CN110949440B - 带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构及其转向架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构及其转向架。跨座式单轨牵引机构包括第一上牵引杆、第二上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置、第一上曲柄及第二上曲柄；第一上曲柄、第二上曲柄均包括转动中心轴及一体设置在转动中心轴外侧的三个连接臂；三个连接臂为第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂，第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂的延长线均能够穿过转动中心轴的轴心设置，且第一连接臂、第三连接臂分设在第二连接臂的两侧。连接至曲柄上的三个连接件（牵引杆、横向连杆、辅助转向装置）处于同一水平面，因此，本发明所述曲柄只承受扭矩作用，受力简单，结构设计简单，可为锻件或机加工件，制造工艺较好，可靠性高。

Description

带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构及其转向架

技术领域

本发明属于跨座式单轨交通车辆领域，具体而言涉及一种跨座式单轨牵引机构及其转向架。

背景技术

跨座式单轨转向架在本技术领域是已知的，单轨车辆前方、后方各有一台单轨转向架支撑车体，单轨转向架用来支撑车体并沿着轨道梁方向运动，单轨转向架有沿着轨道上表面行驶的走行轮和沿着轨道侧面行驶并为单轨车提供侧向支撑的导向轮。

这种单轨转向架常见问题是当单轨转向架在轨道的弯曲部分行驶时，单轨转向架的某些导向轮的负载会显著增大。在大多数情况下，单轨转向架具有沿着单轨轨道的侧面行驶的四个导向轮：即外侧的内导向轮、外侧的外导向轮、内侧的内导向轮和内侧的外导向轮，其中“内侧”指单轨转向架靠近车体中央的一侧，“外侧”指单轨转向架靠近单轨车体端部的一侧；其中“内导向轮”指在弯道的内侧面上的车轮，而“外导向轮”指在弯道的外侧面上的车轮。

当单轨转向架在轨道的弯曲部分上行进时，外侧的内导向轮负载会增大。负载的增大通常是由于在弯曲轨道上单轨转向架和单轨车之间较高的回转刚度引起的，较高的回转刚度阻碍了单轨转向架在轨道的弯曲部分上行进期间与单轨轨道的正确对准，即转向架无法处于弯曲轨道的径向位置。这种错位导致外侧的内导向轮（包括某些情况下内侧的外导向轮）上产生相对较高的负载力，这会导致导向轮的过早磨损，降低导向轮的使用寿命，同时走行轮也会产生较大的侧偏力，导致走行轮的过早磨损，增加单轨运营成本。

鉴于上述情况，该技术领域需要单轨车行驶在轨道弯曲部分时使导向轮具有较低的负载力，走行轮具有较低的侧偏力，降低轮胎磨损。

中国专利2011800744285针对这一技术问题，提供了一种牵引控制组件、单轨转向架组件及转向辅助装置操作方法。根据该专利文件公开内容可知：所述的单轨转向架组件中，连接至钟形曲柄机构的三个连接件（牵引拉杆、辅助转向油缸、横向连杆）不在同一水平面，钟形曲柄机构不仅承受三个连接件施加的扭矩，还承受由于三者不在同一水平面而产生的附加弯矩，因此钟形曲柄机构受力复杂，并且钟形曲柄机构铸造结构复杂，容易产生铸造缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其通过提供特定结构形式的曲柄（第一上曲柄、第二上曲柄），使得连接至曲柄上的三个连接件（牵引杆、横向连杆、辅助转向装置）处于同一水平面，因此，本发明所述曲柄只承受扭矩作用，受力简单，结构设计简单，可为锻件或机加工件，制造工艺较好，可靠性高。另外，本发明中所述曲柄的剪力回转力臂（第一连接臂）设置在曲柄的回转中心外侧，因此，增加转向架辅助转向的回转力矩，能够有效地促进转向架转向。

为解决上述的技术问题，本发明将采取如下的技术方案：

一种带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，连接在单轨转向架和单轨车体之间，包括：第一上牵引杆、第二上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置、第一上曲柄以及第二上曲柄；其特征在于：

第一上曲柄、第二上曲柄均包括转动中心轴以及一体设置在转动中心轴外侧的三个连接臂；所述的三个连接臂分别为第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂，第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂的延长线均能够穿过转动中心轴的轴心设置，且第一连接臂、第三连接臂分设在第二连接臂的两侧；

