用于單軌轉向架的被動轉向輔助裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種用于連接在單軌轉向架框架和單軌車之間的牽引控制組件。所述牽引控制組件包括樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構的第一牽引桿和樞轉地連接到第二鐘形曲柄機構的第二牽引桿。所述第一牽引桿和所述第二牽引桿能夠吸收施加到所述單軌轉向架上的牽引力。所述牽引控制組件還包括將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的橫桿和將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的轉向輔助裝置。在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置使所述牽引控制組件施加剪力到所述單軌轉向架，以促進所述單軌轉向架和所述單軌車之間的旋轉運動。
【專利說明】用于單軌轉向架的被動轉向輔助裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于支撐單軌車的單軌轉向架的領域，更具體地說，涉及包括轉向輔助裝置的單軌轉向架，該轉向輔助裝置用于當位于單軌軌道的彎道上時使施加到單軌導向輪上的負載更均勻地分布。
【背景技術】
[0002]用于支撐單軌車的單軌轉向架在本領域中是已知的，并且用在許多單軌車組件中用于支撐單軌車下方的走行輪和導向輪。
[0003]許多單軌轉向架支撐在單軌軌道的上表面行駛的承載輪和沿單軌軌道的側面行駛并且為單軌車提供側向支撐的導向輪。伴隨許多這種單軌轉向架的常見問題是當單軌轉向架在軌道的彎曲部分上行進時，單軌轉向架的某些導向輪上的負載會顯著增大。在大多數(shù)情況下，單軌轉向架具有沿單軌軌道的側面行駛的四個導向輪；即外側的內(nèi)導向輪、外側的外導向輪、內(nèi)側的內(nèi)導向輪和內(nèi)側的外導向輪。如本文所用，術語“內(nèi)側”是指單軌轉向架14靠近單軌車車體12的中央的側，而術語“外側”是指單軌轉向架14靠近單軌車車體12的端部的側。此外，術語“內(nèi)導向輪”是指在彎道的內(nèi)側面上的車輪，而術語“外導向輪”是指在彎道的外側面上的車輪。
[0004]當單軌轉向架在軌道的彎曲部分上行進時，外側的內(nèi)導向輪上的負載會增大。負載的這種增大通常是由于單軌轉向架和單軌車之間的高旋轉剛度引起的，高旋轉剛度防止單軌轉向架在軌道的彎曲部分上行進期間與單軌軌道正確地對準。這種錯位導致外側的內(nèi)導向輪(以及在某些情況下內(nèi)側的外導向輪)被壓緊在軌道上。這種壓緊在外側的內(nèi)導向輪(以及經(jīng)常內(nèi)側的外導向輪)上產(chǎn)生相對較高的負載力，這會令人不期望地導致導向輪過早磨損。
[0005]鑒于上述情況，可以看出，該行業(yè)需要對現(xiàn)有單軌轉向架的整體功能進行改進和特別是當單軌車行駛在單軌軌道的彎曲部分上時使導向輪所經(jīng)受的負載更佳地分布和減小的改進的單軌轉向架。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)第一廣義方面，本發(fā)明提供了一種用于連接在單軌轉向架框架和單軌車之間的牽引控制組件。所述牽引控制組件包括樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構的第一牽引桿和樞轉地連接到第二鐘形曲柄機構的第二牽引桿。所述第一牽引桿和所述第二牽引桿能夠吸收施加到所述單軌轉向架上的牽引力。所述牽引控制組件還包括將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的橫桿和將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的轉向輔助裝置。在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置使所述牽引控制組件在所述單軌轉向架上加入剪力，以促進所述單軌轉向架和所述單軌車之間的旋轉運動。
[0007]根據(jù)第二廣義方面，本發(fā)明提供了一種用于將單軌車支撐在單軌軌道上的單軌轉向架組件。所述單軌轉向架組件包括單軌轉向架體，所述單軌轉向架體包括框架、至少一個承載輪、在所述框架的第一側上的第一導向輪、在所述框架的第二側上的第二導向輪和在所述框架的第一側上的第一穩(wěn)定輪。所述單軌轉向架組件還包括樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構的第一牽引桿和樞轉地連接到第二鐘形曲柄機構的第二牽引桿。所述第一牽引桿和所述第二牽引桿能夠吸收施加到所述單軌轉向架上的牽引力。所述單軌轉向架組件還包括將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的橫桿和將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連的轉向輔助裝置。在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置使所述牽引控制組件在所述單軌轉向架上加入剪力，以促進所述單軌轉向架和所述單軌車之間的旋轉運動。
