CN111347870B - 一种微轨车辆及其走行装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种微轨车辆及其走行装置。走行装置包括车架、四个驱动轮、四个轮毂电机、转向电机、四对导向轮、车厢吊挂、制动电机、受流装置和控制单元；轮毂电机与驱动轮一一对应、且用于驱动驱动轮旋转；转向电机安装于所述立柱的一侧，转向电机与两个转向稳定轮之间通过传动机构传动连接，用于驱动两个转向稳定轮沿竖直方向移动；制动电机用于驱动安装于车架的制动闸片对驱动轮进行制动；受流装置用于向轮毂电机、制动电机和控制单元提供电能；控制单元用于控制轮毂电机、制动电机和转向电机的启停。该走行装置通过一一对应的驱动轮和轮毂电机可以实现四轮独立驱动，能够实现双向行驶。

Description

一种微轨车辆及其走行装置

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术领域，具体地，涉及一种微轨车辆及其走行装置。

背景技术

微轨车辆是一种小运量、点对点、定制化、全自动无人驾驶的新型交通方式。微轨车辆的走行装置运行在轨道梁内部或上方。但是，目前的微轨车辆只能单向行驶。

发明内容

本申请实施例中提供了一种微轨车辆及其走行装置，该走行装置通过一一对应的驱动轮和轮毂电机可以实现四轮独立驱动，因此，该走行装置能够实现双向行驶。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种走行装置，包括：

车架，所述车架顶部的中心位置安装有立柱；

四个驱动轮，四个所述驱动轮对称地安装于所述车架的两侧；

四个轮毂电机，所述轮毂电机与所述驱动轮一一对应、且用于驱动所述驱动轮旋转；

转向电机，所述转向电机安装于所述立柱的一侧，所述转向电机与两个转向稳定轮之间通过传动机构传动连接，用于驱动两个所述转向稳定轮沿竖直方向移动；

四对导向轮，在所述车架的四角分别安装有一对导向轮，每对导向轮中的两个导向轮沿竖直方向相对设置，所述导向轮用于对微轨车辆进行导向；

车厢吊挂，所述车厢吊挂安装于所述车架且突出于所述车架的底部，用于吊装所述微轨车辆的车厢；

制动电机，所述制动电机用于驱动安装于所述车架的制动闸片对所述驱动轮进行制动；

受流装置，所述受流装置安装于所述立柱上，用于向所述轮毂电机、所述制动电机和所述控制单元提供电能

控制单元，所述控制单元用于控制所述轮毂电机、所述制动电机和转向电机的启停。

优选地，所述立柱的顶部设置有带开口的腔体，所述传动机构安装于所述立柱的腔体内，并包括相互啮合地转向齿轮和两个转向齿条，其中，所述转向齿轮位于两个所述转向齿条之间；两个所述转向齿条均能够沿竖直方向往复运动；在每个转向齿条的顶部安装有一个所述转向稳定轮；所述转向电机用于驱动所述转向齿轮转动。

优选地，在所述立柱上设置有与所述转向齿条一一对应的齿条位置传感器，所述齿条位置传感器与所述控制单元信号连接，用于检测对应的所述转向齿条的位置。

优选地，所述车架的中部设置有用于安装所述车厢吊挂的吊挂孔，所述车厢吊挂的顶部通过紧固件安装于所述吊挂孔内，并在所述紧固件与所述车架之间夹设有减振件和压力传感器；所述减振件用于对所述车厢进行减振；所述压力传感器用于检测所述车厢的重量，所述压力传感器与所述控制单元信号连接，当所述压力传感器检测的所述车厢重量超过额定重量时，所述控制单元发出超重报警信号且切断所述轮毂电机的电源。

