本發(fā)明涉及車輛工程技術領域，具體地，涉及一種列車轉向機構和具有其的單軌列車系統(tǒng)。

背景技術：

車輪直接與電機連接以直接驅動車輪的輪轂電機變得尤為引人注意，由于輪轂電機限制了車輪的自由度，不能在所有方向上移動車輛，使用球形輪作為單軌列車的轉向機構，不僅能夠滿足單軌列車的承載需要，還能為單軌列車的轉向提供方便，相關技術中的球形輪中多設有金屬電磁線圈結構，球形輪在工作過程中，產生大量的熱，且無法正常擴散，嚴重影響了球形輪的性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。

為此，本發(fā)明提出一種列車轉向機構，不僅解決了跨坐式單軌列車的轉向問題，而且不會有熱量的積聚。

本發(fā)明還提出一種具有上述列車轉向機構的單軌列車系統(tǒng)。

根據本發(fā)明第一方面實施例的列車轉向機構，包括：轉向架、輪罩、走行輪和導電件，所述轉向架與列車相連，所述轉向架上設有安裝部，所述輪罩內設有電磁體，所述輪罩設在所述安裝部上，所述輪罩的下部設有開口，所述走行輪形狀為球形，所述走行輪設在所述輪罩內且至少一部分伸出所述開口，所述走行輪內設有磁性金屬材料，所述導電件與所述輪罩相連以對所述電磁體通電并使所述電磁體產生磁場，所述走行輪根據所述電磁體產生的磁場強度和分布方向運動。

根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構，通過在安裝部上設置輪罩，并在輪罩內設置球形走行輪，提升了列車轉向機構的轉向自由度，保證列車在行駛過程中轉向的靈活性，降低了列車轉向過程中對列車轉向機構造成的損壞，再者，利用電磁作用控制走行輪的轉向，消除了走行輪與輪罩之間的摩擦阻力，而且消除了電磁感應過程中造成的走行輪發(fā)熱，提升了列車轉向機構的性能。

另外，根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發(fā)明的一個實施例，所述轉向架包括：本體、連接部和緩沖件，所述本體內設有所述安裝部，所述連接部設在所述本體的兩側，所述緩沖件分別設在所述本體兩側的所述連接部上，所述緩沖件與所述列車相連并將所述列車的載荷傳遞給所述本體。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述緩沖件形成為螺旋簧。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述本體形成為環(huán)形框架，所述本體的內圈形成為所述安裝部，所述輪罩設在所述框架內。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述本體的內壁面設有多個沿其周向間隔開布置的連接爪，所述輪罩通過所述連接爪安裝在所述本體上。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述導電件為高壓傳導線束，所述導電件設在所述本體上且通過所述連接爪與所述輪罩相連。

根據本發(fā)明的一個實施例，每個所述連接部分別沿所述本體的軸向向下延伸，每個所述連接部的下端分別設有適于夾持軌道梁的穩(wěn)定輪。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述本體與所述連接部一體成型。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述輪罩形成為開口向下的半球形，所述輪罩內均勻分布有所述電磁體。

根據本發(fā)明的一個實施例，所述走行輪為浸漬有磁性金屬材料的橡膠件。

根據本發(fā)明第二方面實施例的單軌列車系統(tǒng)，包括根據上述實施例的所述的列車轉向機構。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構的結構示意圖；

圖2是根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構與軌道的連接示意圖；

圖3是根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構的本體與走行輪的結構示意圖；

圖4是圖3中結構在另一個視角的結構示意圖；

圖5是根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構的本體的結構示意圖。

附圖標記：

100：列車轉向機構；

10：轉向架；

11：本體；

12：連接部；121：穩(wěn)定輪；

13：緩沖件；131：第一緩沖件；132：第二緩沖件；

20：輪罩；21：連接爪；30：走行輪；

200：軌道。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面結合附圖1至附圖5具體描述根據本發(fā)明第一方面實施例的列車轉向機構100。

