一种悬挂式单轨车辆落车连接结构及悬挂式单轨车辆的制作方法

本发明涉及一种悬挂式单轨车辆落车连接结构及悬挂式单轨车辆，属于单轨轨道交通车辆领域。

背景技术：

悬挂式单轨车体与转向架连接技术，是实现车辆悬挂式运行的关键技术，目前全球仅出现过3种技术的连接方法，他们分别是德国伍伯塔尔空轨车辆、德国杜塞尔多夫空轨车辆和日本千叶空轨车辆。

德国伍伯塔尔单轨车辆车体与转向架采用刚性连接，车体与转向架连接处无相对运动，车辆悬挂变化实现车辆浮沉运动；当前后转向架悬挂高度不一致时，车辆实现点头运动；车轮与钢轨接触面法向的变化，实现车辆横向摆动，但车体与转向架无法实现车体与转向架的侧滚运动；其它自由度与地铁车辆相似。采用这种落车连接方法，由于落车连接结构与车体及转向架为刚性连接，在车辆点头时，连接结构需要抵抗点头运动，结构需承受较大的内应力；同时由于车辆横向摆动，轮轨接触面法向和接触点不断变化，轮轨必须采用刚性自由接触，即钢轮钢轨，这样的结构轮轨噪音及振动较大；车轮与钢轨之间无法进行摆动运动角度限制，车体与钢轨相对运动完全为自由摆动，车辆动态限界较大，需要更大的线路空间及工程造价。

德国杜塞尔多夫单轨车辆车体与转向架利用空气簧连接，车体顶盖横梁下表面安装空气簧，空气簧下表面安装有空气簧连接梁，用于连接车辆两侧的空气簧，在空气簧连接枕梁的中心位置连接了垂直向上的连接转向架的连接杆，连接杆与空气簧采用转动副连接，转动副的轴线与车体纵向平行，连接杆与空气簧连接枕梁之间设置了减震器，用于缓冲车体侧滚运动，同时连接杆与顶盖横梁之间设置了刚性连接杆，用于传递纵向力。采用这种落车连接方法在车辆点头时，连接结构需要抵抗点头运动，结构需承受较大的内应力；同时由于增加了减震器，车辆横向摆动时，减震器能缓解运动的剧烈变化，提高了舒适性；但由于缓冲器无法限制摆动角度，车体与转向架相对运动完全为自由摆动，车辆动态限界较大，需要更大的线路空间及工程造价。

日本千叶空轨车辆落车连接结构与伍珀塔尔空轨结构一致，也是刚性连接，为了采用橡胶轮同时实现车辆横向摆动，转向架仅设置了导向轮，而没有设置稳定轮，车辆横向摆动时，转向架与车体一起摆动。采用这种落车连接方法，由于落车连接结构与车体及转向架为刚性连接，在车辆点头时，连接结构需要抵抗点头运动，结构需承受较大的内应力；车辆横向摆动时，运动角度无法限制，车体、转向架与轨道梁相对运动完全为自由摆动，车辆动态限界较大，需要更大的线路空间及工程造价；由于没有摆动缓冲器，急剧的运动无法进行缓解，舒适性不会太好。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种悬挂式单轨车辆落车连接结构及悬挂式单轨车辆，该落车连接结构可以实现悬挂式单轨车体与转向架的非刚性连接，解决了悬挂式车体运动带来的内应力。。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种悬挂式单轨车辆落车连接结构，其包括：

连接杆，用于在悬挂式车体与走行部件之间传递垂向载荷、纵向牵引制动力和横向摆动力；

连接座；以及

连接梁，其用于与悬挂式车体的顶部固定相连；

所述连接杆的上端用于与走行部件固定相连，该连接杆的下端与所述连接座铰接相连；

所述连接座和连接梁固定相连。

由此，本发明的落车连接结构实现了悬挂式单轨车体与转向架走行部件连接，落车连接结构为非刚性连接，解决了运动带来的内应力。本发明除了通过结构实现车体载荷传递到走行部件，走行部件牵引制动力传递到车体外，还解决了车体自由度问题，使车体在整个运动系统中的个方向的自由度都能得到释放。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

