列车转向机构和具有其的单轨列车系统的制作方法

本发明涉及车辆工程技术领域，具体地，涉及一种列车转向机构和具有其的单轨列车系统。

背景技术：

车轮直接与电机连接以直接驱动车轮的轮毂电机变得尤为引人注意，由于轮毂电机限制了车轮的自由度，不能在所有方向上移动车辆，使用球形轮作为单轨列车的转向机构，不仅能够满足单轨列车的承载需要，还能为单轨列车的转向提供方便，相关技术中的球形轮中多设有金属电磁线圈结构，球形轮在工作过程中，产生大量的热，且无法正常扩散，严重影响了球形轮的性能。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种列车转向机构，不仅解决了跨坐式单轨列车的转向问题，而且不会有热量的积聚。

本发明还提出一种具有上述列车转向机构的单轨列车系统。

根据本发明第一方面实施例的列车转向机构，包括：转向架、轮罩、走行轮和导电件，所述转向架与列车相连，所述转向架上设有安装部，所述轮罩内设有电磁体，所述轮罩设在所述安装部上，所述轮罩的下部设有开口，所述走行轮形状为球形，所述走行轮设在所述轮罩内且至少一部分伸出所述开口，所述走行轮内设有磁性金属材料，所述导电件与所述轮罩相连以对所述电磁体通电并使所述电磁体产生磁场，所述走行轮根据所述电磁体产生的磁场强度和分布方向运动。

根据本发明实施例的列车转向机构，通过在安装部上设置轮罩，并在轮罩内设置球形走行轮，提升了列车转向机构的转向自由度，保证列车在行驶过程中转向的灵活性，降低了列车转向过程中对列车转向机构造成的损坏，再者，利用电磁作用控制走行轮的转向，消除了走行轮与轮罩之间的摩擦阻力，而且消除了电磁感应过程中造成的走行轮发热，提升了列车转向机构的性能。

另外，根据本发明实施例的列车转向机构，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述转向架包括：本体、连接部和缓冲件，所述本体内设有所述安装部，所述连接部设在所述本体的两侧，所述缓冲件分别设在所述本体两侧的所述连接部上，所述缓冲件与所述列车相连并将所述列车的载荷传递给所述本体。

根据本发明的一个实施例，所述缓冲件形成为螺旋簧。

根据本发明的一个实施例，所述本体形成为环形框架，所述本体的内圈形成为所述安装部，所述轮罩设在所述框架内。

根据本发明的一个实施例，所述本体的内壁面设有多个沿其周向间隔开布置的连接爪，所述轮罩通过所述连接爪安装在所述本体上。

根据本发明的一个实施例，所述导电件为高压传导线束，所述导电件设在所述本体上且通过所述连接爪与所述轮罩相连。

根据本发明的一个实施例，每个所述连接部分别沿所述本体的轴向向下延伸，每个所述连接部的下端分别设有适于夹持轨道梁的稳定轮。

根据本发明的一个实施例，所述本体与所述连接部一体成型。

根据本发明的一个实施例，所述轮罩形成为开口向下的半球形，所述轮罩内均匀分布有所述电磁体。

根据本发明的一个实施例，所述走行轮为浸渍有磁性金属材料的橡胶件。

根据本发明第二方面实施例的单轨列车系统，包括根据上述实施例的所述的列车转向机构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的列车转向机构的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的列车转向机构与轨道的连接示意图；

图3是根据本发明实施例的列车转向机构的本体与走行轮的结构示意图；

图4是图3中结构在另一个视角的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的列车转向机构的本体的结构示意图。

附图标记：

100：列车转向机构；

10：转向架；

11：本体；

12：连接部；121：稳定轮；

13：缓冲件；131：第一缓冲件；132：第二缓冲件；

20：轮罩；21：连接爪；30：走行轮；

200：轨道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1至附图5具体描述根据本发明第一方面实施例的列车转向机构100。

根据本发明实施例的列车转向机构100包括转向架10、轮罩20、走行轮30和导电件(未示出)。具体而言，转向架10与列车相连，转向架10上设有安装部，轮罩20内设有电磁体(未示出)，轮罩20设在安装部上，轮罩20的下部设有开口，走行轮30形状为球形，走行轮30设在轮罩20内且至少一部分伸出开口，走行轮30内设有磁性金属材料，导电件与轮罩20相连以对电磁体通电并使电磁体产生磁场，走行轮30根据电磁体产生的磁场强度和分布方向运动。