根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100包括轉向架10、輪罩20、走行輪30和導電件(未示出)。具體而言，轉向架10與列車相連，轉向架10上設有安裝部，輪罩20內設有電磁體(未示出)，輪罩20設在安裝部上，輪罩20的下部設有開口，走行輪30形狀為球形，走行輪30設在輪罩20內且至少一部分伸出開口，走行輪30內設有磁性金屬材料，導電件與輪罩20相連以對電磁體通電并使電磁體產生磁場，走行輪30根據電磁體產生的磁場強度和分布方向運動。

換言之，列車轉向機構100主要由轉向架10、輪罩20、走行輪30和導電件組成，轉向架10連接在列車的底部，轉向架10的中部設有安裝部，安裝部大致形成為圓形結構，圓形安裝部內設有輪罩20，輪罩20大致沿安裝部的周向延伸，輪罩20的外周與安裝部的內壁面相連，可選地，輪罩20可以形成為一個底部開口的殼體結構，輪罩20內設有球形走行輪30，球形走行輪30從輪罩20的開口處伸出一部分。

其中，輪罩20內還設有電磁體(未示出)，電磁體通過導電件與轉向架10實現(xiàn)電性連接，列車轉向機構100工作時，利用導電件控制電磁體的電流，從而控制輪罩20產生的磁場大小及磁場方向，對應的，走行輪30內設有磁性金屬材料，與相關技術中的球形輪中設有電磁線圈的結構相比，能夠有效防止電磁線圈通電過程中產生的熱量，降低了電能的消耗。

并且，球形走行輪30與軌道面為接觸滾動摩擦，球形走行輪30在磁場作用下轉動時，因摩擦力的作用，不與軌道面產生滑動摩擦，因而走行輪30的轉動轉化為轉向架10相對軌道梁的平動，通過不斷調整磁場的大小和方向，進而調整球形走行輪30的轉動方向和轉速，最終達到控制跨坐式單軌列車運動狀態(tài)的目的。

由此，根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100，通過在走行輪30內設置磁性金屬材料省去了相關技術中的電磁線圈，進一步提升了列車轉向機構100的轉向自由度，從而保證列車在行駛過程中轉向的靈活性，降低了列車轉向過程中對列車轉向機構100造成的損壞，再者，利用電磁體對走行輪30內設置的磁性金屬材料的電磁作用、控制走行輪30的轉向，消除了走行輪30與輪罩20之間的摩擦阻力，而且消除了電磁感應過程中造成的走行輪30發(fā)熱，提升了列車轉向機構100的性能。

其中，轉向架10包括：本體11、連接部12和緩沖件13，本體11內設有安裝部，連接部12設在本體11的兩側，緩沖件13分別設在本體11兩側的連接部12上，緩沖件13與列車相連并將列車的載荷傳遞給本體11。

也就是說，轉向架10主要由本體11、連接部12和緩沖件13組成，本體11的一組對邊上均設有連接部12，每個連接部12上設有一個緩沖件13。

如圖1所示，在本實施例中，本體11的兩側分別設有第一連接部和第二連接部，第一連接部和第二連接部上分別設有第一緩沖件131和第二緩沖件132，第一緩沖件131和第二緩沖件132的下端固定連接在第一連接部和第二連接部上，第一緩沖件131和第二緩沖件132的上端與列車相連。

通過在轉向架10的兩側設置連接部12，并在連接部12與列出之間設置緩沖件13，一方面，為輪罩20與走行輪30的安裝提供方便，另一方面，降低了列車行駛過程中對轉向架10造成的損壞，利用緩沖件13緩解列車對轉向架10的沖擊作用力，而且將連接部12分別設置在本體11的兩側，能夠提高列車的平衡性能，防止列車因受力不均勻造成的列車側翻事故。

