CN104742922B - 一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构，包括：玻璃钢固定罩、玻璃钢头罩、机构组成；机构组成前端安装玻璃钢固定罩和玻璃钢头罩；所述机构组成包括上骨架组成、下骨架组成、上滑板组成、下滑板组成、上转臂、下转臂、同步杆、下直线型滑轨、气缸、上旋转支撑销，下旋转支撑销，导向销和电气控制部分；上、下骨架组成通过同步杆相连。同时，上、下骨架组成上开有导槽，此导槽用来精确控制上、下转臂的旋转半径及角度以适应复杂环境和新头型；采用转动与滑动复合的原理，空间利用率高，保证了左右开闭的同止性和高效性。

Description

一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构

技术领域

本发明属于车辆设备机械制造技术领域，尤其涉及一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构。

背景技术

目前，轨道车辆(例如：动车和高铁)是人们日常生活中出行常选用的交通工具，为了实现车辆的重联或者回送救援，通常在车辆的头尾两端同时安装前端开闭机构。前端开闭机构是动车组的重要部件，在车辆非重联状态下，开闭机构处于关闭状态，此时，前端头罩舱门关闭，使轨道车辆具有良好的空气动力学外形，以防止叶片、灰尘、冰雪的进入，并保护前端头罩内部的车钩和其他设施；在车辆重联状态下，通过轨道车辆用前端开闭机构打开位于轨道车辆头部的头罩以露出轨道车辆头部内设置的车钩，通过车钩实现两节车辆对接以及回送或救援。

常见的前端开闭机构通常占用较大空间，有直接旋转打开式和先后退再打开式两种。其中前者优点是结构相对简单，运行相对可靠。缺点是适应环境能力差，内部环境稍微复杂即不可用；后者优点是适应环境能力较强，可以适应较多的头型和较复杂的车头内部环境。缺点是机构整体稳定性和可靠性较差，发生故障的几率较。

部分产品从动部分偏弱，受强大风压时从动部分变形量较大，从而导致特殊情况下头罩缝隙过大的问题。

而由于现今动车组的飞速发展，头型更加多样化，内部防爬与吸能等部件的追加完善，现有大多数的一次性旋转打开方案已不能满足实际使用要求，要由两个动作或多个动作来完成。开闭机构的运动原理需要根据前端头罩的流线外形来设计和内部空间情况来设计，不同的头罩外形，往往需要不同的运动原理才能满足前端头罩舱门的打开与关闭。所以在现有紧凑空间及造型的限制下，如何找到一种可以满足大部分新的头型，让开闭机构能够顺利打开不与任何其他部件干涉，制备同时具有高效性、稳定性、高强度，来满足各种工况下开闭要求的前端开闭机构就尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构，解决现有技术中紧凑空间及造型的限制下，开闭机构不易顺利打开，易与其他部件干涉，不能同时具有高效性、稳定性和高强度，不能满足各种工况下开闭要求的问题。

本发明提供的技术方案是，一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构，包括：玻璃钢固定罩、玻璃钢头罩、机构组成；机构组成前端安装玻璃钢固定罩和玻璃钢头罩；所述机构组成包括上骨架组成、下骨架组成、上滑板组成、下滑板组成、上转臂、下转臂、同步杆、下直线型滑轨、气缸、上旋转支撑销，下旋转支撑销，导向销和电气控制部分；车体供气给电气控制部分，电气控制部分通过控制供气控制气缸出杆的伸出和缩回；气缸的出杆通过主气缸销与下滑板组成连接，气缸推动滑板组成沿下骨架组成两侧的下直线型滑轨前后运动；下转臂通过下旋转支撑销与下滑板组成连接，下转臂通过导向销与下骨架组成连接，导向销沿下骨架组成的弧形导槽滑动，主气缸销安装在下骨架组成的直线导槽内；

当下滑板组成运动时，带动下转臂前后运动，导向销沿下骨架组成的导槽滑动，这就限制了下转臂在前后滑动的同时必须绕下旋转支撑销转动才不至于卡死；

上滑板组成通过同步杆与下滑板组成连接，随着下滑板组成的运动沿着上骨架组成两侧的上直线型滑轨运动；上转臂通过上旋转支撑销和上滑板组成连接，同时通过导向销与上骨架组成连接，导向销沿着上骨架组成的弧形导槽运动；