换言之，列车转向机构100主要由转向架10、轮罩20、走行轮30和导电件组成，转向架10连接在列车的底部，转向架10的中部设有安装部，安装部大致形成为圆形结构，圆形安装部内设有轮罩20，轮罩20大致沿安装部的周向延伸，轮罩20的外周与安装部的内壁面相连，可选地，轮罩20可以形成为一个底部开口的壳体结构，轮罩20内设有球形走行轮30，球形走行轮30从轮罩20的开口处伸出一部分。

其中，轮罩20内还设有电磁体(未示出)，电磁体通过导电件与转向架10实现电性连接，列车转向机构100工作时，利用导电件控制电磁体的电流，从而控制轮罩20产生的磁场大小及磁场方向，对应的，走行轮30内设有磁性金属材料，与相关技术中的球形轮中设有电磁线圈的结构相比，能够有效防止电磁线圈通电过程中产生的热量，降低了电能的消耗。

并且，球形走行轮30与轨道面为接触滚动摩擦，球形走行轮30在磁场作用下转动时，因摩擦力的作用，不与轨道面产生滑动摩擦，因而走行轮30的转动转化为转向架10相对轨道梁的平动，通过不断调整磁场的大小和方向，进而调整球形走行轮30的转动方向和转速，最终达到控制跨坐式单轨列车运动状态的目的。

由此，根据本发明实施例的列车转向机构100，通过在走行轮30内设置磁性金属材料省去了相关技术中的电磁线圈，进一步提升了列车转向机构100的转向自由度，从而保证列车在行驶过程中转向的灵活性，降低了列车转向过程中对列车转向机构100造成的损坏，再者，利用电磁体对走行轮30内设置的磁性金属材料的电磁作用、控制走行轮30的转向，消除了走行轮30与轮罩20之间的摩擦阻力，而且消除了电磁感应过程中造成的走行轮30发热，提升了列车转向机构100的性能。

其中，转向架10包括：本体11、连接部12和缓冲件13，本体11内设有安装部，连接部12设在本体11的两侧，缓冲件13分别设在本体11两侧的连接部12上，缓冲件13与列车相连并将列车的载荷传递给本体11。

也就是说，转向架10主要由本体11、连接部12和缓冲件13组成，本体11的一组对边上均设有连接部12，每个连接部12上设有一个缓冲件13。

如图1所示，在本实施例中，本体11的两侧分别设有第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部上分别设有第一缓冲件131和第二缓冲件132，第一缓冲件131和第二缓冲件132的下端固定连接在第一连接部和第二连接部上，第一缓冲件131和第二缓冲件132的上端与列车相连。

通过在转向架10的两侧设置连接部12，并在连接部12与列出之间设置缓冲件13，一方面，为轮罩20与走行轮30的安装提供方便，另一方面，降低了列车行驶过程中对转向架10造成的损坏，利用缓冲件13缓解列车对转向架10的冲击作用力，而且将连接部12分别设置在本体11的两侧，能够提高列车的平衡性能，防止列车因受力不均匀造成的列车侧翻事故。

优选地，缓冲件13形成为螺旋簧，也就是说，第一缓冲件131和第二缓冲件132均为螺旋簧结构，螺旋簧沿竖直方向(如图2所示的上下方向)延伸，螺旋簧的一端(如图2所示的下端)可拆卸地连接在连接部12上，螺旋簧的另一端(如图2所示的上端)可拆卸地连接在列车的底部，列车在行驶过程中、利用螺旋簧将重力载荷传递到列车转向机构100上。

由此，通过在转向架10上设置螺旋簧结构的缓冲件13，进一步优化了转向架10的结构设计，能够有效地防止列车对转向架10之间的冲击损坏，而且螺旋簧结构简单，生产成本较低，从而降低了转向架10的生产成本，而且螺旋簧能够根据列车与连接部12之间的距离以及作用力选择适当尺寸和刚度的螺旋簧，增加了缓冲件13的可选择性，有利于完善列车转向机构100的结构设计。

可选地，本体11形成为环形框架，本体11的内圈形成为安装部，轮罩20设在框架内。

具体地，如图2所示，本体11形成为一个正六边形的环形框架，环形本体11的内侧形成安装部，安装部大致形成为正六边形，轮罩20罩设在本体11的中部且沿安装部的周向延伸，即轮罩20的四周连接在安装部的内壁面上。通过在环形本体11的内部设置安装部，不仅增加了安装部的径向尺寸，为轮罩20的安装提供方便，还能将走行轮30设置在本体11的中部，保证本体11运行过程中的平衡性，而且增大了走行轮30的安装与运行空间，能够有效地消除因走行轮30在行走过程中与本体11之间的接触而产生的摩擦力。