優(yōu)選地，緩沖件13形成為螺旋簧，也就是說，第一緩沖件131和第二緩沖件132均為螺旋簧結構，螺旋簧沿豎直方向(如圖2所示的上下方向)延伸，螺旋簧的一端(如圖2所示的下端)可拆卸地連接在連接部12上，螺旋簧的另一端(如圖2所示的上端)可拆卸地連接在列車的底部，列車在行駛過程中、利用螺旋簧將重力載荷傳遞到列車轉向機構100上。

由此，通過在轉向架10上設置螺旋簧結構的緩沖件13，進一步優(yōu)化了轉向架10的結構設計，能夠有效地防止列車對轉向架10之間的沖擊損壞，而且螺旋簧結構簡單，生產成本較低，從而降低了轉向架10的生產成本，而且螺旋簧能夠根據列車與連接部12之間的距離以及作用力選擇適當尺寸和剛度的螺旋簧，增加了緩沖件13的可選擇性，有利于完善列車轉向機構100的結構設計。

可選地，本體11形成為環(huán)形框架，本體11的內圈形成為安裝部，輪罩20設在框架內。

具體地，如圖2所示，本體11形成為一個正六邊形的環(huán)形框架，環(huán)形本體11的內側形成安裝部，安裝部大致形成為正六邊形，輪罩20罩設在本體11的中部且沿安裝部的周向延伸，即輪罩20的四周連接在安裝部的內壁面上。通過在環(huán)形本體11的內部設置安裝部，不僅增加了安裝部的徑向尺寸，為輪罩20的安裝提供方便，還能將走行輪30設置在本體11的中部，保證本體11運行過程中的平衡性，而且增大了走行輪30的安裝與運行空間，能夠有效地消除因走行輪30在行走過程中與本體11之間的接觸而產生的摩擦力。

其中，本體11的內壁面設有多個沿其周向間隔開布置的連接爪21，輪罩20通過連接爪21安裝在本體11上。

也就是說，本體11的內壁面設有多個沿本體11的周向間隔開布置的連接爪21，每個連接爪21的一端與本體11的內壁面相連，另一端朝向本體11的中心延伸以與輪罩20相連，即多個連接爪21沿輪罩20的周向均勻間隔開布置，連接爪21的內端連接在輪罩20上，連接爪21的外端連接在本體11的內壁面上。

由此，通過在本體11與輪罩20之間設置連接爪21，利用連接爪21將輪罩20固定在安裝部內，一方面，本體11通過連接爪21向走行輪30傳遞作用力，實現(xiàn)走行輪30對轉向架10的支撐作用，另一方面，連接爪21為導電件提供附著點，本體11通過導電件向輪罩20供電，并通過連接爪21調節(jié)輪罩20的電流大小，從而調節(jié)輪罩20與走行輪30之間的相互作用力，控制列車轉向機構100轉向，而且能夠防止導電件的損壞。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，導電件為高壓傳導線束，導電件設在本體11上且通過連接爪21與輪罩20相連。

換言之，本體11上的導電件形成為高壓傳導線束，高壓傳導線束設置在本體11上，并通過連接爪21與輪罩20相連，由此實現(xiàn)對輪罩20的電流供應。其中，使用高壓傳導線束作為導電件向輪罩20供電，結構簡單，容易獲得，降低了導電件的生產成本，而且高壓傳導線束的連接工藝難度較低，連接穩(wěn)定性較高，能夠有效的保證本體11與輪罩20之間電性連接的穩(wěn)定性和持續(xù)性，防止因導電件損壞造成的列車轉向機構100的損壞，再者，高壓傳導線束的傳導性較好，能夠承載較高的電流，提升了列車轉向機構100的性能。