上骨架组成同时可提供玻璃钢头罩在承受风压时的承载力。玻璃钢头罩在运营时要承受风压，由于上滑板组成是从动，没有气缸提供推力，若没有足够支撑力，在承受较大风压时会由于同步杆变形而向后滑动，玻璃钢头罩上部将会与玻璃钢固定罩产生较大缝隙。我们在上骨架组成上设置导槽，不止能限制上下的同步，更由于上骨架组成的导槽起始处为弧形，此弧形切线方向与导向销垂直，可以辅助提供玻璃钢头罩向后变形传递到导向销上的压力，有效的减小高速运营过程中从动部分因受风压导致的变形过大问题。

作为完善，还包括锁闭装置，所述锁闭装置包括手动解锁装置、小气缸、位置开关、手动解锁杆和手动解锁扳手；所述手动解锁装置紧固于下骨架组成上，包括安装盒子、驱动齿条、锁闭杆和齿轮；所述小气缸紧固于安装盒子上；所述驱动齿条通过螺纹与所述小气缸的出杆连接，所述驱动齿条通过齿与齿轮啮合，所述齿轮通过齿与锁闭杆啮合；

当所述小气缸的出杆缩回时，驱动齿条同时向里收回，所述驱动齿条通过齿推动齿轮转动，齿轮通过齿带动锁闭杆滑动伸出。锁闭杆伸出时，正好销进下滑板组成的孔中，可以锁定下滑板组成，从而锁止整个机构的运动。反之，当小气缸的出杆顶出时，通过传动，所述锁闭杆缩回，从而解锁整个机构；

所述电气控制部分的气管通过气管接头与小气缸连接，集线盒引出线束与位置开关连接；开关压板与小气缸的出杆为滑动连接，小气缸的出杆伸出或缩回可以带动所述开关压板移动，碰撞位置开关；返回给车体一个锁闭或者解锁的到位信号。以上即实现了机构的自动锁闭和解锁。

手动解锁杆通过螺栓与齿轮连接，手动解锁扳手用来旋动手动解锁杆；当机构无电和气时，可以通过所述手动解锁扳手用来旋动手动解锁杆，从而带动齿轮转动，齿轮转动可以驱动锁闭杆滑动伸出或缩回，实现机构的手动锁闭或者解锁。

本发明的导槽式轨道车辆用前端开闭机构，上述骨架组成由钢板焊接组成，分为上骨架组成、下骨架组成，所述下骨架为主要承载结构，提供机构运动系统和头罩的主要承载力。所述上骨架组成为辅助承载结构，提供运动系统和头罩的辅助承载力，上、下骨架组成通过同步杆相连。同时，上、下骨架组成上开有导槽，此导槽用来精确控制上、下转臂的旋转半径及角度以适应复杂环境和新头型；机构组成中的运动系统主要包括上、下转臂，上、下滑板组成，直线型滑轨和气缸，上、下滑板组成通过直线型滑轨分别安装到上、下骨架组成上，并可以沿直线型滑轨的方向相对于上、下骨架组成滑动。上、下转臂尾端通过旋转支撑销分别安装到上、下滑板组成上，并分别可以绕旋转支撑销相对于上、下滑板组成转动。同时，上、下转臂通过导向销与上、下骨架组成连接，可以沿上、下骨架组成的弧形导槽滑动；气缸通过主气缸销与下滑板组成连接，提供了下滑板沿直线导槽滑动的驱动力。当气缸驱动下滑板组成沿直线导槽滑轨滑动时，下滑板组成带动下转臂直线前后移动的同时，下转臂还必须沿下骨架组成的弧形导槽滑动，两个动作合成，最终即得我们需要的，头罩滑动与转动同时进行的打开关闭轨迹。上滑板组成及上转臂作为从动部分使用，运动原理与下滑板组成及下转臂的相同。克服了现有机构方案由于头型及内部复杂环境的限制，不能满足一步打开的缺陷，巧妙地设计上、下骨架组成的导槽及上、下转臂的旋转中心，保证能够一次旋转打开；

所述电气控制部分主要包括阀板、气管，所述阀板一端通过气管与车体主气路连接，用来提供整个头罩开闭机构的动力源。另一端通过气管接头与气管连接，气管通过气管接头再与气缸连接，主线束由阀板引出，连接到集线盒，再由集线盒引出连接到气缸。阀板通过气管分别控制气缸和活塞缸的行程，阀板通过主线束与分线束控制头罩的开闭和锁闭装置。