优选地，所述车架设置有车轴安装孔，所述车轴安装孔中压装有用于安装所述驱动轮的车轴，所述车轴为中空结构，用于穿设所述轮毂电机的线缆。

优选地，所述车架上设置有车辆位置传感器，所述车辆位置传感器与所述控制单元信号连接，用于检测所述微轨车辆的位置。

优选地，所述受流装置包括壳体、安装于所述壳体的碳滑板、以及连接于所述壳体和所述碳滑板之间的弹簧，所述弹簧用于使所述碳滑板伸出所述壳体；所述壳体采用绝缘材料制成。

优选地，所述制动电机安装于所述车架上，所述制动电机的输出轴与制动推杆的中部传动连接，所述制动推杆的两端均安装有相互配合的异型螺栓和螺母，所述异型螺栓驱动所述制动闸片进行制动或解除制动。

优选地，所述制动电机为直线电机或伺服电机。

优选地，所述轮毂电机为永磁直驱轮毂电机。

优选地，所述轮毂电机包括轮毂电机驱动器和霍尔传感器；所述轮毂电机驱动器与所述控制单元信号连接，用于根据所述控制单元的控制信号控制所述轮毂电机运行；所述霍尔传感器用于实时检测所述轮毂电机的运行状态，并将运行状态信号传递给所述轮毂电机驱动器。

优选地，所述车架采用铝合金材料制成。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种微轨车辆，包括车厢，还包括上述技术方案提供的任意一种走行装置，所述车厢吊装于所述车厢吊挂的底部。

采用本申请实施例中提供的微轨车辆及其走行装置，该走行装置包括一一对应的四个驱动轮和四个轮毂电机、转向电机和受流装置，通过控制单元对轮毂电机的单独控制，可以实现对每个驱动轮的独立驱动，不仅增大了牵引力，而且无需设置齿轮箱能够减轻重量，并且通过控制单元对转向电机的控制能够实现走行装置的主动转向，可以实现四轮独立驱动，因此，该走行装置能够实现双向行驶的同时，还能增大牵引力且减轻重量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种走行装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种走行装置的工作原理示意图；

图3为图1中提供的走行装置的A-A截面剖视图。

附图标记：

1-走行装置；11-车架；12-驱动轮；13-轮毂电机；14-转向电机；15-转向稳定轮；16-传动机构；17-导向轮；18-车厢吊挂；19-制动电机；20-制动闸片；21-受流装置；22-控制单元；23-车轴；24-制动推杆；25-车辆位置传感器；111-立柱；131-轮毂电机驱动器；132-霍尔传感器；161-转向齿轮；162-转向齿条；163-齿条位置传感器；181-紧固件；182-减振件；183-压力传感器；211-壳体；212-磁滑板。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本申请实施例提供了一种走行装置1，如图1和图2结构所示，该走行装置1包括：

车架11，车架11顶部的中心位置安装有立柱111，在车架11的底部安装有车厢吊挂18，车厢吊挂18的至少一部分突出于车架11的底部，突出部分用于吊装微轨车辆的车厢；为了在不降低车架11的结构强度和刚度的同时减轻走行装置1的重量，车架11可以采用铝合金材料制成；

四个驱动轮12，四个驱动轮12对称地安装于车架11的两侧；如图1结构所示，在车架11的一侧设置有两个前后排列的驱动轮12，在车架11的另一侧设置有两个前后排列的驱动轮12；驱动轮12通过车轴23安装于车架11上，驱动轮12能够绕车轴23转动，以实现微轨车辆的前后运动；车架11上可以设置有车轴安装孔，车轴23可以直接压装在车轴安装孔中，也可以通过轴承支撑于车轴安装孔中；为了方便轮毂电机13的走线方便，车轴23采用中空结构，车轴23的中空结构用于穿设轮毂电机13的线缆，线缆可以用来传输电能或信号；

四个轮毂电机13，轮毂电机13与驱动轮12一一对应、且用于驱动驱动轮12旋转；如图1结构所示，每个驱动轮12均设置有一个用于驱动其绕车轴23旋转的轮毂电机13，轮毂电机13能够安装于驱动轮12的内部，便于减小走行装置1的体积，并且无需安装齿轮箱，能够降低走行装置1的重量；

