转向轮，所述传感器通过将信息传递至处理器，所述处理器经过对解析信号形成指令，传递给转向控制器，转向控制器能够为转向系统(液压执行机构) 提供信息，电机控制轮体进行直行，转向系统(液压执行机构)控制轮体根据指令执行是否转向以及转向角度。

更进一步地，所述控制器(电机控制器、转向控制器)还与驾驶室或者控制室相接通，这样方便人工控制，以便临时调整行进轨迹。

进一步地，转向驱动模块的底座的前端与前车厢之间连接有铰接系统，底座的后端与后车厢之间连接有铰接系统，方便车厢之间的稳定连接，并且能够实现对轮体转向的快速响应。

更进一步地，所述转向驱动模块连接有与车厢外壳相一致的壳体，所述壳体的前端与所述前车厢之间的空间上包覆有折棚，所述壳体的后端与所述后车厢之间的空间上也包覆有折棚，能够有效防护转向驱动模块。

有益效果：本发明提供的转向驱动模块，其通过利用四个轮体，且轮体分别与转向驱动模块的组件相连接，其连接方式可以采用卡爪等连接机构相连接，相比于单胎组成的承载系统，其利用转向驱动模块整体进行承重，具有较高的承载力，能够满足整车的承载需求，在实际生产过程中，由于车身通常为至少25米以上，为了能够使每个轮胎都能进行转向，来满足工况需求，因此轮胎通常设置为单胎，同轴线上的单胎之间通过轴相连接，车身需要依靠轮胎和轴进行承重，通过所述转向驱动模块能够增强承重力。

相比于在车体上采用双胎来满足承载能力而言，由于双胎不具备转向功能，本发明所提供的转向驱动模块能够提供转向功能，且能够增加通道的宽度，增加载客量；

本发明所提供的转向驱动模块，能够将转向功能与驱动功能集成于一体，能够满足不同长度的车体需求，提升了应用的范围，而且方便进行维护更换。

本发明在此基础上还提供了一种印轨列车，能够根据路面的印记，通过将印记的信号源源不断的向车体上的传感器进行发送，通过控制器控制轮体进行相应的转向和行进，实现印轨的功能；也能够通过传感器感知前轮的运行轨迹，通过前轮角度的改变将信号传递至处理器，处理器传递至转向控制器，控制后轮按照前轮(即车辆最前方的转向轮)进行相应的动作，达到寻迹的功能。

另外，本发明还进一步优化了印轨列车，其在转向驱动模块的基础上增加了铰接系统和相应的折棚，通过转向驱动模块与铰接系统的配合，能够提升转向的灵活性和稳定性，同时所述折棚能够对铰接系统和转向驱动模块进行防护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了转向驱动模块的构型图；

图2示出了转向驱动模块应用于印轨列车的示意图；

图3示出了实施例2中所提及的转向驱动模块的构型图；

图4示出了实施例2中转向驱动模块应用于印轨列车的示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、车身；2、车厢；3、转向驱动模块；301、轮体一；302、轮体二；303、轮体三；304、轮体四；305、连接机构；306、控制器； 307、液压执行机构；308、车轴；309、电机；4、折棚。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

转向驱动模块，如图1所示，其包括四个轮体，分别为轮体一 301、轮体二302、轮体三303和轮体四304，所述轮体一301与所述轮体二302处于同一轴线上，所述轮体三303与轮体四304处于同一轴线上，所述轮体一301与所述轮体三303处于车身1同侧，所述轮体二302与所述轮体四304处于车身1同侧。

轮体分别连接于所述转向驱动模块3的组件，通过连接机构305 与组件相连接，所述转向驱动模块3具有转向系统，所述转向系统与轮体相连接，为轮体提供转向驱动力。

本发明在每个轮体上安装电机309，能够驱动每个轮体直线行驶；或者在轮体一301与轮体二302、或者在轮体三303与轮体四304 上通过采用集中控制的方式连接电机309，通过电机309集中控制轮体一301与轮体二302行进，或者集中控制轮体三303与轮体四304 行进。

通过采用集中或者分散控制的方式，电机和转向系统能够为轮体提供驱动与转向为一体的控制结构，且轮体一301与轮体三303、轮体二302与轮体四304之间的距离较短，形成了一个较小的模块化结构，能够灵活应用到车辆上。