[0008]根據(jù)第三廣義方面，本發(fā)明提供了一種操作轉向輔助裝置的方法，所述轉向輔助裝置是支撐單軌車的單軌轉向架的一部分。所述轉向輔助裝置樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構，所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構通過第一和第二牽引桿將所述單軌轉向架連接到所述單軌車。所述方法包括:在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置在所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上施加力矩，以使所述第一和第二牽引桿加入剪力用于抵消由懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生的剪力；以及在所述單軌轉向架在單軌軌道的直線部分上行進期間，所述轉向輔助裝置與所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構成直線，以便沒有力矩施加在所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上。
[0009]本領域普通技術人員在閱讀下面對本發(fā)明具體實施例的描述以及附圖之后可以明白本發(fā)明的上述及其它方面和特征。也容易理解的是，本發(fā)明可以應用到具有單軸轉向架的其它技術，包括但不限于鐵路車輛、電車、沒有導向輪的輪式車、汽車上的應用，等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]在附圖中:
[0011]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一非限制性實施例的用于支撐虛線所示的單軌車的兩個單軸轉向架的側視圖；
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的非限制性實施例的具有轉向輔助裝置的牽引控制組件的前透視圖；
[0013]圖3示出附接到單軸轉向架的圖2所示牽引控制組件的后透視圖；
[0014]圖4示出附接到單軸轉向架的圖3所示牽引控制組件的俯視圖；
[0015]圖5示出在以虛線示出單軌車車體的一部分的情況下附接到單軸轉向架的圖3所示牽引控制組件的俯視圖，其中單軌轉向架在單軌軌道的直線部分上行進；
[0016]圖6示出在以虛線示出單軌車車體的一部分的情況下附接到單軸轉向架的圖3所示牽引控制組件的俯視圖，其中單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進；
[0017]圖7A示出圖6所示的其中一個鐘形曲柄機構的放大圖；和
[0018]圖7B示出圖6所示的另一個鐘形曲柄機構的放大圖。
[0019]本領域普通技術人員在閱讀下面結合附圖對本發(fā)明具體實施例的描述之后可以明白本發(fā)明的其它方面和特征?！揪唧w實施方式】
[0020]參照附圖，特別是圖1，示出了在單軌軌道16上行駛的單軌車組件10的非限制性實例。單軌車組件10包括單軌車12和可操作用于將單軌車12支撐在單軌軌道16上的兩個單軸轉向架14。如下面更詳細地描述，根據(jù)本發(fā)明的單軸轉向架14的每一個均包括具有轉向輔助裝置42的牽引控制組件40。牽引控制組件40提供了能夠幫助管理縱向牽引力的結構，并且轉向助力裝置42通過在單軌轉向架14上加入剪力來抵消由二次懸掛系統(tǒng)施加在轉向架的剪力而幫助管理施加在導向輪32上的負載力。如在下面更詳細地說明，轉向輔助裝置42因而有助于使在單軌轉向架14在單軌軌道16的彎曲部分上行進期間施加到導向輪32上的負載力減小和更均勻地分布。
[0021]將在本文中描述和說明的牽引控制組件40還包括有助于減少每個單軸轉向架14相對于單軌車12的俯仰運動的俯仰控制機構。俯仰控制機構是可選部件，在2009年10月19日提交的共同未決的PCT專利申請PCT/CA2009/001487中對其進行了更詳細地說明。
[0022]雖然圖1所示的單軌車12是客車，然而應該認識到，在可選實施例中，單軌車12也可以是貨運車或任何其它類型的單軌車。除了其它可能性之外，本文描述的單軸轉向架14可以與如客車或貨運車等任何這樣的軌道車一起使用。
[0023]如在圖3中最佳地示出，單軌軌道16包括基本上水平的工作表面18和兩個側面20。單軌軌道16可沿基于地面的導軌被定位，或可以支撐在地面上的高架結構上，例如在高架運輸系統(tǒng)的情況下。
[0024]牽引控制組件40
[0025]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明非限制性實例的牽引控制組件40的透視圖。為了便于理解，圖2所示的牽引控制組件40以不附接到轉向架上的狀態(tài)示出，使得可以清楚地看出牽引控制組件40的每個部件。
[0026]如將在下面更詳細地描述，本發(fā)明的牽引控制組件40包括第一和第二牽引桿62a、62b (上部牽引桿)、橫桿72和轉向輔助裝置42，這些部件經(jīng)由第一和第二鐘形曲柄機構74a和74b連接在一起。在所示實施例中，牽引控制組件40還包括可選的第三和第四牽引桿62c、62d(下部牽引桿)以及俯仰控制連桿構件68和70。下面將對這些可選部件進行更詳細地描述。