转向电机14，转向电机14安装于立柱111的一侧，转向电机14与两个转向稳定轮15之间通过传动机构16传动连接，用于驱动两个转向稳定轮15沿竖直方向移动；

四对导向轮17，在车架11的四角分别安装有一对导向轮17，每对导向轮17中的两个导向轮17沿竖直方向相对设置，导向轮17用于对微轨车辆进行导向；如图1结构所示，在车架11的四个角部均设置有用于安装导向轮17的伸出结构，并在伸出结构处设置有用于穿设导向轮安装轴的长圆孔，用于导向轮安装轴的滑动，以避免因轨道梁内部尺寸的偏差导致走行装置1出现蛇形运动；在伸出结构内还设置有圆孔，圆孔用于安装伸缩弹簧，通过伸缩弹簧使导向轮安装轴能够在长圆孔的长轴方向上弹性滑动，使导向轮17的外缘始终与轨道梁接触导向；

制动电机19，制动电机19用于驱动安装于车架11的制动闸片20对驱动轮12进行制动；走行装置1的制动和解除制动通过制动电机19驱动制动闸片20实现；如图1中结构所示，制动电机19可以通过制动推杆24来推动制动闸片20进行动作；

受流装置21，受流装置21安装于立柱111上，用于向轮毂电机13、制动电机19和控制单元22提供电能；受流装置21可以安装在立柱111与转向电机14相对的位置

控制单元22，控制单元22用于控制轮毂电机13、制动电机19和转向电机14的启停；控制单元22可以根据微轨车辆采集到的各种信号来自动控制轮毂电机13、制动电机19和转向电机14的启停，以实现微轨车辆的启动、转向、行驶和制动；各种信号可以包括车辆位置信号、车重信号、加速度信号和制动信号等信号；

上述走行装置1包括一一对应的四个驱动轮12和四个轮毂电机13、转向电机14和受流装置21，通过受流装置21可以持续获得电能，为走行装置1提供持续的动力来源；通过控制单元22对每个轮毂电机13进行单独控制，可以实现四轮独立驱动，控制单元22通过调节四个轮毂电机13的转速，可以形成四个轮毂电机13的转速差，同时配合制动控制单元22对转向电机14的控制，即可完成走行装置1的自动转向；通过四个轮毂电机13的驱动，不仅能够增大走行装置1的牵引力，而且无需设置齿轮箱即可直接驱动驱动轮12，能够减轻重量，因此，该走行装置1通过四个轮毂电机13和转向电机14能够实现走行装置1的自动转向和双向行驶，还能增大牵引力且减轻重量。

一种具体的实施方式中，如图1和图2结构所示，立柱111的顶部设置有带开口的腔体，传动机构16安装于立柱111的腔体内，并包括相互啮合地转向齿轮161和两个转向齿条162，其中，转向齿轮161位于两个转向齿条162之间；两个转向齿条162均能够沿竖直方向往复运动；在每个转向齿条162的顶部安装有一个转向稳定轮15；转向电机14用于驱动转向齿轮161转动。立柱111上设有用于安装转向电机14的安装孔，在转向电机14的轴上设有转向齿轮161，在立柱111上同样有转向齿条162，转向齿条162可以在立柱111内滑动，在转向电机14转动时，转向齿轮161带动两个转向齿条162上下移动，当一个转向齿条162上移到最高点时，另一个转向齿条正好位于最低点，在转向齿条162的上端设有用于安装转向稳定轮15的安装轴。为了检测转向齿条162是否转向到位，在转向齿条162上还可以设有转向到位检测孔，同时在立柱111上对应的位置设有齿条位置传感器163。为了防止转向齿条162脱落，在转向齿条162上可以设有键槽，同时在立柱111的侧面上设有对应的防脱落螺栓，可以使转向齿条162在键槽长度的范围内滑动。