本发明提供的导槽式轨道车辆用前端开闭机构，还包括锁闭装置，锁闭装置包括手动解锁装置、小气缸、位置开关、手动解锁杆，手动解锁扳手。所述电气控制部分的气管通过气管接头与小气缸连接，所述主线束通过集线盒引出分线束与所述位置开关连接；所述小气缸紧固于所述手动解锁装置上，小气缸活塞杆与所述手动解锁装置内部的驱动齿条紧固连接。所述手动解锁杆紧固于手动解锁装置上。所述手动解锁装置紧固于所述下骨架组成上，其内部由齿轮齿条传动，将小气缸的直线输出驱动力转化为与其垂直方向的锁闭杆的直线滑动，锁闭杆滑出时可以锁定下滑板组成。同时转化为手动解锁杆的旋转运动。所述手动解锁扳手可以实现手动旋转手动解锁扳手，通过手动解锁装置传动使锁闭杆缩回，最终解锁。由于采用了自动锁闭装置，可以实现开关到位时自动锁闭；由于采用了手动解锁装置，可以在无电无气的情况下，实现手动开、关、锁闭、解锁功能。

本发明提供的导槽式轨道车辆用前端开闭机构中所述气缸采用耐低温气压缸作为动力源，使机构在恶劣环境下能够保持平稳、安全、可靠。

本发明提供的导槽式轨道车辆用前端开闭机构设置在轨道车辆主体的头部，采用内开式的开启方式，头罩采用曲面形状，高效的利用车体空间。

本发明的基本原理是：(1)上、下转臂分别同时与上、下骨架组成和上、下滑板组成连接，上、下滑板组成分别通过直线型滑轨与上、下骨架连接，气缸与下滑板组成连接，上滑板组成与下滑板组成通过同步杆连接，玻璃钢头罩与上、下转臂相连；(2)电气逻辑模块通过控制气缸推动下滑板，上、下转臂沿导槽轨迹转动，玻璃钢头罩完成打开、关闭动作；(3)通过电气逻辑模块控制，头罩可完成自动化开闭，能够完成左、右头罩的单独打开，灵活性高；(4)本专利设计有手动操作装置、自动锁闭装置、紧急解锁装置。

本发明提供的轨道车辆用前端开闭机构，由于采用了滑动与转动合成的运动，并有同步杆保证主动与从动的同步，空间利用率高，保证了左右头罩开闭的同止性和高效性；由于采用了智能控制模块，实现了开闭机构的随意操作和开闭状态监控，智能控制模块的核心部件为CPU(电脑控制系统)，外部主要感应部件为行程传感器，两者通过电路板及线束连接在一起，控制开闭机构的打开和关闭；行程传感器安装于下骨架组成，下滑板组成在直线型滑轨上(直线导槽内)滑动，通过滑动行程传感器将位置信号传递给CPU，CPU通过内部计算得出头罩打开或关闭时的状态完成开闭的实时监控，同时实现开闭结构的随意操作；由于采用了耐低温气缸作为动力源，使机构在恶劣环境下能够保持平稳、安全、可靠；由于采用了自动锁闭装置，可以实现开关到位时自动锁闭；由于采用了手动解锁装置，可以在无电无气的情况下，实现手动开、关、锁闭、解锁功能；由于采用了模块化设计，按以下顺序进行组装：