[0027]鐘形曲柄機構74a和74b的每一個包括第一臂46、第二臂48和位于第一臂46和第二臂48的交界處的中心樞轉點45。如圖4中最佳地示出，鐘形曲柄機構74a、74b中每一個的第一臂46和第二臂48形成近似“L”形構件。在本實施例中，橫桿72樞轉地附接至第二臂48的端部，并且轉向輔助裝置42樞轉地附接至第一臂46的端部。此外，牽引桿62a、62b在中心樞轉點45和轉向輔助裝置42之間的位置處樞轉地附接至第一臂46。鐘形曲柄機構74a、74b的這兩個臂46和48始終相對于彼此保持為相同的構造。
[0028]牽引桿62a、62b與鐘形曲柄機構74a和74b以及橫桿72相組合提供了從轉向架14向車體12傳遞牽引力和制動力的牽引組件。橫桿72使得能夠約束牽引運動，同時允許單軸轉向架14相對于單軌車12的自由偏航旋轉。因此，牽引控制組件40為乘客室提供了噪聲和振動隔離，同時保持穩(wěn)固的導向輪胎對準和調節(jié)。牽引控制組件40允許每個牽引約束的剛度和阻尼特性被單獨地選擇和限定，使得本領域技術人員能夠實現(xiàn)所需的操作參數(shù)。[0029]鐘形曲柄機構74a、74b的中心樞轉點45適于將鐘形曲柄機構74a和74b樞轉地連接到單軌車12或單軌轉向架14中的一個上。在圖3-6所示的實施例中，鐘形曲柄機構74a和74b的中心樞轉點45適于經(jīng)由例如中間枕塊連接到單軌車車體(未示出)。枕塊可以各種不同方式附接到單軌車12的框架。例如，枕塊可以通過回彈性襯套附接在俯仰控制連桿構件68和70的頂部和底部。這些枕塊允許鐘形曲柄機構74a、74b相對于單軌車12自由地樞轉，同時在單軌轉向架14和單軌車12之間傳遞縱向牽弓丨力。由來自橫桿72的牽引力所產(chǎn)生的合成側向力也轉移到單軌車12。
[0030]在鐘形曲柄機構74a、74b連接到單軌車12的框架上的實施例中，牽引桿62a、62b樞轉地連接到單軌轉向架14，如圖3-6所示。定位在牽引桿62a-62b的端部的是用于將牽引控制組件40連接到單軌轉向架14的樞轉端63。牽引桿62a、62b可以通過允許牽引桿62a、62b相對于轉向架14的本體部分22樞轉的任何合適的附接機構附接到轉向架14的本體部分22上。例如，牽引桿62a和牽引桿62b可以通過球形球窩接頭(根據(jù)特定應用的期望特性用來建立俯仰剛度、阻尼和縱向牽引剛度和阻尼的期望組合的回彈性或滑動的球窩接頭)附接到單軌轉向架14。
[0031]因此，牽引控制組件40適于互連在單軌車12和單軌轉向架14之間，以便在軌道的彎曲部分上行進期間能夠提供牽引約束和減小導向輪32受到的負載。
[0032]在將不在本文進行描述的替代實施例中，牽引控制組件40可以相反的方式連接在單軌轉向架14和單軌車12之間，這時鐘形曲柄機構74a、74b樞轉地附接到單軌轉向架14上，并且牽引桿62a、62b的端部均連接到單軌車12的框架上。
[0033]俯仰控制機構50
[0034]雖然對于本發(fā)明可選，但是圖中示出的牽引控制組件40還包括具有兩個俯仰控制連桿構件68和70的俯仰控制機構，在圖2和圖3中最佳地示出。俯仰控制連桿構件68和70樞轉地連接到將牽引控制組件40與單軌車相連的枕塊。俯仰控制連桿構件68和70沿著它們的縱向軸線分別與第一和第二鐘形曲柄機構74a、74b的旋轉一起旋轉。俯仰控制連桿構件68和70在使用時基本上垂直于第一和第二牽引桿62a、62b并且被定位成平行于單軌軌道的側面20。在它們的另一端，俯仰控制連桿構件68和70樞轉地連接到第三和第四牽引桿62c、62d上，而第三和第四牽引桿62c、62d又連接到單軌轉向架14上。
[0035]俯仰控制連桿構件68、70可以均被視為與第一和第二牽引桿62a、62b (上部牽引桿)以及第三和第四牽引桿62c、62d(下部牽引桿)相組合來控制單軌轉向架14的俯仰運動的扭桿。俯仰控制連桿構件68、70被定位成使得在使用時它們的縱向軸線基本上垂直于單軌軌道16的工作表面18。因此，俯仰控制連桿構件68、70相對于單軌軌道16的工作表面18具有基本豎直的取向。俯仰控制連桿構件68和70與下部牽引桿62c、62d —起提供俯仰穩(wěn)定力。
[0036]更具體地說，牽引桿62c、62d是與俯仰控制連桿構件68、70相組合來提供俯仰穩(wěn)定性以防止單軌轉向架14相對于單軌車12俯仰的俯仰穩(wěn)定桿。俯仰控制連桿構件68、70與下部牽引桿62c、62d的組合使得轉向架俯仰能夠被調節(jié)和穩(wěn)定。正是下部俯仰牽引桿62c、62d的調節(jié)提供了轉向架框架和導向輪胎的俯仰對準。
[0037]可以利用俯仰控制連桿構件68或70的其中僅僅一個與其相應的下部牽引桿62c、62d相組合來實現(xiàn)俯仰控制功能。本領域技術人員將認識到，通過包括兩個俯仰控制連桿構件68和70使得有冗余的俯仰控制連桿構件，即使在牽引桿62a、62b、62c或62d中的任一個發(fā)生單一故障的情況下也將有可能保持牽引和俯仰控制。
[0038]俯仰控制機構50的進一步討論被提供在2009年10月19日提交的共同未決的PCT專利申請PCT/CA2009/001487中，并因此在本文中將不再進一步詳細地描述?？梢岳斫獾氖牵稍诓恍枰鲜龈┭隹刂茩C構的情況下來提供將在下面進一步詳細地描述的牽引控制組件40的功能。
[0039]單軌轉向架14的描述