本发明实质上是开创了一种转向驱动模块3的布置形式，而且该布置形式集成了转向与驱动的特点，并且还有优秀的承载性能，能满足整车布置需求。

下面结合具体的实施例，对于本发明的设计思路进行更为清晰的阐述，以便本领域技术人员能够更为清晰的理解本发明的设计思路。

实施例1

第一种印轨列车，包括由多节车厢2组成的车身1，车厢2的下面具有车轮，本实施例在车厢2与车厢2之间连接有转向驱动模块3，所述转向驱动模块3包括轮体一301、轮体二302、轮体三303和轮体四304，所述轮体一301与所述轮体二302位于所述轮体三303与所述轮体四304前方，且轮体一301、轮体二302、轮体三303和轮体四304分别与底座相连接，在所述底座上设有转向系统，所述转向系统与轮体一301、轮体二302、轮体三303和轮体四304通过支座相连接。

所述轮体一301与所述轮体三303位于车身的同侧，所述轮体二 302与所述轮体四304位于车身的同侧，在所述轮体一301、所述轮体二302、所述轮体三303和所述轮体四304上全部或者部分连接有电机309，电机309可以与轮体的轮毂相连接，将四个电机通过控制线与电机控制器相连接，通过所述电机控制器发送指令，所述控制线传递指令至电机，电机转动能够驱动轮体转动。

所述转向系统可以通过转向控制器接收转向传感器发出的信号，并经过运算发出指令，请结合图2，由液压执行机构307执行转向指令，其主要目的在于能够使车辆根据路况需求进行转向。

轮体在转向的过程中，通过将液压执行机构307与轮体分别相连接，在此，四个轮体可以通过支座与转向系统相连接，在转向过程中，每个轮体能够实现单独转向，减小车辆的转向半径，提升转向的灵活性，轮体转向和驱动通过控制器进行控制。

车辆在转向过程中，为了能够让控制器306(电机控制器、转向控制器)获得转向信号，在车辆的行进路线上，对于车辆的行驶路面，我们做了特定的处理，在行驶路面上铺设带有行驶信息的轨道信息带，信息带上具有转弯标记，通过发射器向外部发射信号，转弯标记形成一条轨迹，目的在于使车辆按照该轨迹行驶，所述发射器存储有转弯角度信息，所述发射器通过源源不断以电波的方式向外发送；相应地，在车上装有接收器，所述接收器能够接收发射器发出的信息，并且能够将其传递至处理器，处理器可以单独设置，或者与接收器相集成，采用集成的方式可以减小占用空间，所述处理器能够对接收器传递的信息进行解析并形成指令，这里的指令会形成是否需要转向，以及转向角所述处理器与转向控制器直接相接，或者通过信号线相接通，当车辆到达一定位置时，通过所述接收器能够接收到所述发射器发出的电波，处理器通过将电波信号转为指令将其传递至转向控制器，转向控制器执行接收到的指令，控制轮体的转向。

在所述转向架上装有传感器，所述传感器用于监视轮体的角度，并能够将信息实时传递至处理器，通过所述处理器能够判断其信息与指令的匹配度，以判断车辆的转向或者行进与所传递的指令是否符合，当二者不匹配时，控制电机停止运转，车辆停止。

在实际使用过程中，还可以通过控制线将所述控制器306(电机控制器、转向控制器)与驾驶室内的计算机相连接，或者通过远程控制的方式与控制室内的计算机相连接，通过采用人工干预的方式，能够对控制器下达指令，使控制器发送指令至电机，控制车辆的行进与转向。

当采用人工干预的方式执行转向或者行进命令时，本实施例中的印轨列车仍然具备印轨功能，其利用传感器能够感知车身下方第一组转向轮的角度变化，通过传感器能够将信息传递至处理器，通过处理器控制转向控制器执行命令，这样后续的转向驱动模块3都能够参照第一个转向轮的角度变化来控制车辆的行进角度。

在本实施例中，其实施的是四轮单独转向，四轮单独驱动，也就是说，在此基础上，也可以通过减少连接机构305或者中断部分连接，来实现四轮单独转向，两轮驱动，或者前两轮驱动，后两轮转向，或者前两轮转向，后两轮驱动，这些都属于本发明的保护范围。

在实际工作中，车辆在前轮或者后轮上需要依靠电机提供驱动力，通过利用所述转向驱动模块3，能够在车厢2与车厢2之间的结合处形成一个控制行进与转向一体的驱动模块，车辆的前轮、或者后轮可以根据需要，选择安装驱动电机或者不安装驱动电机，而且转向驱动模块3可以根据车辆的长度需求，在必要的位置进行灵活安装，来满足承载需求，也就是说转向驱动模块3能够根据车身需要灵活布置。

同时，本实施例中的转向驱动模块3，其采用四个轮体进行支撑，能够提升车身1的支撑效果，具有较高的承载力，满足整车的布置需求和提升载客量，解决目前车辆因为载荷大，整车布置不合理的缺点。