为了进一步提高乘客的舒适性，所述连接座的下部与连接杆的下部之间连接有设有缓冲装置，优选缓冲装置为至少一根减震器。更优选所述缓冲装置为四根减震器，四根减震器倾斜呈锥形组合布置。

优选地，所述连接梁为H形连接梁，该H形连接梁的中间位置通过多个连接接口与所述连接座的底部固定相连；优选H形连接梁中间部位镂空。

优选地，所述连接座为金字塔式连接座。

所述连接座设有摆动限制结构，用于限制悬挂式车体的横向摆动角度；优选摆动限制结构为横摆止档。由此，横向摆动设置了缓冲器及角度止档，提高了舒适性，同时减少了工程造价。

作为一种铰接形式，所述连接杆与所述连接座之间通过旋转连接销铰接相连而成形转动副。进一步地，我了实现车辆的轻微摇头运动，在连接杆与旋转连接销的连接处设置有橡胶关节。

作为另一种铰接形式，所述连接杆与所述连接座之间为球副连接。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种悬挂式单轨车辆，其包括悬挂式单轨，设置在悬挂式单轨内的走行部件以及悬挂式车体；所述走行部件与悬挂式车体之间通过所述的悬挂式单轨车辆落车连接结构相连；所述连接杆的上端与走行部件固定相连，该连接杆的下端与所述连接座铰接相连；所述连接座和连接梁固定相连；优选所述悬挂式车体与连接梁之间通过车体连接梁连接结构固定连接，所述车体连接梁连接结构包括固定在悬挂式车体的顶盖边梁两端上的连接板，用于与走行部件固定相连的连接梁；所述连接板的顶部内侧面设有倒钩，所述连接梁的两端均具有端板，每个端板的顶部位于相应的连接板的倒钩内；所述每个端板与连接板之间固定相连；更优选所述连接梁与端板为一体化成型结构。由此，本发明通过设置倒钩结构，连接梁与连接板的倒钩配合，从而使得连接梁与悬挂式车体之间的连接更加可靠，同时避免了对焊接方式的依赖。

为了避免连接梁与顶盖边梁之间的连接稳固性，所述端板与连接板之间设有调整板；优选所述调整板的厚度有0.5mm、1mm和2mm三种规格。

进一步地，为了进一步提高连接梁与悬挂式车体之间的连接可靠性，所述端板朝向连接板的侧面上开有横向设置的凹槽或凸起，所述连接板朝向端板的侧面上开有横向设置的凸起或凹槽，所述端板的凹槽或凸起与连接板凸起或凹槽配合而形成竖向止挡结构；优选所述凸起倾斜向下设置形成倒刺结构，所述凹槽倾斜向上布置。由此，当端板与连接板之间形成竖向止挡结狗，从而避免了如紧固件的连接件承受剪力，从而提高悬挂式车体的运行可靠性。

优选地，为了防止焊接或粘接存在的连接缺陷，所述连接板与顶盖边梁为一体化成型结构。

作为另一种连接方式，所述连接板与顶盖边梁焊接相连；优选所述顶盖边梁具有倾斜向上的凹槽，所述连接板下部折弯向上钩入顶盖边梁的凹槽内，并通过焊接使连接板与顶盖边梁固定相连。由此，可以极大地减小焊缝处承受的剪力，从而提高连接的可靠性。