为了检测转向齿条162是否转向到位，在立柱111上设置有与转向齿条162一一对应的齿条位置传感器163，齿条位置传感器163与控制单元22信号连接，用于检测对应的转向齿条162的位置。

上述转向电机14通过齿轮齿条传动机构来驱动转向稳定轮15，具有传动力大和传动可靠的特点。

具体地，如图1和图2结构所示，车架11的中部设置有用于安装车厢吊挂18的吊挂孔，车厢吊挂18的顶部通过紧固件181安装于吊挂孔内，并在紧固件181与车架11之间夹设有减振件182和压力传感器183；减振件182用于对车厢进行减振，减小因走行装置1运行产生的振动传递到微轨车辆的车厢；压力传感器183用于检测车厢的重量，压力传感器183与控制单元22信号连接，当压力传感器183检测的车厢重量超过额定重量时，控制单元22发出超重报警信号且切断轮毂电机13的电源；减振件182可以为减振橡胶块、减振弹簧、阻尼器等部件。

上述走行装置1通过压力传感器183能够防止微轨车辆的车厢重量超标且可以反馈压力信号，在压力传感器183检测的重量超过额定重量时，会触发微轨车辆的控制单元22发出超重报警信号，同时关闭微轨车辆的启动信号，避免微轨车辆在超重的情况下运行而发生危险，有利于提高微轨车辆的安全性和可靠性。

如图2结构所示，车架11上设置有车辆位置传感器25，车辆位置传感器25用于检测微轨车辆的位置，并与控制单元22信号连接。

通过设置在车架11上的车辆位置传感器25，能够实时检测微轨车辆的位置信息，通过与控制单元22的信号连接，控制单元22能够根据微轨车辆的实时位置信息来实现对微轨车辆的准确控制。

更进一步地，受流装置21包括壳体211、安装于壳体的碳滑板212、以及连接于壳体211和碳滑板212之间的弹簧，弹簧用于使碳滑板212伸出壳体211；壳体211采用绝缘材料制成。在受流装置21上还可以设置有限制碳滑板212位移的限位螺栓(图中未示出)，受流装置21的壳体211可以采用绝缘材料制成；在微轨车辆进入轨道后，两侧的碳滑板正好接触轨道梁内部的滑触线，通过位于受流装置21内部的压缩弹簧保证碳滑板212与滑触线可靠接触。走行装置1还可以采用锂电池等蓄电池来供电，在微轨车辆到达停靠站后进行集中充电，在采用蓄电池的情况下，为受流装置21供电的滑触线可以只设置在微轨车辆的停靠站附近，不用在整个轨道线路上都安装滑触线。

如图1结构所示，制动电机19安装于车架11上，制动电机19的输出轴与制动推杆24的中部传动连接，制动推杆24的两端均安装有相互配合的异型螺栓和螺母，异型螺栓驱动制动闸片20进行制动或解除制动。

为实现产生制动的目的，还可以采用气缸或液压缸来代替制动电机19，以推动制动推杆24产生制动。在同一个车轴23上的两个制动闸片20可以采用一个制动推杆24进行推动产生制动，在需要精确制动的情况时，每个驱动轮12可以设置一个制动推杆24，每个制动推杆24采用一个制动电机19进行推动。制动电机19数量根据微轨车辆的实际需要可以进行调整，以满足微轨车辆两轮制动或四轮制动产生所需制动力的要求。

如图1结构所示，制动闸片20安装在车架11外侧与轮毂电机13之间，制动闸片20通过螺栓等连接件固定到车架11上，异形螺栓也安装到车架11上，制动闸片20的另一端为开口式结构，通过异形螺栓的转动，带动制动闸片20的开口张大，使制动闸片20摩擦轮毂上的制动摩擦环产生制动作用。

