CN108568114B - 一种悬挂式过山车 - Google Patents

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Abstract

一种悬挂式过山车,包括:驱动轨道和驱动轨道两侧的悬挂轨道;至少一个载客装配,包括倒挂轮系、载客车架、吊臂机构,载客车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方;至少一个驱动装配,包括倒挂轮系、驱动轮系、驱动车架,驱动车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方,驱动轮系包括驱动电机、驱动电机支座和驱动轮,驱动电机安装在驱动电机支座上,驱动电机驱动驱动轮沿驱动轨道滚动,倒挂轮系将过山车悬挂在悬挂轨道上,载客装配与驱动装配通过中间连接器连接,从而由驱动装配带动整个过山车沿轨道移动。过山车在轨道上的实时可控,过山车运行平稳,满足速度多样性要求。

Description

一种悬挂式过山车
技术领域
本发明涉及游乐观览设备技术领域,具体地说,涉及一种悬挂式过山车。
背景技术
在游乐设施中,过山车是一种十分常见的游乐设备,有着“游艺机之王”的美称。传统的过山车车体没有驱动装置,采用外部设备控制车体的运动,过山车在站台依靠安装在轨道上的摩擦轮使车体向前运行,或者依靠站台倾斜角产生的下滑力使得列车前行。列车运行到提升装置时,提升装置挂钩,将列车提升到一定高度后释放,依靠过山车本身的重力势能使过山车沿轨道运行。过山车回站时靠轨道上设置的制动装置将过山车减速至停止。由于过山车车体本身不带有动力,在运行轨道设计好后,过山车的运动速度及运动方式唯一,为避免两车碰撞事故发生,一般单车在轨运行。运行过程中,过山车提升挂钩装置及回站制动装置对车体施加了外加载荷,使列车受到外部冲击力作用,同时提升装置在运行时也会产生较大的噪音,影响了乘坐体验。
发明内容
为解决以上问题,本发明提供一种悬挂式过山车,包括:轨道,所述轨道包括驱动轨道和位于所述驱动轨道两侧的悬挂轨道;至少一个载客装配,包括倒挂轮系、载客车架、吊臂机构,载客车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方,吊臂机构连接于载客车架的下方,用于安装座椅;至少一个驱动装配,包括倒挂轮系、驱动轮系、驱动车架,驱动车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方,驱动轮系包括驱动电机、驱动电机支座和驱动轮,驱动电机安装在驱动电机支座上,驱动电机驱动驱动轮沿驱动轨道滚动,其中,所述倒挂轮系包括至少一组至少围绕悬挂轨道外周的上表面、下表面以及外侧表面的滚轮,从而将整个过山车悬挂在悬挂轨道上,其中,所述载客装配与驱动装配通过中间连接器连接,从而由驱动装配带动整个过山车沿轨道移动。
优选地,每个倒挂轮系包括轮架、承重轮、侧导轮、倒挂轮以及从轮架低端竖直延伸出的立轴,其中,所述立轴用于与载客车架或驱动车架可转动地连接,承重轮和倒挂轮轴线水平且垂直于轨道方向,侧导轮则轴线竖直,承重轮位于轨道的上方,倒挂轮位于轨道的下方,而侧导轮则位于轨道的水平外侧,从而由承重轮的下边缘、倒挂轮的上边缘以及侧导轮的内侧边缘形成包围悬挂轨道的空间,保证过山车在运行过程中不脱轨。
优选地,在轮架上,承重轮、倒挂轮和侧导轮沿轨道长度方向均为成对设置,以使得悬挂更稳定。
优选地,优选地,所述驱动轮位于驱动轨道的下方。
优选地,驱动电机与驱动轮之间采用过渡轴机构连接,其中,所述过渡轴机构包括固定套筒、芯轴、轴承外套、过渡连接板,芯轴与驱动电机的输出轴同轴地连接,固定套筒为中空套筒,同轴地套设在芯轴的外侧,固定套筒的一端固定在驱动电机的外壳上,在固定套筒与芯轴之间的环形空间内设置有第一轴承,轴承外套套设在固定套筒的外侧,在轴承外套和固定套筒的环形空间内设置有第二轴承,所述轴承外套的外壁沿径向向外侧延伸至与驱动轮的轮辐固定连接,在轴承外套远离驱动电机的一端还设置有过渡连接板,所述过渡连接板采用键连接安装在芯轴上,且沿轴向与轴承外套连接为一体。
优选地,驱动电机采用变频电机,通过改变驱动电机的频率来控制过山车的运行速度,并且,所述驱动电机还集成有减速机。
优选地,驱动轮采用实心橡胶轮胎。