优选地，所述车体为钢结构车体或碳纤维车体或铝合金车体。

优选地，所述端板与连接板通过紧固件和/或铆钉固定相连；优选紧固件为多个。

为了避免部分连接梁尺寸大于两个连接板内侧距导致无法装配的情况，所述连接梁与连接板根据两个连接板内侧距公差分均为两组，组装时根据端板与连接板之间的间隙情况设置调整板，使得连接梁两端与相应侧的调整板之间、调整板与连接板之间的总间隙不大于0.5mm。优选地，连接板分为A、B两组，连接梁分为a、b两组，组装时，根据A组的连接板和a组的连接梁组装，B组的连接板与b组的连接梁组装，分组组装后的结构，连接梁的尺寸均不大于两个连接板之间的内侧距，且连接梁端部与相应侧的连接板之间的最大间隙之和不大于6mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所的落车连接结构将悬挂式单轨走行部件与车体连接起来，车体的载荷可以通过该结构传递到走行部件，同时走行部件产生的牵引、制动力也能传递到车体。该落车连接由连接杆、金字塔式连接座、H形连接梁、减震器、旋转连接销以及连接紧固件组成。连接杆一端与转向架连接固定，另一端与金字塔式连接座组成旋转副，旋转连接销将金字塔式连接座与连接杆连接，连接杆与金字塔式连接座连接处设置橡胶关节，金字塔式连接座通过紧固件与H形连接梁连接，H形连接梁端部与车体紧固连接，车体的载荷可以通过该结构传递到走行部件，同时走行部件产生的牵引、制动力也能传递到车体。借助转动副及橡胶关节，可实现悬挂式车体与走行部件3个方向旋转自由度相对运动，并且由于止档的存在，横向摆动角度得到了限制；通过走行部件运动，车体可实现3个方向平移自由度运动；同时由于设置了减震器，能缓解运动的冲击。

附图说明

图1是本发明所述的悬挂式车辆的结构原理图；

图2是本发明所述的悬挂式车辆的整体结构示意图；

图3本发明所述落车连接结构的结构原理图；

图4是图3的左视图；

图5是图4的左视图；

图6是本发明所述悬挂式车体与连接梁的连接示意图；

图7是图6的原理图；

图8是本发明所述连接梁与连接板分组尺寸公差关系。

在图中

1-落车连接结构；2-悬挂式车体；3-走行部件；4-连接杆；5-连接梁；6-连接座；7-旋转连接销；8-减震器；9-紧固件；10-横摆止档；11-橡胶关节；12-连接板；13-调整板；14-紧固件；15-端板。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种悬挂式单轨车辆落车连接结构，如图3-5所示，主要由连接杆4、金字塔式连接座6、H形连接梁5、减震器8、旋转连接销7以及连接紧固件9组成。其中：

连接杆4为垂直安装的钢质竖杆，上端连接转向架，车辆垂向负载、纵向牵引制动力、横向摆动力等载荷通过连接杆4传递给转向架。

金字塔连接座6外形为金字塔状的五面体结构，由钢板焊接，五面体的四个顶点与连接杆4、H形连接梁5连接，上方的顶点与连接杆4连接，下方4个顶点与H形连接梁5连接。

连接杆4与金字塔式连接座6通过旋转连接销7组成转动副，使车体可绕旋转连接销7转动，实现车辆的点头运动。

连接杆4与旋转连接销连接处，配置有橡胶关节11，使金字塔式连接座6可以绕连接杆4轻微转动，实现车辆摇头运动。金字塔式连接座6可沿连接中心纵向转动，实现车辆横向摆动，同时金字塔式连接座6设置了摆动限制结构-横摆止档10，能限制车辆横向摆动角度。

连接杆4与金字塔式连接座6四周连接了4个减震器8，4个减震器8呈锥形组合布置，能缓解车辆点头、车辆横向摆动（侧滚）、浮沉、摇头、横移、拉伸运动的冲击。

H形连接梁5为钢板焊接结构，外形呈“H”状，梁的中部有4个连接点，分别与金字塔式连接座6对应的连接点连接，梁的4个端点与车体连接紧固，车体载荷通过该连接传递到落车连接结构，并最终传递到车体。

连接杆4一端与转向架连接固定，另一端与金字塔式连接座6组成旋转副，旋转连接销将金字塔式连接座6与连接杆4连接，连接杆4与金字塔式连接座6连接处设置橡胶关节11，金字塔式连接座6通过紧固件与H形连接梁5连接，H形连接梁5端部与车体紧固连接，车体的载荷可以通过该结构传递到走行部件，同时走行部件产生的牵引、制动力也能传递到车体。借助转动副及橡胶关节11，可实现悬挂式车体与走行部件3个方向旋转自由度相对运动，并且由于止档的存在，横向摆动角度得到了限制；通过走行部件运动，车体可实现3个方向平移自由度运动；同时由于设置了减震器8，能缓解运动的冲击。