在上述各种实施例的基础上，车架11可以采用铝合金材料制成，能够降低车架11的重量，同时，能够减轻走行装置1和微轨车辆的整体重量。制动电机19可以采用直线电机或伺服电机。轮毂电机13可以为永磁直驱轮毂电机。

用于驱动驱动轮12的轮毂电机13可以包括轮毂电机驱动器131和霍尔传感器132；轮毂电机驱动器131与控制单元22信号连接，用于根据控制单元22的控制信号控制轮毂电机13运行；霍尔传感器132用于实时检测轮毂电机13的运行状态，并将运行状态信号传递给轮毂电机驱动器131。

实施例二

本申请实施例提供了一种微轨车辆，该微轨车辆包括车厢和上述实施例提供的任意一种走行装置1，车厢吊装于车厢吊挂18的底部。

采用上述走行装置1的微轨车辆的具体工作过程如下：

微轨车辆的启动过程控制：控制单元22根据采集到的各种信号判断微轨车辆的启动条件，将启动的调速指令信号传递给四个轮毂电机13的轮毂电机驱动器131，通过轮毂电机驱动器131控制每个轮毂电机13的运行。位于轮毂电机13内的霍尔传感器132实时检测轮毂电机13的运行状态并输出给轮毂电机驱动器131，轮毂电机驱动器131进行适时的调整以符合控制单元22输入的调速指令信号，同时轮毂电机驱动器131将电流、转速、转矩信号反馈给控制单元22。

转向过程控制：控制单元22根据微轨车辆的位置信号、齿条位置传感器163的信号和线路信号(在乘客上车前，乘客需在车内先选定路线)判断目前的转向齿条162的位置是否符合线路选定条件，在需要进行转向时，控制单元22给转向电机驱动器发出转向调速指令，转向电机驱动器根据调速指令控制转向电机14的动作，通过转向齿轮161带动转向齿条162上下移动，完成转向的动作，同时转向电机驱动器会反馈电流、转速、转矩信号给控制单元22，位于立柱111上的两个齿条位置传感器163实时检测转向齿条162的到位信号，在检测到转向齿条162到位后，发出信号给控制单元22，控制单元22发出指令给转向电机驱动器控制转向电机14停止动作，完成转向。

同时，控制单元22同样会调整给四个轮毂电机驱动器131的指令，通过轮毂电机驱动器131控制四个轮毂电机13的转速，形成四个轮毂电机13的转速差，完成走行装置1的自动转向。

制动过程控制：控制单元22根据采集到的压力传感器信号、速度信号、车辆位置信号进行制动的计算，四个轮毂电机驱动器131进行轮毂电机13电制动能力的控制将发挥的电制动力值(扭矩值)反馈给控制单元22，控制单元22根据轮毂电机驱动器131反馈的电制动力值进行制动电机驱动器制动指令的调整，将计算的结果传输给制动电机驱动器，制动电机驱动器根据调速指令信号进行制动电机19的控制，同时位于制动电机19内的传感器会将转子位置和转速反馈给制动电机驱动器，制动电机驱动器也会将电流、转速和霍尔位置反馈给控制单元22形成输出信号的闭环，制动电机19收到指令后转动推动制动推杆24动作，制动推杆24带动异形螺母转动，从而使制动闸片摩擦轮毂上的制动摩擦环产生制动作用，在速度低于设定值时(初定5km/h)，轮毂电机13电制动进行退出，控制单元22调整给制动电机驱动器的制动调速指令，制动电机19继续转动推动制动推杆24施加制动到微轨车辆停止。

在进行紧急制动时，控制单元22根据采集到的压力传感器信号、速度信号、车辆位置信号进行制动的计算，直接将制动调速指令给制动电机驱动器，控制制动电机19转动推动制动推杆24施加制动到微轨车辆停止。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种走行装置，其特征在于，包括：