可選地，每個連接部12分別沿本體11的軸向向下延伸，每個連接部12的下端分別設有適于夾持軌道200的穩(wěn)定輪121。

參照圖1和圖2，本體11兩側的連接部12均沿本體11的軸向向下延伸，兩個連接部12的一端(如圖2所示的上端)連接在本體11的相對側壁上，連接部12的另一端(如圖2所示下端)設有穩(wěn)定輪121，穩(wěn)定輪121止抵連接軌道200的側壁面，列車轉向機構100安裝完成后，列車轉向機構100的本體11兩側的連接部12分別設置在軌道200的兩側，且分別與軌道200的兩個側壁面止抵連接，即相鄰穩(wěn)定輪121之間的距離大致等于軌道200的寬度，穩(wěn)定輪121對軌道200具有預緊力，保持夾緊軌道200的狀態(tài)。

由此，通過在連接部12的下端設置夾持在軌道200兩側的穩(wěn)定輪121，能夠提高列車轉向機構100在軌道200上的穩(wěn)定性，防止列車轉彎過程中因受力傾斜造成列車轉向機構100與軌道200的脫離，提升了列車轉向機構100的性能，進而提升了列車運行的穩(wěn)定性與安全性。

優(yōu)選地，本體11與連接部12一體成型，也就是說，本體11和連接部12是一個整體結構，例如本體11和連接部12在生產過程中一次性壓鑄成型，由此，一體成型的本體11和連接部12的結構穩(wěn)定性較強，方便成型，制造工藝簡單，消除了本體11和連接部12之間的連接結構，大幅度降低了轉向架10的生產成本，而且提升了轉向架10的整體強度和穩(wěn)定性，提高了轉向架10的裝配效率，延長了轉向架10的使用壽命。

優(yōu)選地，輪罩20形成為開口向下的半球形，輪罩20內均勻分布有電磁體。

也就是說，輪罩20形成為與球形走行輪30形狀對應的半球形，輪罩20的開口設置在下方，開口平面大致與安裝部所在的平面平行，走行輪30從輪罩20的下側開口處進入輪罩20中，輪罩20的內側均勻布置若干電磁體，電磁體與高壓傳導線束相連。

在半球形輪罩20的下方設置開口，保證輪罩20中的走行輪30從下方伸出與軌道200正常接觸，簡化了走行輪30與軌道200之間的連接方式，而且通過在輪罩20的內側均勻設置電磁體，利用電磁體產生電磁場與走行輪30中的磁性金屬材料產生相互作用力，從而保證走行輪30和輪罩20在不接觸情況下實現(xiàn)力的相互作用，不僅降低了走行輪30的摩擦阻力，還增加了走行輪30的轉向自由度。

在本發(fā)明的一些具體示例中，走行輪30為浸漬有磁性金屬材料的橡膠件。

換言之，走行輪30為采用橡膠材料制作而成的球形橡膠輪胎，而且在制作走行輪30的橡膠中浸漬有磁性金屬材料，即在橡膠中混合磁性金屬材料，從而實現(xiàn)走行輪30具有較強的磁性，能夠與輪罩20中的電磁體之間的電磁場產生相互作用力，通過調整輪罩20中電磁體產生的磁場的大小與方向，控制走行輪30的活動方向，實現(xiàn)列車轉向機構100的轉向能夠。

下面結合附圖2具體描述根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100的工作過程。

如圖2所示，根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100由轉向架10、輪罩20、走行輪30和導電件組成，轉向架10連接在列車的底部，轉向架10的中部設有安裝部，安裝部大致形成為圓形結構，圓形安裝部內設有輪罩20，輪罩20大致沿安裝部的周向延伸，輪罩20的外周與安裝部的內壁面相連，輪罩20形成為一個底部開口的殼體結構，輪罩20內設有球形走行輪30，球形輪從輪罩20的開頭處伸出一部分，輪罩20內設有電磁體，電磁體通過導電件與轉向架10實現(xiàn)電性連接，利用導電件控制電磁體的電流從而控制輪罩20產生的磁場大小及磁場方向，對應的，走行輪30內設有磁性金屬材料，與相關技術中的電磁線圈相比，能夠有效防止電磁線圈通電過程中產生的熱量，降低了電能的消耗，電磁體產生的電磁場與走行輪30內的磁性金屬材料產生相互作用力，進而驅動走行輪30運動。