[0040]下文將描述可與本發(fā)明的牽引控制組件40相連的單軸單軌轉向架14的非限制性實例。形成附圖中示出的單軌轉向架14的各種部件的形狀和比例純粹用于說明的目的，應視為是非限制性的。本領域技術人員可以作出為使部件更寬、更長或更薄的形式的差異構造，以使轉向架執(zhí)行在系統(tǒng)被設計的操作環(huán)境中。在某些地方，由于取向不同，某些附圖標記可能在某些附圖中無法發(fā)現(xiàn)。
[0041]參考圖3，單軌轉向架14包括具有第一側部24和第二側部26的本體部分22，第一側部24和第二側部26經(jīng)由前連接部分28(外側)和后連接部分29 (內(nèi)側)連接在一起。除了其它可能的材料之外，單軸轉向架14的本體部分22可以由鋼或鋼合金制成。應該認識到，單軸轉向架14可以由各種不同的材料制成，只要該材料為預期應用提供期望的強度和剛度特性即可。
[0042]當單軸轉向架14被定位在單軌軌道16上時，前連接部分28和后連接部分29在單軌軌道16的工作表面18的上方延伸。此外，第一側部24和第二側部26被定位成使得它們與單軌軌道16的兩個側面20的相應一個相鄰。在所示實施例中，前連接部分28和后連接部分29都呈矩形形狀的梁的形式。然而，應該認識到，前連接部分28和后連接部分29可以具有適于將單軸轉向架14的第一側部24和第二側部26連接在一起的任意形狀、尺寸和構造。此外，當單軸轉向架14附接到單軌車12時，前連接部分28和后連接部分29并非必須需要面向前或面向后。相反，前連接部分28和后連接部分29可以被定位在行進的任一方向上。
[0043]圖3-6中所示的單軸單軌轉向架14可操作成用于支撐一個或多個承載輪30和四個導向輪32，導向輪32包括外側導向輪對和內(nèi)側導向輪對。如本文所用，術語“內(nèi)側”是指單軌轉向架14靠近單軌車車體12的中央的側，而術語“外側”是指單軌轉向架14靠近單軌車車體12的端部的側。此外，本體部分22可操作用于支撐兩個穩(wěn)定輪36。在所示實施例中，穩(wěn)定輪36被定位在單軸轉向架14的“內(nèi)側”導向輪對32的下方，并與其同軸。然而，應該認識到，穩(wěn)定輪36也可定位在“外側”導向輪32的下方，或內(nèi)側導向輪和外側導向輪之間的任何位置處，而不偏離本發(fā)明的精神。在未示出的可選實施例中，另外的穩(wěn)定輪可定位在每個導向輪32的下方，使得單軌轉向架14包括四個穩(wěn)定輪36。
[0044]承載輪30、導向輪32和穩(wěn)定輪36 —般由橡膠制成；然而，它們也可以是充氣輪胎、半充氣輪胎、實心橡膠輪胎、塑料輪胎、金屬輪或本領域中已知的其它任何類型的輪胎或車輪。
[0045]如圖3-6所示，牽引控制組件40的牽引桿62a、62b略高于該對內(nèi)側導向輪32地連接到單軌轉向架14，并且牽引桿62c、62d略高于穩(wěn)定輪36地連接到單軌轉向架14。必須注意的是，牽引桿并不總是必須位于導向輪和穩(wěn)定輪的上方。只要上部牽引桿62a、62b被豎直地移置成位于下部牽引桿62c、62d的上方以提供俯仰功能(在包括俯仰控制機構的情況下)，牽引桿與導向輪和/或穩(wěn)定輪的任何相對定位被允許并且應該被視為是所公開的發(fā)明的一部分。
[0046]牽引桿62a、62b附接到單軌轉向架14，使得它們的縱軸線被定位成基本上平行于單軌軌道16的工作表面18。此外，牽引桿62a、62b被定位成使得它們偏移到單軌軌道16的工作表面18的兩側并且被定位在與單軌軌道16的工作表面18大致相同的平面上。通過使上部牽引桿62a、62b與工作表面18共面，轉向架框架的俯仰力矩被最小化。更具體地說，如果被安裝在工作表面18的水平面上，則這兩個牽引桿62a、62b承受多數(shù)牽引力，使得兩個下部牽引桿62c、62d(在它們被提供的情況下)簡單地協(xié)同第一和第二俯仰控制連桿構件68和70提供俯仰穩(wěn)定性。此外，通過將上部牽引桿62a、62b設置在工作表面18的兩偵U，上部牽引桿62a、62b不會延伸到單軌車輛的乘客室中。
[0047]如上所述，牽引桿62a、62b適合于吸收由單軌車組件10產(chǎn)生的牽引力。該牽引力也由橫桿72吸收，這有助于通過鐘形曲柄機構74a、74b將這些力傳遞給牽引桿62a、62b。
[0048]鐘形曲柄機構74a、74b幫助牽引桿62a、62b吸收牽引負載，并將牽引負載傳遞到單軌軌道包絡線外。更具體地說，通過使牽引力到達單軌軌道16的每側，牽引桿62a、62b可以被定位在單軌軌道工作表面18的高度處。這減小了由牽引力產(chǎn)生的俯仰力矩，使得多數(shù)牽引力被上部牽引桿62a、62b吸收。因此，牽引桿62c、62d(當被包括作為牽引控制組件40的一部分時)不需要吸收任何牽引力，而是用于穩(wěn)定任何剩余的俯仰力矩。
[0049]在上部牽引桿62a、62b未定位在與工作表面18基本上相同的平面內(nèi)的情況下，一些牽引力被傳遞給下部牽引桿62c、62d。更具體地說，當牽引桿62a、62b與單軌軌道16的工作表面18未對準時,牽引力和俯仰對準之間存在逐步的相互影響。
[0050]在所示實施例中，牽引桿62a、62b是實心的骨頭形桿，具有能夠處理所產(chǎn)生的牽引力的合適的厚度和材料強度。每個牽引桿62a、62b可以具有任何形狀、尺寸和構造，只要它們能滿足其預定的功能即可。此外，上部牽引桿62a、62b不同于下部牽引桿62c、62d是可能的，使得下部牽引桿62c、62d可以具有比牽引桿62a和62b更輕型的材料。