车架，所述车架顶部的中心位置安装有立柱；

四个驱动轮，四个所述驱动轮对称地安装于所述车架的两侧；

四个轮毂电机，所述轮毂电机与所述驱动轮一一对应、且用于驱动所述驱动轮旋转；

转向电机，所述转向电机安装于所述立柱的一侧，所述转向电机与两个转向稳定轮之间通过传动机构传动连接，用于驱动两个所述转向稳定轮沿竖直方向移动；

四对导向轮，在所述车架的四角分别安装有一对导向轮，每对导向轮中的两个导向轮沿竖直方向相对设置，所述导向轮用于对微轨车辆进行导向；

车厢吊挂，所述车厢吊挂安装于所述车架且突出于所述车架的底部，用于吊装所述微轨车辆的车厢；

制动电机，所述制动电机用于驱动安装于所述车架的制动闸片对所述驱动轮进行制动；

控制单元，所述控制单元用于控制所述轮毂电机、所述制动电机和转向电机的启停；

受流装置，所述受流装置安装于所述立柱上，用于向所述轮毂电机、所述制动电机和所述控制单元提供电能；

所述立柱的顶部设置有带开口的腔体，所述传动机构安装于所述立柱的腔体内，并包括相互啮合地转向齿轮和两个转向齿条，其中，所述转向齿轮位于两个所述转向齿条之间；两个所述转向齿条均能够沿竖直方向往复运动；在每个转向齿条的顶部安装有一个所述转向稳定轮；所述转向电机用于驱动所述转向齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，在所述立柱上设置有与所述转向齿条一一对应的齿条位置传感器，所述齿条位置传感器与所述控制单元信号连接，用于检测对应的所述转向齿条的位置。

3.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，所述车架的中部设置有用于安装所述车厢吊挂的吊挂孔，所述车厢吊挂的顶部通过紧固件安装于所述吊挂孔内，并在所述紧固件与所述车架之间夹设有减振件和压力传感器；所述减振件用于对所述车厢进行减振；所述压力传感器用于检测所述车厢的重量，所述压力传感器与所述控制单元信号连接，当所述压力传感器检测的所述车厢重量超过额定重量时，所述控制单元发出超重报警信号且切断所述轮毂电机的电源。

4.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，所述车架设置有车轴安装孔，所述车轴安装孔中压装有用于安装所述驱动轮的车轴，所述车轴为中空结构，用于穿设所述轮毂电机的线缆。

5.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，所述车架上设置有车辆位置传感器，所述车辆位置传感器与所述控制单元信号连接，用于检测所述微轨车辆的位置。

6.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，所述受流装置包括壳体、安装于所述壳体的碳滑板、以及连接于所述壳体和所述碳滑板之间的弹簧，所述弹簧用于使所述碳滑板伸出所述壳体；所述壳体采用绝缘材料制成。

7.根据权利要求1所述的走行装置，其特征在于，所述制动电机安装于所述车架上，所述制动电机的输出轴与制动推杆的中部传动连接，所述制动推杆的两端均安装有相互配合的异型螺栓和螺母，所述异型螺栓驱动所述制动闸片进行制动或解除制动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的走行装置，其特征在于，所述制动电机为直线电机或伺服电机。

9.根据权利要求1-7任一项所述的走行装置，其特征在于，所述轮毂电机为永磁直驱轮毂电机。

10.根据权利要求9所述的走行装置，其特征在于，所述轮毂电机包括轮毂电机驱动器和霍尔传感器；所述轮毂电机驱动器与所述控制单元信号连接，用于根据所述控制单元的控制信号控制所述轮毂电机运行；所述霍尔传感器用于实时检测所述轮毂电机的运行状态，并将运行状态信号传递给所述轮毂电机驱动器。

11.根据权利要求1-7任一项所述的走行装置，其特征在于，所述车架采用铝合金材料制成。

12.一种微轨车辆，包括车厢，其特征在于，还包括如权利要求1-11任一项所述的走行装置，所述车厢吊装于所述车厢吊挂的底部。

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