其中，本体11的内壁面设有多个沿其周向间隔开布置的连接爪21，轮罩20通过连接爪21安装在本体11上。

也就是说，本体11的内壁面设有多个沿本体11的周向间隔开布置的连接爪21，每个连接爪21的一端与本体11的内壁面相连，另一端朝向本体11的中心延伸以与轮罩20相连，即多个连接爪21沿轮罩20的周向均匀间隔开布置，连接爪21的内端连接在轮罩20上，连接爪21的外端连接在本体11的内壁面上。

由此，通过在本体11与轮罩20之间设置连接爪21，利用连接爪21将轮罩20固定在安装部内，一方面，本体11通过连接爪21向走行轮30传递作用力，实现走行轮30对转向架10的支撑作用，另一方面，连接爪21为导电件提供附着点，本体11通过导电件向轮罩20供电，并通过连接爪21调节轮罩20的电流大小，从而调节轮罩20与走行轮30之间的相互作用力，控制列车转向机构100转向，而且能够防止导电件的损坏。

在本发明的一些具体实施方式中，导电件为高压传导线束，导电件设在本体11上且通过连接爪21与轮罩20相连。

换言之，本体11上的导电件形成为高压传导线束，高压传导线束设置在本体11上，并通过连接爪21与轮罩20相连，由此实现对轮罩20的电流供应。其中，使用高压传导线束作为导电件向轮罩20供电，结构简单，容易获得，降低了导电件的生产成本，而且高压传导线束的连接工艺难度较低，连接稳定性较高，能够有效的保证本体11与轮罩20之间电性连接的稳定性和持续性，防止因导电件损坏造成的列车转向机构100的损坏，再者，高压传导线束的传导性较好，能够承载较高的电流，提升了列车转向机构100的性能。

可选地，每个连接部12分别沿本体11的轴向向下延伸，每个连接部12的下端分别设有适于夹持轨道200的稳定轮121。

参照图1和图2，本体11两侧的连接部12均沿本体11的轴向向下延伸，两个连接部12的一端(如图2所示的上端)连接在本体11的相对侧壁上，连接部12的另一端(如图2所示下端)设有稳定轮121，稳定轮121止抵连接轨道200的侧壁面，列车转向机构100安装完成后，列车转向机构100的本体11两侧的连接部12分别设置在轨道200的两侧，且分别与轨道200的两个侧壁面止抵连接，即相邻稳定轮121之间的距离大致等于轨道200的宽度，稳定轮121对轨道200具有预紧力，保持夹紧轨道200的状态。

由此，通过在连接部12的下端设置夹持在轨道200两侧的稳定轮121，能够提高列车转向机构100在轨道200上的稳定性，防止列车转弯过程中因受力倾斜造成列车转向机构100与轨道200的脱离，提升了列车转向机构100的性能，进而提升了列车运行的稳定性与安全性。

优选地，本体11与连接部12一体成型，也就是说，本体11和连接部12是一个整体结构，例如本体11和连接部12在生产过程中一次性压铸成型，由此，一体成型的本体11和连接部12的结构稳定性较强，方便成型，制造工艺简单，消除了本体11和连接部12之间的连接结构，大幅度降低了转向架10的生产成本，而且提升了转向架10的整体强度和稳定性，提高了转向架10的装配效率，延长了转向架10的使用寿命。

优选地，轮罩20形成为开口向下的半球形，轮罩20内均匀分布有电磁体。

也就是说，轮罩20形成为与球形走行轮30形状对应的半球形，轮罩20的开口设置在下方，开口平面大致与安装部所在的平面平行，走行轮30从轮罩20的下侧开口处进入轮罩20中，轮罩20的内侧均匀布置若干电磁体，电磁体与高压传导线束相连。

在半球形轮罩20的下方设置开口，保证轮罩20中的走行轮30从下方伸出与轨道200正常接触，简化了走行轮30与轨道200之间的连接方式，而且通过在轮罩20的内侧均匀设置电磁体，利用电磁体产生电磁场与走行轮30中的磁性金属材料产生相互作用力，从而保证走行轮30和轮罩20在不接触情况下实现力的相互作用，不仅降低了走行轮30的摩擦阻力，还增加了走行轮30的转向自由度。

在本发明的一些具体示例中，走行轮30为浸渍有磁性金属材料的橡胶件。

换言之，走行轮30为采用橡胶材料制作而成的球形橡胶轮胎，而且在制作走行轮30的橡胶中浸渍有磁性金属材料，即在橡胶中混合磁性金属材料，从而实现走行轮30具有较强的磁性，能够与轮罩20中的电磁体之间的电磁场产生相互作用力，通过调整轮罩20中电磁体产生的磁场的大小与方向，控制走行轮30的活动方向，实现列车转向机构100的转向能够。