第一上牵引杆，与第一上曲柄的第一连接臂铰接；

第二上牵引杆，与第二上曲柄的第一连接臂铰接；

第一上牵引杆和第二上牵引杆均能够吸收施加到单轨转向架上的牵引力；

横向连杆，设置在第一上曲柄的第二连接臂、第二上曲柄的第二连接臂之间；第一上曲柄的第二连接臂通过横向连杆与第二上曲柄的第二连接臂连接；

辅助转向装置，设置在第一上曲柄的第三连接臂、第二上曲柄的第三连接臂之间；第一上曲柄的第三连接臂通过辅助转向装置与第二上曲柄的第三连接臂连接；

第一上曲柄的三个连接臂，分别与第一上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置对应连接的位点处于同一平面；

第二上曲柄的三个连接臂，分别与第二上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置对应连接的位点处于同一平面；

单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，辅助转向装置沿着长度方向形变，以产生施加在第一上曲柄和第二上曲柄上的力矩，进而通过第一上牵引杆和第二上牵引杆施加回转力矩到单轨转向架，以抵消单轨转向架与单轨车体之间的二系悬挂系统产生的回转阻力矩，促进单轨转向架和单轨车体之间的相对旋转运动。

进一步地，第一上牵引杆通过橡胶节点a弹性连接到第一上曲柄的第一连接臂；第二上牵引杆通过橡胶节点b弹性连接到第二上曲柄的第一连接臂。

进一步地，辅助转向装置的一端通过橡胶节点c与第一上曲柄的第三连接臂连接，另一端则通过橡胶节点d与第二上曲柄的第三连接臂连接。

进一步地，辅助转向装置为螺旋钢弹簧、液压缸和气压缸中的一种。

进一步地，单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，辅助转向装置与横向连杆基本平行，且辅助转向装置与第一上曲柄、第二上曲柄旋转轴共线设置。

进一步地，还包括转向架俯仰控制机构；转向架俯仰控制机构包括下牵引杆、扭杆以及下曲柄，下牵引杆具有两根，分别为第一下牵引杆、第二下牵引杆；扭杆具有两根，分别为第一扭杆、第二扭杆；下曲柄具有两个，分别为第一下曲柄、第二下曲柄；

第一扭杆的两端分别与第一下曲柄、第一上曲柄连接，第一下牵引杆与第一下曲柄铰接，且第一扭杆能够同时与第一上牵引杆、第一下牵引杆基本垂直；

第二扭杆的两端分别与第二下曲柄、第二上曲柄连接，第二下牵引杆与第二下曲柄铰接且第二扭杆能够同时与第二上牵引杆、第二下牵引杆基本垂直。

进一步地，还包括车体连接座；车体连接座与单轨车体固定，扭杆可自由转动地套接在车体连接座内。

本发明的另一个技术目的是提供一种转向架，包括上述的跨座式单轨牵引机构。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：

1、当单轨车辆通过曲线轨道时，本发明所述的辅助转向装置可辅助转向架转向，减小了导向轮的负载力，避免了导向轮的过早磨损，提高了导向轮使用寿命，同时降低了走行轮的侧偏力，减小了走行轮的磨损，提高了走行轮的使用寿命，降低了单轨的运营成本。当单轨转向架在轨道直线段运行时，辅助转向装置与第一上曲柄和第二上曲柄回转中心处于同一直线上，此时没有力矩施加在第一上曲柄和第二上曲柄上，不影响单轨车辆直线运行性能。

2、本发明所述的跨座式单轨牵引机构，由于在第一上曲柄、第二上曲柄的转动中心轴外侧一体设置三个连接臂，使得通过三个连接臂分别与第一上曲柄/第二上曲柄连接的牵引杆、横向连杆、辅助转向装置的连接位点处于同一平面，因此，本发明所述曲柄只承受扭矩作用，受力简单，结构设计简单，可为锻件或机加工件，制造工艺较好，可靠性高。

3、本发明所述的跨座式单轨牵引机构中，所述曲柄的剪力回转力臂（第一连接臂） 设置在曲柄的回转中心外侧，因此，增加转向架辅助转向的回转力矩，转向架相对车体回转 角度提升率为