1、钢板通过焊接组装成下骨架组成，固定于玻璃钢固定罩上。骨架上有滑槽，可以限制上/下转臂的转动轨迹；

2、钢板通过焊接组装成上骨架组成，固定于玻璃钢固定罩上。骨架上有滑槽，可以限制上/下转臂的转动轨迹；

3、下滑板组成通过导轨安装到下骨架组成上，可相对于下骨架组成沿导轨方向滑动；

4、上滑板组成通过导轨安装到上骨架组成上，可相对于上骨架组成沿导轨方向滑动；

5、同步杆连接上/下滑板组成，保证上/下滑板组成的同步性；

6、主气缸通过销轴与下滑板组成连接，提供滑板滑动的动力；

7、上、下转臂通过旋转支撑销连接到上/下滑板组成上，可以随着滑板的滑动而运动；

8、左、右头罩组成与上、下转臂连接，可以随着上下转臂的运动而运动；

9、最后将闭模块、电气控制模块、管路系统、位置开关组装，调试运动状态，使开闭能够达到标准要求。

10、玻璃钢固定罩周圈与车体连接，提供整个开闭机构的承载力；

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明轨道车辆用前端开闭机构整体外观示意图；

图2为本发明轨道车辆用前端开闭机构内部结构示意图；

图3为本发明轨道车辆用前端开闭机构结构示意图；

图4为本发明轨道车辆用前端开闭机构中机构组成的整体结构示意图；

图5为本发明轨道车辆用前端开闭机构下滑板组成连接示意图；

图6为本发明轨道车辆用前端开闭机构中机构组成的连接图；

图7为本发明轨道车辆用前端开闭机构中机构组成的俯视连接图；

图8为本发明轨道车辆用前端开闭机构下骨架组成的示意图；

图9为本发明轨道车辆用前端开闭机构中上骨架组成的示意图；

图10为本发明轨道车辆用前端开闭机构中锁闭装置位置的示意图；

图11为本发明轨道车辆用前端开闭机构中锁闭装置位置开关的位置示意图；

图12为本发明轨道车辆用前端开闭机构实施例中锁闭装置示意图。

其中：1.玻璃钢固定罩；2.玻璃钢头罩；3.机构组成；301.下骨架组成；302.上骨架组成；303.下滑板组成；304.上滑板组成；305.同步杆；306.下转臂；307.气缸；308.上转臂；309.下旋转支撑销；310.导向销；311.主气缸销；312.上旋转支撑销；313.上直线滑轨；314.下直线滑轨；316.电气控制部分；317.手动解锁装置；318.小气缸；319.手动解锁杆；320.开关压板；321.位置开关；322.手动解锁扳手；31701.安装盒子；31702.驱动齿条；31703.锁闭杆；31704.齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，本实施例导槽式轨道车辆用前端开闭机构，包括：玻璃钢固定罩1、玻璃钢头罩2、机构组成3；机构组成3前端安装玻璃钢固定罩1和玻璃钢头罩2；所述机构组成3包括上骨架组成302、下骨架组成301、上滑板组成304、下滑板组成303、上转臂308、下转臂306、同步杆305、下直线型滑轨314、气缸307、上旋转支撑销312，下旋转支撑销309，导向销310和电气控制部分316；车体供气给电气控制部分316，电气控制部分316通过控制供气控制气缸307出杆的伸出和缩回；气缸307的出杆通过主气缸销311与下滑板组成303连接，气缸307推动滑板组成303沿下骨架组成301两侧的下直线型滑轨314前后运动；下转臂306通过下旋转支撑销309与下滑板组成303连接，下转臂306通过导向销310与下骨架组成301连接，导向销310沿下骨架组成301的弧形导槽滑动，主气缸销311安装在下骨架组成301的直线导槽内；

当下滑板组成303运动时，带动下转臂306前后运动，导向销310沿下骨架组成301的导槽滑动，这就限制了下转臂306在前后滑动的同时必须绕下旋转支撑销309转动才不至于卡死；

上滑板组成304通过同步杆305与下滑板组成303连接，随着下滑板组成303的运动沿着上骨架组成302两侧的上直线型滑轨313运动；上转臂308通过上旋转支撑销312和上滑板组成304连接，同时通过导向销310与上骨架组成302连接，导向销310沿着上骨架组成302的弧形导槽运动；

上骨架组成302同时可提供玻璃钢头罩2在承受风压时的承载力。玻璃钢头罩2在运营时要承受风压，由于上滑板组成304是从动，没有气缸提供推力，若没有足够支撑力，在承受较大风压时会由于同步杆305变形而向后滑动，玻璃钢头罩2上部将会与玻璃钢固定罩1产生较大缝隙。我们在上骨架组成302上设置导槽，不止能限制上下的同步，更由于上骨架组成302的导槽起始处为弧形，此弧形切线方向与导向销310垂直，可以辅助提供玻璃钢头罩2向后变形传递到导向销310上的压力，有效的减小高速运营过程中从动部分因受风压导致的变形过大问题。

作为完善，还包括锁闭装置，所述锁闭装置包括手动解锁装置317、小气缸318、位置开关321、手动解锁杆319和手动解锁扳手322；所述手动解锁装置317紧固于下骨架组成301上，包括安装盒子31701、驱动齿条31702、锁闭杆31703和齿轮31704；所述小气缸318紧固于安装盒子31701上；所述驱动齿条31702通过螺纹与所述小气缸318的出杆连接，所述驱动齿条31702通过齿与齿轮31704啮合，所述齿轮31704通过齿与锁闭杆31703啮合；

当所述小气缸318的出杆缩回时，驱动齿条31702同时向里收回，所述驱动齿条31702通过齿推动齿轮31704转动，齿轮31704通过齿带动锁闭杆31703滑动伸出。锁闭杆31703伸出时，正好销进下滑板组成303的孔中，可以锁定下滑板组成303，从而锁止整个机构的运动。反之，当小气缸318的出杆顶出时，通过传动，所述锁闭杆31703缩回，从而解锁整个机构；