优选地,还包括压紧装置,所述压紧装置包括:弹性元件;直线驱动机构,包括缸体和伸缩杆,缸体的尾部铰接在驱动车架上;导向支架,包括两块竖立间隔设置的支撑板,以及连接于两个支撑板底部之间的连接板,两个支撑板的上部通过水平的第二连接销与所述伸缩杆的端头铰接在一起,所述弹性元件设置在连接板的上表面,驱动电机支座,水平延伸出扣压在弹性元件上的承压板,所述弹性元件套设在设置在承压板和连接板之间的安装杆上,所述安装杆向上穿透承压板上表面并紧固,通过直线驱动机构的伸缩杆配合弹性元件来调节轮胎对轨道的压力。
优选地,所述弹性元件包括多个竖向层叠的碟簧。
优选地,沿所述过山车前进方向的第一个载客装配还设置有横梁,所述横梁设置在第一个载客车架的前部,所述横梁的中部与第一个载客车架采用轴线沿轨道长度方向的销轴连接,所述横梁的两端分别可转动地连接在倒挂轮系的下方。
本发明的悬挂式过山车具有以下有益效果:
1)不同于传统过山车驱动模式,能实现过山车在轨道上的实时可控,使过山车运行平稳,可满足速度多样性要求,并且同一时间多辆列车同时在轨,可增加客运能力的自驱互动悬挂式过山车。
2)采用倒挂轮系来扶持过山车运行,使得过山车运行平稳可靠,倒挂轮系采用水平轴与立轴相结合的模式,运动灵活,阻力小,且侧导轮与倒挂轮均设有弹性减震块,减弱过山车运动过程中产生的震动。
3)采用变频电机驱动驱动轮,通过改变驱动电机的频率来控制过山车的运行速度,运行平稳,可满足速度多样性要求。
4)过渡轴装配方式,防止驱动电机输出轴受到径向载荷,提高驱动电机寿命。
5)采用压紧装置来调节驱动轮与轨道之间的压紧力,能够根据过山车在不同运行阶段(水平运行,上坡或下坡)所需的驱动力不同来调节轮胎与轨道之间的压紧力。既能够保持过山车平稳运行,又能够节省动力,减少能源损耗。
6)过山车还可以在车体中增加用电设备满足客户的不同需求,丰富过山车的运行方式及乘客体验。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述,本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示本发明实施例的悬挂式过山车的平面示意图;
图2是表示本发明实施例的首车装配的平面示意图;
图3是表示本发明实施例的轨道的立体示意图;
图4是表示图2的A向视图;
图5是表示倒挂轮系的立体示意图;
图6是表示图5的C-C向剖视图;
图7是表示本发明实施例的中间车装配的平面示意图;
图8是表示本发明实施例的尾车装配平面示意图;
图9是本发明实施例中的驱动装配的正视图图;
图10是本发明实施例中的驱动装配的俯视图;
图11是本发明实施例中的驱动轮系的平面示意图;
图12是图11的D处的局部放大图;
图13是图9的B处的局部放大图;
图14是表示本发明的导向支架的一个实施例的侧视图;
图15是表示本发明的导向支架的另一个实施例的侧视图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的悬挂式过山车的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此,附图和描述在本质上是说明性的,而不是用于限制权利要求的保护范围。此外,在本说明书中,附图未按比例画出,并且相同的附图标记表示相同的部分。
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细描述。如图1所示,本实施例的悬挂式过山车包括装设于轨道上的至少一个载客装配和至少一个驱动装配4。载客装配与驱动装配4通过中间连接器5连接起来,以便由驱动装配4来带动载客装配沿轨道移动。下文中以三个载客装配和两个驱动装配4为例来进行说明。图1中的三个载客装配分别为由右至左的首车装配1、中间车装配2、尾车装配3,并且在首车装配1和中间车装配2之间设置有驱动装配4,在中间车装配2和尾车装配3之间同样设置有驱动装配4。驱动装配分别通过中间连接器5与两端的载客装配连接起来。载客装配用以供乘客乘坐,每节载客装配都设有至少一个乘客座位,优选为4个乘客座位。驱动装配4为载客装配提供驱动力,带动载客装配沿轨道运行。