（其中a指牵引拉杆61横向中心距，b指牵引拉杆61到上曲柄转动中心 62d距离），能够有效地促进转向架转向。既有单轨牵引机构允许通过的轨道最小曲线半径 46米，本发明可将允许通过的最小曲线半径降低至32米，因此，本发明尤其适应小弯度线 路。

本发明适用于跨座式单轨车辆，也可以应用到其他领域，包括但不限于轨道车辆、汽车及其他轮式车等。

附图说明

图1是本发明牵引机构示意图；

图2是本发明牵引机构俯视图（直线轨道）；

图3是本发明牵引机构侧视图；

图4是本发明牵引机构俯视图（曲线轨道）。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

如图1所示，本发明所述的跨座式单轨牵引机构，连接在单轨转向架和单轨车体之间，包括牵引杆、横向连杆63、辅助转向装置64、曲柄、车体连接座68，其中：

所述的牵引杆，有四根，包括两根上牵引杆和两根下牵引杆，两根上牵引杆分别为第一上牵引杆61a，第二上牵引杆61b；两根下牵引杆分别为第一下牵引杆61c，第二下牵引杆61d。

所述曲柄，有四个，包括两个上曲柄、两个下曲柄。

所述的两个上曲柄，结构一致，分别为第一上曲柄62、第二上曲柄65，均包括转动中心轴62d以及呈射线状设置在转动中心轴62d外围的三根连接臂，所述的三根连接臂分别为第一连接臂62a、第二连接臂62b、第三连接臂62c，第一连接臂62a、第二连接臂62b、第三连接臂62c的延长线均能够穿过转动中心轴62d的轴心设置，且第一连接臂62a、第三连接臂62c分设在第二连接臂62b的两侧。

所述的两个下曲柄，分别为第一下曲柄67a、第二下曲柄67b。

所述的车体连接座68，包括有四个，分别为第一连接座68a、第二连接座68b、第三连接座68c、第四连接座68d。

上牵引杆和下牵引杆两端的连接接头均为橡胶节点。第一上牵引杆61a一端连接转向架构架，另一端连接第一上曲柄的第一连接臂62a；第二上牵引杆61b的一端连接转向架构架，另一端连接第二上曲柄的第一连接臂65a；第一下牵引杆62c的一端连接转向架构架，另一端连接第一下曲柄67a； 第二下牵引杆62d的一端连接转向架构架，另一端连接第二下曲柄67b；牵引杆传递车辆牵引、制动产生的牵引力和制动力，并具有一定范围内的运动灵活性。

横向连杆63的一端通过橡胶节点与第一上曲柄的第二连接臂62b连接，另一端与第一上曲柄的第二连接臂65b连接。横向连杆的作用是约束牵引机构运动，在直线段令转向架两侧牵引杆受力更均匀，曲线段时允许转向架相对车体的回转运动。

辅助转向装置64的一端通过橡胶节点与第一上曲柄的第三连接臂62c连接，另一端与第一上曲柄的第三连接臂65c连接，辅助转向装置设计有预压力。

如图2所示，在轨道的直线段时，辅助转向装置64与第一上曲柄的转动中心轴62d的轴心、第二上曲柄转动中心轴65d的轴心在一条直线上，此时辅助转向装置不发挥任何作用。

如图4所示，当在轨道的曲线段运行时，辅助转向装置沿着长度扩张，以产生施加在第一上曲柄第三连接臂的力F1和第二上曲柄第三连接臂的力F2，力F1产生绕第一上曲柄转动中心轴62d的力矩、力F2产生绕第二上曲柄转动中心65d的力矩，进而各自对应地通过第一上曲柄的第一连接臂62a带动第一上牵引杆61a以及通过第二上曲柄的第一连接臂65a第二上牵引杆61b施加回转力矩到单轨转向架构架上，以抵消单轨转向架与单轨车之间的二系悬挂系统产生的回转阻力矩，促进单轨转向架和单轨车之间的相对旋转运动，从而减小施加在导向轮的负载力以及减小走行轮的侧偏力。

扭杆66和第二上曲柄66、第二下曲柄67b固定连接；第一上曲柄62、第一下曲柄67a同样与扭杆66固定连接。当转向架发生俯仰点头运动趋势时，上牵引杆和下牵引杆朝着相反方向运动，扭杆产生扭力抑制这种不期望的俯仰点头运动。