下面结合附图2具体描述根据本发明实施例的列车转向机构100的工作过程。

如图2所示，根据本发明实施例的列车转向机构100由转向架10、轮罩20、走行轮30和导电件组成，转向架10连接在列车的底部，转向架10的中部设有安装部，安装部大致形成为圆形结构，圆形安装部内设有轮罩20，轮罩20大致沿安装部的周向延伸，轮罩20的外周与安装部的内壁面相连，轮罩20形成为一个底部开口的壳体结构，轮罩20内设有球形走行轮30，球形轮从轮罩20的开头处伸出一部分，轮罩20内设有电磁体，电磁体通过导电件与转向架10实现电性连接，利用导电件控制电磁体的电流从而控制轮罩20产生的磁场大小及磁场方向，对应的，走行轮30内设有磁性金属材料，与相关技术中的电磁线圈相比，能够有效防止电磁线圈通电过程中产生的热量，降低了电能的消耗，电磁体产生的电磁场与走行轮30内的磁性金属材料产生相互作用力，进而驱动走行轮30运动。

其中，列车通过导电件为轮罩20中的电磁体供电，在电磁体不通电的状态下，电磁体不产生磁场，此时走行轮30不受驱动力，当轮罩20通电后电磁体产生感应磁场，走行轮30中的磁性金属材料受到感应磁场的作用产生运动，通过调整电磁体的电流大小和电磁体的分布方向，调整感应磁场的分布情况，进而驱动走行轮30按照工作人员的意愿进行转动，走行轮30与轨道200之间为接触滚动摩擦，当走行轮30在磁场的作用下转动时，因摩擦力的作用，不与轨道200面产生滑道摩擦，因而走行轮30的转动转化为转向架10相对于轨道200的平动，实现列车的转向功能。

由此，根据本发明实施例的列车转向机构100，通过在安装部上设置轮罩20，并在轮罩20内设置内部设有磁性金属材料的球形走行轮30，进一步提升了列车转向机构100的转向自由度，保证列车在行驶过程中转向的灵活性，降低了列车转向过程中对列车转向机构100造成的损坏，再者，利用电磁体对走行轮30内设置的磁性金属材料的电磁作用控制走行轮30的转向，消除了走行轮30与轮罩20之间的摩擦阻力，而且消除了电磁感应过程中造成的走行轮30发热，提升了列车转向机构100的性能。

此外，相关技术中的支撑轮通过采用机械结构保证轮罩与球形轮之间的距离，结构复杂，安装、拆卸难度大，不利于装配维修，与相关技术中的支撑轮结构相比，本发明采用电磁力保证轮罩20与走行轮30之间的距离，结构较简单。相关技术中通过在轮胎内预置磁极，以在轮罩产生的磁场内受到作用力进而运动，与相关技术中的轮胎相比，本发明采用橡胶基浸渍磁性金属的轮胎生产工艺生产走行轮30，一体化的结构更简单，使用可靠，减震性和路面适应性更强。

下面具体描述根据本发明第二方面实施例的单轨列车系统(未示出)。

根据本发明实施例的单轨列车系统包括车体(未示出)、驱动轮(未示出)、控制系统(未示出)、轨道200和列车转向机构100，车体的底部设有驱动轮和列车转向机构100，驱动轮和列车转向机构100均跨坐在轨道200上，控制系统设置在车体内腔，工作人员通过控制系统控制驱动轮工作，驱动单轨列车在轨道200上前进，同时，工作人员通过控制系统控制列车转向机构100调节列车的转向。

由于根据本发明实施例的列车转向机构100具有上述技术效果，因此，根据本申请实施例的单轨列车系统也具有上述技术效果，即该单轨列车系统能够实现灵活的自由转向，降低了列车转向过程中对列车转向机构100造成的损坏。

具体地，通过分别在列车转向机构100的轮罩20和走行轮30内设置电磁体和磁性金属材料，提升了列车转向机构100的转向自由度，保证列车在行驶过程中转向的灵活性，降低了列车转向过程中对列车转向机构100造成的损坏，再者，利用电磁体对走行轮30内设置的磁性金属材料的电磁作用控制走行轮30的转向，消除了走行轮30与轮罩20之间的摩擦阻力，而且消除了电磁感应过程中造成的走行轮30发热，提升了列车转向机构100的性能。

根据本发明实施例的单轨列车系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。