所述电气控制部分316的气管通过气管接头与小气缸318连接，集线盒323引出线束与位置开关321连接；开关压板320与小气缸318的出杆为滑动连接，小气缸318的出杆伸出或缩回可以带动所述开关压板320移动，碰撞位置开关321；返回给车体一个锁闭或者解锁的到位信号。以上即实现了机构的自动锁闭和解锁。

手动解锁杆319通过螺栓与齿轮31704连接，手动解锁扳手322用来旋动手动解锁杆319；当机构无电和气时，可以通过所述手动解锁扳手322用来旋动手动解锁杆319，从而带动齿轮31704转动，齿轮31704转动可以驱动锁闭杆31703滑动伸出或缩回，实现机构的手动锁闭或者解锁。

本发明提供的轨道车辆用前端开闭机构设置在轨道车辆主体的头部，采用内开式的开启方式，头罩采用曲面形状，高效的利用车体空间。

本实施例轨道车辆用前端开闭机构，由于采用了转动与滑动复合的原理，空间利用率高，同步杆305与上下滑槽保证了左右开闭的同止性和高效性；由于采用了智能控制模块，实现了开闭机构的随意操作和开闭状态监控；由于采用了耐低温气缸作为动力源，使机构在恶劣环境下能够保持平稳、安全、可靠；由于采用了自动锁闭装置，可以实现开关到位时自动锁闭；由于采用了手动解锁装置，可以在无电无气的情况下，实现手动开、关、锁闭、解锁功能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种导槽式轨道车辆用前端开闭机构，其特征在于包括：玻璃钢固定罩(1)、玻璃钢头罩(2)、机构组成(3)；机构组成(3)前端安装玻璃钢固定罩(1)和玻璃钢头罩(2)；所述机构组成(3)包括上骨架组成(302)、下骨架组成(301)、上滑板组成(304)、下滑板组成(303)、上转臂(308)、下转臂(306)、同步杆(305)、下直线型滑轨(314)、气缸(307)、上旋转支撑销(312)，下旋转支撑销(309)，导向销(310)和电气控制部分(316)；车体供气给电气控制部分(316)，电气控制部分(316)通过控制供气控制气缸(307)出杆的伸出和缩回；气缸(307)的出杆通过主气缸销(311)与下滑板组成(303)连接，气缸(307)推动滑板组成(303)沿下骨架组成(301)两侧的下直线型滑轨(314)前后运动；下转臂(306)通过下旋转支撑销(309)与下滑板组成(303)连接，下转臂(306)通过导向销(310)与下骨架组成(301)连接，导向销(310)沿下骨架组成(301)的弧形导槽滑动，主气缸销(311)安装在下骨架组成(301)的直线导槽内；上滑板组成(304)通过同步杆(305)与下滑板组成(303)连接，随着下滑板组成(303)的运动沿着上骨架组成(302)两侧的上直线型滑轨(313)运动；上转臂(308)通过上旋转支撑销(312)和上滑板组成(304)连接，同时通过导向销(310)与上骨架组成(302)连接，导向销(310)沿着上骨架组成(302)的弧形导槽运动。

2.如权利要求1所述的导槽式轨道车辆用前端开闭机构，其特征在于：还包括锁闭装置，所述锁闭装置包括手动解锁装置(317)、小气缸(318)、位置开关(321)、手动解锁杆(319)和手动解锁扳手(322)；所述手动解锁装置(317)紧固于下骨架组成上，包括安装盒子(31701)、驱动齿条(31702)、锁闭杆(31703)和齿轮(31704)；所述小气缸(318)紧固于安装盒子(31701)上；所述驱动齿条(31702)通过螺纹与所述小气缸(318)的出杆连接，所述驱动齿条(31702)通过齿与齿轮(31704)啮合，所述齿轮(31704)通过齿与锁闭杆(31703)啮合；所述电气控制部分(316)的气管通过气管接头与小气缸(318)连接，集线盒(323)引出线束与位置开关(321)连接；开关压板(320)与小气缸(318)的出杆为滑动连接，小气缸(318)的出杆伸出或缩回可以带动所述开关压板(320)移动，碰撞位置开关(321)；

手动解锁杆(319紧固于手动解锁装置上，通过螺栓与齿轮(31704)连接，手动解锁扳手(322)用来旋动手动解锁杆(319)。

3.如权利要求1或2所述的导槽式轨道车辆用前端开闭机构，其特征在于：所述气缸(307)和小气缸(318)为气压缸。

4.如权利要求1或2所述的导槽式轨道车辆用前端开闭机构，其特征在于：所述轨道车辆用前端开闭机构设置在轨道车辆主体的头部。