四个车体连接座68与车体固定连接，扭杆66可相对车体安装座68自由转动，允许转向架相对车体的旋转运动。

如图2、图3所示为直线轨道时转向架俯视图和侧视图，包括稳定轮2、构架3、导向轮4、走行轮5、牵引机构等。车轮均为橡胶轮胎，稳定轮设置为转向架构架两侧面中间位置，每侧一个，主要提高车辆抗侧滚能力；导向轮设置为构架两侧面端部位置，每侧设置两个导向轮，主要起引导车辆行进的作用；走行轮支撑车辆并带动车辆前进，导向轮、稳定轮和走行轮均集成在构架上。牵引机构的四个牵引杆端部均通过橡胶节点与转向架构架连接。

Claims (8)

1.一种带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，连接在单轨转向架和单轨车体之间，包括：第一上牵引杆、第二上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置、第一上曲柄以及第二上曲柄；其特征在于：第一上曲柄、第二上曲柄均包括转动中心轴以及一体设置在转动中心轴外侧的三个连接臂；所述的三个连接臂分别为第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂，第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂的延长线均能够穿过转动中心轴的轴心设置，且第一连接臂、第三连接臂分设在第二连接臂的两侧，同时，第一连接臂处于转动中心轴的外侧；第一上牵引杆，与第一上曲柄的第一连接臂铰接；第二上牵引杆，与第二上曲柄的第一连接臂铰接；第一上牵引杆和第二上牵引杆均能够吸收施加到单轨转向架上的牵引力；横向连杆，设置在第一上曲柄的第二连接臂、第二上曲柄的第二连接臂之间；第一上曲柄的第二连接臂通过横向连杆与第二上曲柄的第二连接臂连接；辅助转向装置，设置在第一上曲柄的第三连接臂、第二上曲柄的第三连接臂之间；第一上曲柄的第三连接臂通过辅助转向装置与第二上曲柄的第三连接臂连接；第一上曲柄的三个连接臂，分别与第一上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置对应连接的位点处于同一平面；第二上曲柄的三个连接臂，分别与第二上牵引杆、横向连杆、辅助转向装置对应连接的位点处于同一平面；单轨转向架在单轨轨道的弯曲部分上行进期间，辅助转向装置沿着长度方向形变，以产生施加在第一上曲柄和第二上曲柄上的力矩，进而通过第一上牵引杆和第二上牵引杆施加回转力矩到单轨转向架，以抵消单轨转向架与单轨车体之间的二系悬挂系统产生的回转阻力矩，促进单轨转向架和单轨车体之间的相对旋转运动。

2.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：第一上牵引杆通过橡胶节点a弹性连接到第一上曲柄的第一连接臂；第二上牵引杆通过橡胶节点b弹性连接到第二上曲柄的第一连接臂。

3.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：辅助转向装置的一端通过橡胶节点c与第一上曲柄的第三连接臂连接，另一端则通过橡胶节点d与第二上曲柄的第三连接臂连接。

4.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：辅助转向装置为螺旋钢弹簧、液压缸和气压缸中的一种。

5.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：单轨转向架在单轨轨道的直线部分上行进期间，辅助转向装置与横向连杆基本平行，且辅助转向装置与第一上曲柄、第二上曲柄旋转轴共线设置。

6.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：还包括转向架俯仰控制机构；转向架俯仰控制机构包括下牵引杆、扭杆以及下曲柄，下牵引杆具有两根，分别为第一下牵引杆、第二下牵引杆；扭杆具有两根，分别为第一扭杆、第二扭杆；下曲柄具有两个，分别为第一下曲柄、第二下曲柄；第一扭杆的两端分别与第一下曲柄、第一上曲柄连接，第一下牵引杆与第一下曲柄铰接，且第一扭杆能够同时与第一上牵引杆、第一下牵引杆基本垂直；

第二扭杆的两端分别与第二下曲柄、第二上曲柄连接，第二下牵引杆与第二下曲柄铰接且第二扭杆能够同时与第二上牵引杆、第二下牵引杆基本垂直。

7.根据权利要求1所述的带有辅助转向装置的跨座式单轨牵引机构，其特征在于：还包括车体连接座；车体连接座与单轨车体固定，扭杆可自由转动地套接在车体连接座内。

8.一种转向架，其特征在于，包括权利要求1至7中任一权利要求所述的跨座式单轨牵引机构。

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