每个载客装配都包括倒挂轮系、载客车架、吊臂机构。首车装配1(即沿过山车前进方向的第一个载客装配)、中间车装配2、尾车装配3在结构上基本相同,下面仅以首车装配1为例来说明载客装配的结构。如图2-图4所示,首车装配1包括倒挂轮系6、首车车架7、吊臂机构8、横梁9。如图3所示,轨道为三角形桁架结构,包括主支撑管300、驱动轨道100和位于驱动轨道100两侧的悬挂轨道200。如图4-图5所示:每个倒挂轮系6包括轮架17以及安装在轮架17上的立轴12、承重轮13、侧导轮14、倒挂轮15、第一水平销轴16。其中,承重轮13和倒挂轮15轴线水平且垂直于轨道方向,侧导轮14则轴线竖直。承重轮13位于悬挂轨道200的上方,倒挂轮15位于悬挂轨道200的下方,而侧导轮14则位于悬挂轨道200的水平外侧,从而由承重轮13的下边缘、倒挂轮15的上边缘以及侧导轮14的内侧边缘形成包围悬挂轨道200的空间,从而在三个方向包围轨道,保证过山车沿轨道运行,在运行过程中不脱轨。为更好的包围悬挂轨道200,承重轮13的下边缘、倒挂轮15的上边缘以及侧导轮14的内侧边缘可以制成与悬挂轨道200的外周轮廓相匹配的轮廓,以便于更好的包围悬挂轨道。为安装各个承重轮13、倒挂轮15和侧导轮14在轮架17上设置一些耳板、轴承等结构,在此不做详述。
更加优选地,在轮架17上,承重轮13、倒挂轮和侧导轮14沿轨道长度方向均为成对设置,以使得悬挂更稳定。
如图4、图5所示,轮架17上的立轴12为轴线竖立的,首车车架沿垂直于轨道方向的两侧分别与对应的倒挂轮系6采用立轴12连接。第一水平销轴16穿过轮架17和立轴12,将轮架17固定在立轴12上,以便使得轮架17能够随立轴12转动,这使得倒挂轮系6可以自由转动。优选地,首车装配的前部为沿水平垂直于轨道方向延伸的横梁9,横梁9的两端也分别与倒挂轮系6采用立轴12连接。横梁9的中部与首车车架7采用轴线水平的第二水平销轴11连接,也就是说横梁9是可绕第二水平销轴11灵活摆动的,这样可以保证该首车装配灵活转弯。
为保证立轴灵活转动,如图6所示,在立轴12的两端分别设有圆锥滚子轴承23,圆锥滚子轴承23的外圈与横梁9安装在一起。通过台肩和卡环来限制圆锥滚子轴承23的轴向窜动,例如,靠向倒挂轮系6的一端的圆锥滚子轴承23内圈固定连接轴上的卡环24。
如图1、图2所示,吊臂机构8连接于首车车架7的下方,首车车架7的后方与中间连接器5相连。吊臂机构8的下方安装着座椅19与压臂20。
以上是以首车装配为例说明了载客装配的结构,如图7、图8所示,中间车装配和尾车装配结构与其基本相同,只是中间车装配和尾车装配不需要加装横梁9。中间车装配的中间车架21的前后两端分别与中间连接器5相连,尾车装配的尾车车架22前方与中间连接器5相连,其他结构在此省略描述。
如图9-图11所示:驱动装配4包括倒挂轮系6、驱动轮系25、驱动车架26。驱动车架26为空间立体桁架,立轴12与驱动车架26可转动地连接。倒挂轮系6与悬挂轨道200包围接触,其结构与载客装配的倒挂轮系6相同,在此省略描述。
如图10所示:驱动轮系25包括驱动电机28、驱动轮29。驱动电机28安装在驱动电机支座37上,驱动电机28的输出轴带动驱动轮29旋转,驱动电机28驱动驱动轮29沿驱动轨道100滚动,从而带动整个过山车沿轨道移动。优选地,所述驱动轮29位于驱动轨道100的下方。优选地,所述驱动电机28为减速电机,将电机和减速机集成在一起,有利于节省空间。所述驱动电机支座37与驱动车架26之间通过第一连接销261铰接。
进一步地,驱动电机28与驱动轮29之间采用过渡轴机构30连接。如图11所示:过渡轴机构30包括固定套筒31、芯轴32、轴承外套33、过渡连接板34。芯轴32与驱动电机28的输出轴同轴地连接。固定套筒31为中空套筒,同轴地套设在芯轴的外侧,且其靠向驱动电机28的一端具有径向外侧的环形台肩311,该环形台肩311通过螺栓固定连接在驱动电机28的外壳上。在固定套筒31与芯轴之间的环形空间内设置有第一轴承312。
轴承外套33套设在固定套筒31的外侧,在轴承外套33和固定套筒31的环形空间内设置有第二轴承313。所述轴承外套33的外壁沿径向向外侧延伸至与驱动轮29的轮辐291固定连接在一起。在轴承外套33远离驱动电机28的一端还设置有过渡连接板34。所述过渡连接板34套设在芯轴32上,在端部采用挡圈322、螺帽321来限制过渡连接板34的轴向位移。为传递扭矩,过渡连接板34与芯轴32之间可以采用键连接,优选地,过渡连接板34与芯轴32采用花键连接。且沿轴向与轴承外套33采用端面键连接。