[0051]可以基于牽引控制組件40的所需特性來選擇牽引桿62a、62b中的每一個的設計和材料特性。例如，選擇牽引桿62a-62b、鐘形曲柄機構74a、74b和橫桿72的剛度(其可以基于材料特性或設計)提供了獨立地選擇轉向架牽引(縱向)剛度和俯仰剛度的能力。
[0052]可以分別選擇牽引桿62a_62b、橫桿72和鐘形曲柄機構74a、74b中單獨每個的材料和設計，以定制牽引控制組件40的處理。更具體地說，可以獨立地選擇牽引桿62a、62b、鐘形曲柄機構74a、74b的剛度和橫桿72的剛度，以定制牽引控制組件40的功能。橫桿72可以是在每個連接端具有回彈性鐘形曲柄機構74a、74b以減小噪音和振動并防止單軌轉向架14和單軌車12的框架之間動態(tài)相互影響的剛性橫桿72。
[0053]通過定制轉向架14相對于單軌車車體12的俯仰剛度和縱向剛度，傳遞到單軌車車體12的共振和振動以及不期望的噪聲，和/或不期望的導向輪胎磨損可以被最小化。
[0054]如圖1所示，牽引控制組件40通常設置在單軌轉向架14的內(nèi)側。然而，牽引控制組件40可同樣安裝到單軌轉向架14的“外側”，而不損害它的功能。
[0055]轉向輔助裝置42
[0056]下面將參考圖5至圖7B更詳細地描述在許多附圖中示出的轉向輔助裝置42。如上所述，轉向輔助裝置42可操作用于促進單軌轉向架14和單軌車12之間的旋轉運動，使得當單軌轉向架14在軌道的彎曲部分上行進時單軌轉向架14能夠更好地維持其與單軌軌道16的對準。通過保持與單軌軌道16良好對準，避免了導向輪32中單個導向輪上的負載增大。
[0057]雖然在所有的圖中未示出，但是單軌轉向架14和單軌車12之間包含有二次懸掛裝置(除其它可能性之外，它可以是一組安全氣囊)。雖然這種二次懸掛裝置使得有價值地懸掛單軌車12，但是當單軌轉向架14在單軌軌道16的彎曲部分上行進時這種二次懸掛裝置還將剪切載荷施加到單軌轉向架14上，這在單軌轉向架14和單軌車12之間產(chǎn)生了增大的旋轉剛度。這種增大的旋轉剛度可防止單軌轉向架14將自身與單軌軌道16完全對準。因此，為了減小這種旋轉剛度，本發(fā)明的轉向輔助裝置42可操作用于將與二次懸掛裝置所施加的剪力抵消的剪力施加到單軌轉向架。這有助于減小旋轉剛度和促進轉向架14和單軌車12之間的旋轉運動，從而使單軌轉向架14保持與單軌軌道16更好地對準。
[0058]根據(jù)非限制性實施例，根據(jù)本發(fā)明的轉向輔助裝置42是不需要輸入能量或指令而起作用的一種被動裝置。轉向輔助裝置42不被主動驅動，而是由于施加到轉向輔助裝置42所附接的鐘形曲柄機構74a、74b上的不同力而起作用。在可選的非限制性實施例中，轉向輔助裝置42可以是主動部件。
[0059]實際情況的下列非限制性實例有助于說明這一動態(tài)。讓我們假設，單軌轉向架14在單軌軌道16的具有46m彎曲半徑的彎曲部分上行進。為了使單軌轉向架14將自身與單軌軌道16正確地對準，需要轉向架關于車體旋轉約lOOmrads。然而，當轉向輔助裝置42不存在時，由二次懸掛裝置施加到單軌轉向架14的剪力增大了單軌轉向架14和單軌車12之間的旋轉剛度，使得轉向架關于車體的旋轉只有約80mrads。這導致單軌轉向架14和單軌軌道16之間約20mrads的錯位，這使單軌轉向架14的外側的內(nèi)導向輪32被壓緊在單軌軌道16的側面上，從而導致不希望的額外負載被施加到外側的內(nèi)導向輪32上。更具體地說，該旋轉剛度意味著額外的力被施加到轉向架14的斜對角車輪上，即施加到外側的內(nèi)導向輪32和內(nèi)側的外導向輪32上。同樣，該旋轉剛度導致負載從其它兩個導向輪移除。當在彎道中對法向加速度起作用的橫向力被疊加時，另外的努力導致每個轉向架的一個負載輪32即外側的內(nèi)導向輪32特別超載。
[0060]因此，為了幫助減小一些外側導向輪上的這種額外負載，本發(fā)明的牽引控制組件40包括轉向輔助裝置42。轉向輔助裝置42將與二次懸掛裝置所施加的剪力抵消的剪力施加到單軌轉向架14，從而減小了單軌轉向架14和單軌車12之間的旋轉剛度并促進這兩個部件之間的旋轉運動。這使得當在單軌軌道16的彎曲部分上行進時單軌轉向架14能夠與單軌軌道16保持更好的對準，這繼而減小了一些外側導向輪32上的負載。
[0061]現(xiàn)在將更詳細地說明轉向輔助裝置42將這些剪力施加到單軌轉向架14上的方式。圖5所示為連接在單軌轉向架14和單軌車12之間的牽引控制組件40，其中單軌車12以虛線示出。轉向輔助裝置42被顯示為將鐘形曲柄機構74a、74b的兩個臂46互連。在單軌轉向架14在單軌軌道16的直線部分上行進的情況下，如圖5所示，轉向輔助裝置42的縱軸線大致平行于橫桿72。
[0062]當被定位在兩個臂46之間時，轉向輔助裝置42處于壓縮下，使得其施加向外的力到鐘形曲柄機構74a、74b上。這些向外的力與轉向輔助裝置42的縱軸線對準。在圖5所示的非限制性實例中，轉向輔助裝置42為液壓缸的形式。然而，轉向輔助裝置42可以是能夠處于壓縮地安裝在兩個鐘形曲柄機構74a、74b之間的任何其它裝置。例如，除了其它可能裝置之外，轉向輔助裝置42還可以是機械式螺旋彈簧汽缸或氣壓缸。