所述转向驱动模块3具有四个轮体，每侧由两个轮体组成，形成双轮胎结构，相比于双胎结构的车身1，能够加宽车厢2通道的宽度，并且满足每个转向驱动模块3对于承载能力的需求。

通过以上技术方案，本实施例中的印轨列车，其转向驱动模块3 具有四个轮体，其采用分散驱动的方式，并连接控制器，通过控制器集中控制，发送指令至每个与轮体相连接的电机，并利用电机单独驱动每个轮体行进，利用转向系统控制轮体转向，提升转向的灵活性。

印轨列车还能够通过获知路面的信号，利用接收器将发射器传递的信号传递至控制器，通过控制器将相应的指令传递至电机和转向系统，电机和转向系统驱动车辆行进、转向，实现自动化控制。

实施例2

第二种印轨列车，与实施例1相同，其包括转向驱动模块3，所述转向驱动模块3具有四个轮体，分别为轮体一301、轮体二302、轮体三303、轮体四304，各个轮体的位置关系与实施例1中的相同，在此不再赘述。

请结合图3，其中，所述轮体一301与所述轮体二302之间连接有轴，轴的中部连接有差速器，所述差速器与一个电机相连接，所述轮体三303与所述轮体四304之间也连接有轴，轴的中部也连接有差速器，所述差速器也与一个电机相连接，前后两个差速器和电机分别安装在底座上，形成一个整体，所述电机与控制器通过控制线相连接，控制器发送指令，所述控制线传递指令至电机，电机能够驱动差速器进行转动，将动力传递至轴上，控制轮体进行行进或者转向，此时，所述差速器能够将电机的驱动力传递至轮体，使轮体实现转向和直行功能。

所述转向驱动模块3位于同侧的两个轮体之间的距离较为接近，尤其是距离为一个轮体的距离，其在转向过程中，其实质上两个轮体能够形成一体，构成一个车轮，根据接收的指令，围绕转向驱动模块 3的中心进行转动，在转向的过程中，控制器根据其进行发出的指令，能够使前后轮体按照合理的速度和角度进行转向，满足实际转向需求。

通过利用所述电机带动所述差速器进行转动，所述电机能够为所述差速器提供动力，所述差速器能够驱动轮体行进和转向。

在车身上装有传感器，所述传感器安装于转向驱动模块3，并且与控制器相连接，这里的控制器可以集成电机控制和转向控制两种功能，将所述控制器与电机相连接，能够将指令发送至电机，所述传感器能够将路面的信息传递至所述控制器，通过所述控制器向所述电机下达指令，所述电机能够带动所述差速器进行直行或者转向动作。

所述传感器能够将路面的直行或者转弯信息发送至所述控制器，在此，也可以在所述传感器内部录入路线信息，利用有线或者无线通讯的方式与控制器相连接，通过所述传感器能够反馈路面信息至控制器，为控制器做出决策提供输入信息。

所述控制器还可以通过有线或者无线通讯的方式与驾驶室或者控制室相连接，通过驾驶室或者控制室能够人为主动给控制器传达指令，通过所述控制器向所述电机传递指令，利用电机控制差速器进行运作。

所述转向驱动模块3的两侧分别具有两个单胎，两个单胎组成的双胎，其能够满足每个转向驱动模块3的承载能力，使转向驱动模块 3能够一体安装在车身上的某一位置，改变了现有技术中需要将转向功能和驱动功能分散的结构；另外，通过采用双胎结构，其能够加宽车厢2通道的宽度。

在实际使用过程中，车辆可以在某一车厢2之间设置该转向驱动模块3，也可以在车厢2之间都采用该转向驱动模块3，在采用转向驱动模块3的基础上，可以选择性地在车头或者车尾的车轮上安装驱动电机，或者不安装驱动电机，也就是说，在采用转向驱动模块3的基础上，其能够为车头或者车尾的车轮是否安装驱动电机提供自由。

例如，在车身1的某一车厢2与车厢2之间安装所述转向驱动模块3，车头的车轮上安装驱动电机；或者，在车身1的某一车厢2与车厢2之间安装所述转向驱动模块3，车尾的车轮上安装驱动电机；或者，在车身1的某一车厢2与车厢2之间安装所述转向驱动模块3，车头和车尾的车轮上均安装驱动电机；或者，在车身1的某一车厢2 与车厢2之间安装所述转向驱动模块3，车头和车尾的车轮上均不安装驱动电机。

在车身1的车厢2与车厢2之间选择性安装所述转向驱动模块3，例如，可以在车身1的车厢2与车厢2之间全部安装所述转向驱动模块3，也可以在车身1的车厢2与车厢2之间有序或者无序间隔性安装所述转向驱动模块3。