驱动轮29上的正压力依次经轴承外套33、第二轴承313和固定套筒31传递到驱动电机28的外壳上,防止加载在驱动轮上的正压力直接作用于驱动电机28的输出轴上,消除输出轴受到的径向载荷,提高电机寿命。而驱动电机28输出的扭矩经芯轴32、过渡连接板34传递到驱动轮29上。
在一个可选实施例中,在首车车架7的前方设有防撞减震模块10;多车运行时作为多车防撞的机械保护装置。
在一个可选实施例中,侧导轮14与倒挂轮15均设有弹性减震块,减弱过山车运动过程中产生的震动。
在一个可选实施例中,驱动电机28采用变频电机,通过改变驱动电机的频率来控制列车的运行速度,运行平稳,可满足速度多样性要求。
在一个可选实施例中,驱动轮29采用实心橡胶轮胎,安全性能好,承载力高,耐磨性强,使用寿命长。
在一个可选实施例中,还包括压紧装置27。压紧装置27包括电动缸36、驱动电机支座37、弹簧组38、压力传感器39、导向支架40。电动缸36的缸体361的尾部铰接在驱动车架26上,电动缸36的伸缩杆362的端头则与导向支架40铰接。
如图14、15所示,导向支架40包括两块竖立间隔设置的支撑板401,以及连接于两个支撑板底部之间的连接板402。两个支撑板的上部通过第二连接销403与伸缩杆362的端头铰接在一起。在连接板402的上端面上向上延伸出安装杆404,压力传感器39和弹簧组38依次从下向上套设在安装杆404上。优选地,所述弹簧组38是由多个碟簧组成的。通过电动缸36的伸缩杆362伸缩,可以带动导向支架40移动,从而由连接板402推动压力传感器和弹簧组38。驱动电机支座37向导向支架40的方向水平延伸出承压板371。所述承压板一直延伸到弹簧组38的上方,使得弹簧组38的上端低靠在承压板371的下表面。安装杆404向上穿透承压板371并通过紧固件407紧固。通过电动缸36来调节驱动轮29对驱动轨道100的压力。例如,电动缸36减小行程,伸缩杆362向上回缩,从而使得支撑板401以及连接板402向上移动,连接板402向上压紧弹簧组与压力传感器。弹簧组38挤压承压板371,即可使得驱动电机支座37绕第一连接销261顺时针摆动,从而使得驱动电机驱动的驱动轮29向上压紧驱动轨道100。压力传感器39向总控单元反馈压力,当压力达到预设值时,电动缸停止运动,确保驱动轮29在不同运行阶段与驱动轨道之间正压力达到理想状态。
以上仅是一种示例,也可以不采用穿心式压力传感器。采用另一个实施例,安装杆404并不是从连接板402向上延伸,安装杆404的下端具有承接弹簧组38的水平的外台肩47,弹簧组38套设在安装杆404上,而安装杆404则设置在压力传感器39的上方,外台肩的下表面与压力传感器39的上表面贴合。所述安装杆404向上穿过承压板371,并通过紧固件407紧固。而压力传感器39的下部设置在连接板402上,通过连接板402向上挤压,压力传感器39和弹簧组38受压使得承压板371向上移动,从而调节驱动轮29与驱动轨道100之间的压力。
以上两种方式,都是通过压力传感器和弹簧组38来调节驱动轮29与轨道之间的压力。驱动轮29始终压紧轨道,所以弹簧组38始终处于压缩状态。而通过伸缩杆362的伸缩来调节弹簧组的压缩量,从而确保驱动轮29在不同运行阶段与驱动轨道100之间正压力达到理想状态。例如,爬坡时,驱动轮29与驱动轨道之间需要保持较大的压紧力,则直线驱动机构的伸缩杆362收缩。下坡时,驱动轮29与驱动轨道100之间需要保持较小的压紧力,则直线驱动机构的伸缩杆362伸出。
所述压力传感器39也可以集成在直线驱动机构中(即采用具有压力传感器的直线驱动机构),或者,也可以取消压力传感器,通过控制直线驱动机构的行程来调整弹簧组38的变形量,而直线驱动机构的行程与弹性元件的变形量具有一定的对应关系,因此可以通过控制直线驱动机构的行程来间接调节驱动轮29与驱动轨道100之间正压力。
以上所述电动缸也可以采用其他直线驱动机构来代理,例如液压缸、气缸、推杆、升降机中的一个。
在一个可选实施例中,如图14所示,压紧装置还包括导向单元406,用于引导承压板51可靠的上下移动。所述导向单元406可以是多种形式,例如导向键,导向柱等。
在一个可选实施例中,驱动轨道100采用能为过山车的运行提供足够支撑强度的三角桁架结构。