[0063]根據(jù)非限制性實例，轉向輔助裝置42的液壓缸可包括缸活塞、活塞桿和作為行業(yè)中標準部件的密封件。至少缸體部分可以由具有ST52.3的鋼牌號的鋼材料制成，并且液壓流體可以是符合MIL-PRF-83282的任何液壓油。此外，該液壓缸可被設計為在_30至75°C的溫度范圍和高達2500PSI的壓力范圍內(nèi)操作。通常，根據(jù)本發(fā)明的轉向輔助裝置42的液壓缸包括氣閥和排放適配器。將液壓缸連接到鐘形曲柄機構的連接器端可以是適于將液壓缸樞轉地連接到鐘形曲柄機構的任何類型的連接器端。應該理解的是，用于轉向輔助裝置42的液壓缸的上述值和實例是為了說明的目的而被嚴格地給出，并且不應該用來限制本發(fā)明的范圍。轉向輔助裝置42的其它實施例和規(guī)格可能取決于其特定的應用，并且本領域技術人員將理解如何選擇適當?shù)霓D向輔助裝置42來實現(xiàn)本文所述的功能。
[0064]根據(jù)非限制性的實例，轉向輔助裝置42在壓縮前可具有約IlOOmm的自由長度。在40N/mm的壓縮下，自由長度被壓縮約400mm,以便連接在鐘形曲柄機構74a、74b的兩個臂46之間。因此，當轉向輔助裝置42位于兩個鐘形曲柄機構74a、74b的臂48之間時，它具有約700mm的壓縮長度。在這種壓縮下，轉向輔助裝置42提供16KN的向外負載。應該理解的是，這些值是為了說明的目的而被嚴格地給出，根據(jù)本發(fā)明的轉向輔助裝置42不限于這些值。
[0065]因為當轉向輔助裝置42安裝在兩個鐘形曲柄機構74a、74b之間時處于壓縮下，所以轉向輔助裝置42施加與其縱軸線平行和對準的向外負載。當在單軌軌道16的直線部分上行進時，轉向輔助裝置42的縱軸線基本上與兩個鐘形曲柄機構74a、74b的中心樞轉點45對準。由于這種對準，由轉向輔助裝置42施加到鐘形曲柄機構74a、74b的負載不在鐘形曲柄機構74a、74b上產(chǎn)生任何力矩。因此，當單軌轉向架14在單軌軌道16的直線部分上行進時，由于轉向輔助裝置42使得沒有剪力施加到單軌轉向架14上。
[0066]現(xiàn)在讓我們考慮當單軌轉向架14在單軌軌道16的彎曲部分上行進時作用于單軌轉向架14上的力，如圖6所示。再一次，牽引控制組件40連同轉向輔助裝置42被顯示為連接在單軌轉向架14和單軌車12之間，其中單軌車12以虛線示出。在該非限制性實例中，單軌車12和單軌轉向架14在單軌軌道16的向左側彎曲Θ曲率半徑的部分上行進。為了舉例，讓我們假定所顯示的轉向架14是在朝向頁面的右側的方向上行進的后轉向架。因此，單軌軌道16的彎曲部分是左手彎道。
[0067]如上所述，當在單軌軌道16的彎曲部分上行進時，對于單軌車12和單軌轉向架14而言理想的是它們之間具有相對低的旋轉剛度，使得單軌轉向架14可容易地相對于單軌車12樞轉。采用這種方式，單軌車12可以相對于單軌轉向架14處于一角度處(使得它可以跨越在位于彎曲軌道的不同位置處的兩個單軌轉向架14之間)，而支撐單軌車12的單軌轉向架14可與單軌軌道16保持基本上對準。這顯示在圖6中，其中單軌車12相對于單軌轉向架14以Θ的角度樞轉。
[0068]當單軌轉向架14在單軌軌道的向左側彎曲的部分上行進時，如圖6所示，二次懸掛裝置施加由箭頭90表示的剪力到單軌轉向架14，這往往使單軌轉向架圍繞其重心(CoG)在逆時針方向上旋轉。該剪力90增大了單軌車12和單軌轉向架14之間的旋轉剛度，這將導致單軌轉向架14跟隨單軌車12進行旋轉運動。這阻礙了單軌轉向架的與單軌軌道保持對準的能力。
[0069]因此，根據(jù)本發(fā)明的轉向輔助裝置42產(chǎn)生由箭頭92表示的剪力來施加到單軌轉向架14上，以抵消由二次懸掛裝置施加的剪力90。該抵消剪力92減小了單軌車12和單軌轉向架14之間的旋轉剛度，從而有利于單軌車12和單軌轉向架14之間的旋轉運動，使得單軌轉向架14能夠與單軌軌道16保持更好的對準。
[0070]導向輪32將單軌轉向架14定位在彎道中。如果單軌轉向架14和單軌車12之間的旋轉可以忽略不計，則外側的內(nèi)導向輪不會過載。然而，二次懸掛裝置導致單軌轉向架14的旋轉剛度增大，這減少了單軌轉向架14在彎道中時相對于單軌車12的旋轉。單軌轉向架14從而必須抵抗由導向輪32所產(chǎn)生的旋轉力矩。轉向輔助裝置42抵消來自二次懸掛裝置的剪力矩，從而提高了單軌轉向架相對于單軌車12旋轉的能力。
[0071]由于由轉向輔助裝置42施加到鐘形曲柄機構74a、74b的力矩使得剪力92被施加到單軌轉向架14。更具體地說，隨著單軌車12相對于單軌轉向架14樞轉，鐘形曲柄機構74a,74b繞它們的中心樞轉點45樞轉。在單軌車12相對于單軌轉向架14逆時針樞轉的情況下，如圖6所示，這導致鐘形曲柄機構74a、74b也在逆時針方向上樞轉。由于鐘形曲柄機構74a、74b的這一逆時針旋轉，由轉向輔助裝置42施加到鐘形曲柄機構74a、74b上的力不再與中心樞轉點45對準。因此，由箭頭F1、F1’表示的這些力在鐘形曲柄機構74a、74b上產(chǎn)生趨于進一步在 逆時針方向上推動鐘形曲柄機構74a、74b的力矩。
[0072]隨著鐘形曲柄機構74a、74b在逆時針方向上旋轉，鐘形曲柄機構74a、74b的臂46的端部之間的直線距離擴大，從而使轉向輔助裝置42擴張。由于轉向輔助裝置42擴張，其壓縮水平降低并且其施加在臂46上的力也減小。在單軌轉向架14在具有Θ曲率半徑的左側彎道上行進的情況下，轉向輔助裝置擴張，其中它提供了與在其壓縮形式下施加的力相比減小的向外的力。該力現(xiàn)在偏離鐘形曲柄機構74a、74b的中心樞轉點45的事實產(chǎn)生施加到鐘形曲柄機構74a、74b上的力矩。