其中，列車通過導電件為輪罩20中的電磁體供電，在電磁體不通電的狀態(tài)下，電磁體不產生磁場，此時走行輪30不受驅動力，當輪罩20通電后電磁體產生感應磁場，走行輪30中的磁性金屬材料受到感應磁場的作用產生運動，通過調整電磁體的電流大小和電磁體的分布方向，調整感應磁場的分布情況，進而驅動走行輪30按照工作人員的意愿進行轉動，走行輪30與軌道200之間為接觸滾動摩擦，當走行輪30在磁場的作用下轉動時，因摩擦力的作用，不與軌道200面產生滑道摩擦，因而走行輪30的轉動轉化為轉向架10相對于軌道200的平動，實現(xiàn)列車的轉向功能。

由此，根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100，通過在安裝部上設置輪罩20，并在輪罩20內設置內部設有磁性金屬材料的球形走行輪30，進一步提升了列車轉向機構100的轉向自由度，保證列車在行駛過程中轉向的靈活性，降低了列車轉向過程中對列車轉向機構100造成的損壞，再者，利用電磁體對走行輪30內設置的磁性金屬材料的電磁作用控制走行輪30的轉向，消除了走行輪30與輪罩20之間的摩擦阻力，而且消除了電磁感應過程中造成的走行輪30發(fā)熱，提升了列車轉向機構100的性能。

此外，相關技術中的支撐輪通過采用機械結構保證輪罩與球形輪之間的距離，結構復雜，安裝、拆卸難度大，不利于裝配維修，與相關技術中的支撐輪結構相比，本發(fā)明采用電磁力保證輪罩20與走行輪30之間的距離，結構較簡單。相關技術中通過在輪胎內預置磁極，以在輪罩產生的磁場內受到作用力進而運動，與相關技術中的輪胎相比，本發(fā)明采用橡膠基浸漬磁性金屬的輪胎生產工藝生產走行輪30，一體化的結構更簡單，使用可靠，減震性和路面適應性更強。

下面具體描述根據本發(fā)明第二方面實施例的單軌列車系統(tǒng)(未示出)。

根據本發(fā)明實施例的單軌列車系統(tǒng)包括車體(未示出)、驅動輪(未示出)、控制系統(tǒng)(未示出)、軌道200和列車轉向機構100，車體的底部設有驅動輪和列車轉向機構100，驅動輪和列車轉向機構100均跨坐在軌道200上，控制系統(tǒng)設置在車體內腔，工作人員通過控制系統(tǒng)控制驅動輪工作，驅動單軌列車在軌道200上前進，同時，工作人員通過控制系統(tǒng)控制列車轉向機構100調節(jié)列車的轉向。

由于根據本發(fā)明實施例的列車轉向機構100具有上述技術效果，因此，根據本申請實施例的單軌列車系統(tǒng)也具有上述技術效果，即該單軌列車系統(tǒng)能夠實現(xiàn)靈活的自由轉向，降低了列車轉向過程中對列車轉向機構100造成的損壞。

具體地，通過分別在列車轉向機構100的輪罩20和走行輪30內設置電磁體和磁性金屬材料，提升了列車轉向機構100的轉向自由度，保證列車在行駛過程中轉向的靈活性，降低了列車轉向過程中對列車轉向機構100造成的損壞，再者，利用電磁體對走行輪30內設置的磁性金屬材料的電磁作用控制走行輪30的轉向，消除了走行輪30與輪罩20之間的摩擦阻力，而且消除了電磁感應過程中造成的走行輪30發(fā)熱，提升了列車轉向機構100的性能。

根據本發(fā)明實施例的單軌列車系統(tǒng)的其他構成以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。