值得说明的是，本发明的各个部件也可以采用非焊接或其它制造技术制造，部件材料可采用非钢制材料。此外，连接杆4与金字塔式连接座6也可以采用球副连接。

一种悬挂式单轨车辆，如图1和2所示，包括悬挂式单轨，设置在悬挂式单轨内的走行部件3以及悬挂式车体2；所述走行部件3与悬挂式车体2之间通过上述的悬挂式单轨车辆落车连接结构1相连；所述连接杆4的上端与走行部件3固定相连，该连接杆4的下端与所述连接座6铰接相连；所述连接座6和连接梁5固定相连。

所述连接梁5与悬挂式车体2之间通过车体连接梁连接结构固定相连，其中如图6所示，所述车体连接梁连接结构主要由H型连接梁5、连接板12、调整板13、联接紧固件14、悬挂式车辆车体组成，该结构将悬挂式车辆车体与H型连接梁5，通过紧固件14进行刚性连接，车体的载荷通过与之连接在一起的H型连接梁5传递到走行部件，走行部件牵引制动力通过该结构传递到车体。

本发明解决了悬挂式单轨顶盖与H型连接梁5预焊接再组装时，需要将H型连接梁5嵌入到顶盖边梁内侧并实现可靠连接的结构。

优选悬挂式车体为铝合金结构，顶盖呈倒“U”形结构，“U”形内侧面为平行竖平面，两平面距即为顶盖边梁内侧距，内侧距尺寸为L。

两侧顶盖边梁上焊接有铝质连接板12，连接板12上设置有多个用于连接紧固件14的螺栓孔，两侧连接板12的内侧距为L。

所述连接板12设置10mm的倒钩，用于辅助传递车体与H型连接梁5的力，并提供H型连接梁5的垂向定位。

H型连接梁5为钢制焊接件，H型连接梁5端部设置有与连接板12平行配合的安装面，并提供了紧固件14连接孔，H型连接梁5长度为L,H型连接梁5通过紧固件14与焊接在车体上的连接板12刚性连接在一起。

为了调整H型连接梁5与连接板12之间的间隙，H型连接梁5与连接板12之间设置有多种规格厚度调整板13组成的板结构，H型连接梁5两侧调整板13厚度对称布置，调整板13厚度有0.5mm，1mm，2mm 3种规格。

如图7所示，连接结构连接完成后，由于紧固螺栓的预紧力，调整板13与连接板12之间产生了正压力F，连接板12上设置的连接钩与H型连接梁5相接触。车体与H型连接梁5之间的力通过正压力产生的摩擦力及H型连接梁5与连接板12的连接钩结构的压力传递，连接紧固件14不直接承载，解决了紧固件14在交变载荷作用下失效的问题，同时方便维护拆卸。

在具体生产组装方面，为了使H型连接梁5的公差与连接板12的公差在生产中顺利匹配，根据连接板12内侧距公差，如图8所示，分为A（L）、B（L）两组，H型连接梁5生产后也分为a（L）、b（L）两组，组装时，根据A组和a组组装，B组与b组组装，根据间隙情况选择调整板13总厚度，最终控制两侧总间隙不大于0.5mm。分组组装后的结构，H型连接梁5尺寸均不大于连接板12内侧距，最大间隙为6mm，即H型连接梁5与连接板12的联接钩结构平均理论接触量为10-3=7mm。通过这种组装方法，解决了部分H型连接梁5尺寸大于车体连接板12内侧距时，无法安装的问题；通过调整板13的调整，H型连接梁5与连接板12的间隙较小，使车体预应力控制在较小范围内。

值得说明的是，车体可采用其它非钢结构，如碳纤维等，钢结构车体也可以采用该连接结构。此外，连接板12与车体可采用焊接、粘接结构固定在车体顶盖边梁上，也可以直接是顶盖边梁本体。同时H型连接梁5与车体可采用螺栓连接、铆接连接方法。根据产品实际生产尺寸公差分布特点，可采用更多或更少的分组方式。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。