[0073]圖7A、7B所示為鐘形曲柄機構74a、74b的放大圖，示出了由轉向輔助裝置42施加到這些鐘形曲柄機構74a、74b上的力。施加到鐘形曲柄機構74a、74b上的力矩可以通過力(匕或匕’)乘以杠桿臂(rl)來計算，杠桿臂是力矢量與中心樞轉點45之間的垂直距離。因此，可以使用公式:M = F1^r1來計算力矩。
[0074]再參考圖6，可以看出，被施加到鐘形曲柄機構74a、74b中每一個上的這一逆時針力矩產(chǎn)生施加到牽引桿62a、62b中每一個上的力。更具體地說,鐘形曲柄機構74b在逆時針方向上的旋轉使牽引桿62b被拉動，同時鐘形曲柄機構74a在逆時針方向上的旋轉使牽引桿62a被推動。牽引桿62a、62b的這一拉和推產(chǎn)生剪力92施加到單軌轉向架14上，這使單軌轉向架14在順時針方向上圍繞其重心(CoG)旋轉。該剪力92抵消由二次懸掛裝置施加在單軌轉向架14上的剪力90，從而促進單軌轉向架14和單軌車12之間的旋轉運動，并且使單軌轉向架14與單軌軌道16保持更好地對準。單軌轉向架14與單軌軌道16對準得更好，導向輪32之間的負載分布就更好。此外，如果單軌轉向架14與單軌軌道16很好地對準，則避免過多的額外負載施加在外側的內(nèi)導向輪上。
[0075]通過調整轉向輔助裝置42的不同參數(shù)，可調節(jié)施加到單軌轉向架14上的剪力92。例如，通過改變鐘形曲柄機構74a、74b的臂46的長度，或者通過調節(jié)由轉向輔助裝置42所施加的剛性或負載，可以改變施加到單軌轉向架14上的剪力92的大小。因此，本領域技術人員已知的是，調節(jié)轉向輔助裝置42以便達到足以與二次懸掛裝置施加的任何剪力90抵消的所需剪力92。
[0076]應該理解的是，本發(fā)明的轉向輔助裝置42的功能是被動的，這意味著它在沒有主動控制系統(tǒng)的情況下工作。轉向輔助裝置42通過響應作用在單軌轉向架14上的力的變化而工作。由于轉向輔助裝置42而施加到單軌轉向架14上的剪力取決于單軌軌道16的曲率半徑發(fā)生改變。此外，本發(fā)明的轉向輔助裝置42與轉向輔助裝置42相對于單軌轉向架14的內(nèi)側或外側的位置無關地工作。轉向輔助裝置42也與單軌轉向架14向前或向后的運動無關地工作。這使得本發(fā)明的轉向輔助裝置42既簡單又通用。
[0077]盡管已經(jīng)參考某些優(yōu)選實施例非常具體地描述了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明精神的情況下可以進行改變和改進。因此，本發(fā)明的范圍只受所附權利要求書及其等同物的限制。
【權利要求】
1.一種牽引控制組件，用于連接在單軌轉向架框架和單軌車之間，所述牽引控制組件包括: a)第一牽引桿，其樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構； b)第二牽引桿，其樞轉地連接到第二鐘形曲柄機構，所述第一牽引桿和所述第二牽引桿能夠吸收施加到所述單軌轉向架上的牽引力； c)橫桿，其將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連；和 d)轉向輔助裝置，其將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連，在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置使所述牽引控制組件施加剪力到所述單軌轉向架，以促進所述單軌轉向架和所述單軌車之間的旋轉運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的牽引控制組件，其中，所述轉向輔助裝置是被動轉向輔助裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的牽引控制組件，其中，所述轉向輔助裝置是主動轉向輔助裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的牽引控制組件，其中，所述第一牽引桿和所述第二牽引桿還樞轉地連接到所述單軌轉向架和所述單軌車中的一個上。
5.根據(jù)權利要求1所述的牽引控制組件，其中，在所述單軌轉向架在單軌軌道的直線部分上行進期間，所述轉向輔助裝置被定位成基本上平行于所述橫桿。
6.根據(jù)權利要求4所述的 牽引控制組件，其中，在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置產(chǎn)生施加在第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩。
7.根據(jù)權利要求5所述的牽引控制組件，其中，所述轉向輔助裝置沿長度擴張以產(chǎn)生所述施加在第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩。
8.根據(jù)權利要求5所述的牽引控制組件，其中，所述施加在第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩使所述第一牽引桿和所述第二牽引桿在所述單軌轉向架上加入剪力，以抵消由設置在所述單軌轉向架和所述單軌車之間的二次懸掛系統(tǒng)施加的剪力。
9.根據(jù)權利要求1所述的牽引控制組件，其中，所述轉向輔助裝置包括螺旋彈簧、液壓缸和氣壓缸中的一種。