在一个可选实施例中,所述中间连接器5是采用球铰形式,转动灵活,扭转角度大,并且具有安装方便和安全可靠等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种悬挂式过山车,其特征在于,包括:
轨道,所述轨道包括驱动轨道和位于所述驱动轨道两侧的悬挂轨道;
至少一个载客装配,包括倒挂轮系、载客车架、吊臂机构,
载客车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方,吊臂机构连接于载客车架的下方,用于安装座椅;
至少一个驱动装配,包括倒挂轮系、驱动轮系、驱动车架,驱动车架在水平垂直于轨道长度方向的两端分别可转动地连接在对应的倒挂轮系的下方,驱动轮系包括驱动电机、驱动电机支座和驱动轮,驱动电机安装在驱动电机支座上,驱动电机驱动驱动轮沿驱动轨道滚动,
其中,所述倒挂轮系包括至少一组至少围绕悬挂轨道外周的上表面、下表面以及外侧表面的滚轮,从而将整个过山车悬挂在悬挂轨道上,
其中,所述载客装配与驱动装配通过中间连接器连接,从而由驱动装配带动整个过山车沿轨道移动,
其中,驱动电机与驱动轮之间采用过渡轴机构连接,其中,所述过渡轴机构包括固定套筒、芯轴、轴承外套、过渡连接板,芯轴与驱动电机的输出轴同轴地连接,固定套筒为中空套筒,同轴地套设在芯轴的外侧,固定套筒的一端固定在驱动电机的外壳上,在固定套筒与芯轴之间的环形空间内设置有第一轴承,
轴承外套套设在固定套筒的外侧,在轴承外套和固定套筒的环形空间内设置有第二轴承,所述轴承外套的外壁沿径向向外侧延伸至与驱动轮的轮辐固定连接,在轴承外套远离驱动电机的一端还设置有过渡连接板,所述过渡连接板采用键连接安装在芯轴上,且沿轴向与轴承外套连接为一体。
2.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,每个倒挂轮系包括轮架、承重轮、侧导轮、倒挂轮以及从轮架低端竖直延伸出的立轴,其中,所述立轴用于与载客车架或驱动车架可转动地连接,
承重轮和倒挂轮轴线水平且垂直于轨道方向,侧导轮则轴线竖直,
承重轮位于轨道的上方,倒挂轮位于轨道的下方,而侧导轮则位于轨道的水平外侧,从而由承重轮的下边缘、倒挂轮的上边缘以及侧导轮的内侧边缘形成包围悬挂轨道的空间,保证过山车在运行过程中不脱轨。
3.根据权利要求2所述的悬挂式过山车,其特征在于,在轮架上,承重轮、倒挂轮和侧导轮沿轨道长度方向均为成对设置,以使得悬挂更稳定。
4.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,
所述驱动轮位于驱动轨道的下方。
5.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,驱动电机采用变频电机,通过改变驱动电机的频率来控制过山车的运行速度,并且,所述驱动电机还集成有减速机。
6.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,驱动轮采用实心橡胶轮胎。
7.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,还包括压紧装置,所述压紧装置包括:
弹性元件;
直线驱动机构,包括缸体和伸缩杆,缸体的尾部铰接在驱动车架上;
导向支架,包括两块竖立间隔设置的支撑板,以及连接于两个支撑板底部之间的连接板,两个支撑板的上部通过水平的第二连接销与所述伸缩杆的端头铰接在一起,所述弹性元件设置在连接板的上表面,
驱动电机支座,水平延伸出扣压在弹性元件上的承压板,所述弹性元件套设在设置在承压板和连接板之间的安装杆上,所述安装杆向上穿透承压板上表面并紧固,
通过直线驱动机构的伸缩杆配合弹性元件来调节轮胎对轨道的压力。
8.根据权利要求7所述的悬挂式过山车,其特征在于,所述弹性元件包括多个竖向层叠的碟簧。
9.根据权利要求1所述的悬挂式过山车,其特征在于,沿所述过山车前进方向的第一个载客装配还设置有横梁,所述横梁设置在第一个载客车架的前部,所述横梁的中部与第一个载客车架采用轴线沿轨道长度方向的销轴连接,所述横梁的两端分别可转动地连接在倒挂轮系的下方。
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