另外，实施例1和实施例2中的转向驱动模块3，其可以通过在转向驱动模块3的前端，利用铰接盘与前车厢2相连接；后端可以通过铰接盘与后车厢2相连接，转向驱动模块3还包括有与车身外形一直的外框，外框的前端与前车厢2之间的部分通过折棚4相连接，外框的后端与后车厢2之间的部分也通过折棚4相连接。

通过以上技术方案，本发明所提供的转向驱动模块3，其集成了转向与驱动功能，在转向过程中，每个轮体可以实现单独转向，也可以实现整体转向，具有较高的灵活性；所述转向驱动模块3的同侧具有两个单胎组成的双胎，在保证能够转向的情形下，能够保证车厢2 通道的宽度，满足载客的需求，更重要的是，其能够提供较强的承载能力，能够大幅度增加载客量，相比于现有技术中的中长车身1，其承载能力强，解决了车轴308和轮胎承重能力不足的问题。

搭载有所述转向驱动模块3的车辆，其可以根据需要灵活布置位置和数量，而且能够解决现有技术中转向与驱动功能无法集成于一体的问题，并且摆脱了对车身的前轮或者后轮安装驱动电机的限制，尤其是对于12米以下的车辆，其能够代替车辆的后轮，提高转向的灵活性，同时能够提升承载力。

车辆在实际工作过程中，通过利用路面的传感标记，后者在车上搭载传感器，能够实时将路况信息传递至转向驱动模块3，为车辆印轨提供准确的输入信息，并且还可以通过人为方式控制所述控制器，以应对特殊情况。

车辆也可以根据前轮的轨迹，通过传感器反馈至控制器306，控制转向系统的转向角度。

通过以上技术方案，所述转向驱动模块3具有承载能力强、驱动功能和转向功能一体集成的特点，解决了单胎车辆和双胎车辆存在的不足，另外使用该转向驱动模块3的车辆，能够降低车辆印轨或者寻迹的难度，提升转向与驱动的灵活性；在此基础上提供了一种铰接车辆，其在转向驱动模块3的基础上增加了铰接系统和相应的折棚4，通过转向驱动模块3与铰接系统的配合，能够提升转向的灵活性和稳定性，同时所述折棚4能够对铰接系统和转向驱动模块3进行防护。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，例如，在传统车辆上直接使用该转向驱动模块，利用转向驱动模块来实现转向与驱动的集成式布置，满足承载的同时来提升转向和驱动一体布置，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.转向驱动模块，其特征在于，包括：

——四个轮体，前后对称分布，轮体通过连接机构分别连接于转向驱动模块组件上，每侧的两个单胎组成一个前后双轮胎结构，且同侧的轮体相接近；

——轮体采用集中或者分散的方式由电机提供驱动力，电机通过电机控制器控制；转向控制器发出指令，利用液压执行机构执行指令，实现四轮驱动，两轮或者四轮转向，或者通过两轮驱动，另外两轮来实现转向。

2.如权利要求1所述的转向驱动模块，其特征在于，每个所述轮体分别与电机相连接，每个电机共同通过电机控制器控制。

3.如权利要求1所述的转向驱动模块，其特征在于，四个轮体中，在两个轮体之间的轴上连接有差速器，所述差速器通过电机输入动力，所述电机通过电机控制器进行控制，实现前两轮转向，后两轮驱动，或者前两轮驱动，后两轮转向。

4.一种印轨列车，其特征在于，在列车的中部具有一个以上前述的转向驱动模块，所述转向驱动模块安装于车身的下方。

5.根据权利要求4所述的一种印轨列车，其特征在于，在行进路面上印制有轨道信息带，所述轨道信息带通过发射器发射车辆引导信息，在车体上安装能够接收信号的接收器，所述接收器与转向控制器相连接。

6.根据权利要求5所述的一种印轨列车，其特征在于，在车体上安装有传感器，所述传感器与转向控制器相连接。

7.根据权利要求4或5所述的一种印轨列车，其特征在于，所述控制器(电机控制器、转向控制器)还与驾驶室或者控制室相接通。

8.根据权利要求4或5所述的一种印轨列车，其特征在于，转向驱动模块的底座的前端与前车厢之间连接有铰接系统，底座的后端与后车厢之间连接有铰接系统。

9.根据权利要求8所述的一种印轨列车，其特征在于，所述转向驱动模块连接有与车厢外壳相一致的壳体，所述壳体的前端与所述前车厢之间的空间上包覆有折棚，所述壳体的后端与所述后车厢之间的空间上也包覆有折棚。