10.根據(jù)權利要求1所述的牽引控制組件，還包括俯仰控制機構，所述俯仰控制機構包括: a)第三牽引桿；和 b)連桿構件，其包括第一端和第二端； 其中，所述連桿構件的第一端樞轉地連接到所述第一鐘形曲柄機構，并且所述連桿構件的第二端樞轉地連接到所述第三牽引桿。
11.根據(jù)權利要求10所述的牽引控制組件，其中，所述連桿構件被定位成基本上垂直于所述第一牽引桿和所述第三牽引桿。
12.—種單軌轉向架組件，用于將單軌車支撐在單軌軌道上，所述單軌轉向架組件包括: a)單軌轉向架體，其包括框架、至少一個承載輪、在所述框架的第一側上的第一導向輪、在所述框架的第二側上的第二導向輪和在所述框架的第一側上的第一穩(wěn)定輪；b)第一牽引桿，其樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構； c)第二牽引桿，其樞轉地連接到第二鐘形曲柄機構，所述第一牽引桿和所述第二牽引桿能夠吸收施加到所述單軌轉向架上的牽引力； d)橫桿，其將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連；和 e)轉向輔助裝置，其將所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構互連，在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置使所述牽引控制組件在所述單軌轉向架上加入剪力，以促進所述單軌轉向架和所述單軌車之間的旋轉運動。
13.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，其中，所述轉向輔助裝置是被動轉向輔助裝置。
14.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，其中，所述轉向輔助裝置是主動轉向輔助裝置。
15.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，其中，所述第一牽引桿和所述第二牽引桿還樞轉地連接到所述單軌轉向架和所述單軌車中的一個上。
16.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，其中，在所述單軌轉向架在單軌軌道的直線部分上行進期間，所述轉向輔助裝置被定位成基本上平行于所述橫桿。
17.根據(jù)權利要求15所述的單軌轉向架組件，其中，在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置產(chǎn)生施加在第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩。
18.根據(jù)權利要求17所述的單軌轉向架組件，其中，所述轉向輔助裝置沿長度擴張以產(chǎn)生所述施加在第一鐘形曲柄 機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩。
19.根據(jù)權利要求18所述的單軌轉向架組件，其中，所述施加在第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上的力矩使所述第一牽引桿和所述第二牽引桿在所述單軌轉向架上加入剪力，所述剪力抵消由設置在所述單軌轉向架和所述單軌車之間的二次懸掛系統(tǒng)施加的剪力。
20.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，其中，所述轉向輔助裝置包括螺旋彈簧、液壓缸和氣壓缸中的一種。
21.根據(jù)權利要求12所述的單軌轉向架組件，還包括俯仰控制機構，所述俯仰控制機構包括: a)第三牽引桿；和 b)連桿構件，其包括第一端和第二端； 其中，所述連桿構件的第一端樞轉地連接到所述第一鐘形曲柄機構，并且所述連桿構件的第二端樞轉地連接到所述第三牽引桿。
22.根據(jù)權利要求21所述的單軌轉向架組件，其中，所述連桿構件被定位成基本上垂直于所述第一牽引桿和所述第三牽引桿。
23.一種操作轉向輔助裝置的方法，所述轉向輔助裝置是支撐單軌車的單軌轉向架的一部分，所述轉向輔助裝置樞轉地連接到第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構，所述第一鐘形曲柄機構和所述第二鐘形曲柄機構通過第一和第二牽引桿將所述單軌轉向架連接到所述單軌車，所述方法包括: i)在所述單軌轉向架在單軌軌道的彎曲部分上行進期間，所述轉向輔助裝置在所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構上施加力矩，以使所述第一和第二牽引桿加入剪力用于抵消由懸掛系統(tǒng)產(chǎn)生的剪力； ? )在所述單軌轉向架在單軌軌道的直線部分上行進期間，所述轉向輔助裝置與所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄機構成直線，以便沒有力矩施加在所述第一鐘形曲柄機構和第二鐘形曲柄 機構上。
【文檔編號】B61B13/04GK103889811SQ201180074428
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2011年11月30日 優(yōu)先權日:2011年11月30日
【發(fā)明者】C·V·B·魯?shù)习? C·羅伊, M·莫內(nèi)特, L·帝博 申請人:龐巴迪運輸有限公司