CN105083317B - 一种车钩组件及具有该车钩组件的轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车钩组件及具有该车钩组件的轨道车辆，所述车钩组件包括车钩座、压溃管、车钩、支座、导向构件和吸能元件。所述压溃管固定设置于车钩座上；所述车钩的加压锥插装于压溃管内，并能够与压溃管相对滑动；所述支座固定设置在列车前端；所述导向构件一端与所述车钩座固定，另一端插装于所述支座并能限制压溃管摆动；所述吸能元件设置在车钩座与支座之间。当发生碰撞时候，受到冲击力作用，车钩连挂，车钩滑入压溃管实现一级吸能，车钩撞击位于导向构件内的止档与导向构件一同撞断剪切吸能构件实现二级吸能，车钩座压缩吸能元件实现三级吸能。车钩一直沿着压溃管滑动，压溃管又被导向构件限制了其自身的自由度，避免了列车脱轨。

Description

一种车钩组件及具有该车钩组件的轨道车辆

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种车钩组件及具有该车钩组件的轨道车辆。

背景技术

随着高铁速度的提升，列车在行驶过程中车头部分所受的空气阻力也随之加大。为了减小空气阻力，改善列车气动性能，高铁车头部分采用流线形的尖梭式设计。对于这种尖梭式设计，虽然减小了列车行驶阻力，有效提升了车速，但是车头前段部分空间狭小，只能容下车钩部分，无法布置大型吸能防脱轨的控制机构。因此，当两列高铁发生相撞时，很容易出现相互插嵌形式的挤压，从而导致列车脱轨，造成严重的事故。

为了解决这些问题，在现有技术中，通过在将车钩设置为吸能车钩的方式来吸收撞击产生的能量，并在吸能车钩的两侧设置两个防爬爪，通过增大撞击面积的方式来防止列车脱轨。

然而，现有车钩吸能箱受其自身结构的限制，其吸能量无法满足强大撞击力的需求，直接影响整车运行的安全性。同时，防爬爪的设计也存在一定的不足，碰撞时产生的破坏力的方向具有不确定性，列车的脱轨方向也具有不确定性，因此，通过两个防爬爪限制整个列车的运动轨迹可靠性较低。

有鉴于此，亟待针对现有技术进行优化设计，以提升轨道车辆前端吸能量，最大限度的降低碰撞脱轨的可能，从而提高轨道车辆碰撞被动安全性。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种车钩组件，以解决现在技术所存在的列车相撞后吸能效果差且易脱轨的问题。

本发明提供了一种设置在列车前端的车钩组件，包括车钩座、压溃管、车钩、支座、导向构件和吸能元件，所述压溃管固定于所述车钩座；所述车钩的加压锥插装于所述压溃管内，并可相对滑动；所述支座用于固定在列车前端；所述导向构件的一端与所述车钩座固定，另一端插装于所述支座，并可与所述支座相对滑动；所述导向构件可限制所述压溃管的摆动；所述吸能元件，设置在所述车钩座与所述支座之间。

优选地，所述导向构件内部设置有止档，以限制所述车钩的加压锥在所述压溃管内滑动的极限位置。

优选地，所述止档的前端面与所述车钩的后端面的距离小于所述车钩在所述压溃管内的滑动行程。

优选地，所述支座包括滑座和底座，两者间相互固定，且所述导向构件与所述滑座相对滑动。

优选地，所述滑座具有引导所述导向构件相对滑动的引导构件。

优选地，所述引导构件通过所述底座向外延伸。

优选地，所述引导构件和所述导向构件之间设置有固定两者的剪切吸能构件。

优选地，所述吸能元件的刚度小于所述车钩座的刚度。

优选地，所述车钩座两端设置有用于与车体适配的滑道，以限制所述车钩座的运动方向。

本发明还提供一种轨道车辆，包括车头部分，所述车头部分前端采用如前所述的车钩组件。

由上述方案可知，本发明提供了一种车钩组件，所述车钩组件包括车钩座、压溃管、车钩、支座、导向构件和吸能元件。所述压溃管固定设置于车钩座；所述加压锥插装于压溃管内，并能够与压溃管相对滑动；所述支座固定设置在列车前端；所述导向构件一端与所述车钩座固定，另一端插装于所述支座并能限制所述压溃管摆动；所述吸能元件设置在所述车钩座与所述支座之间。工作过程中，当两列车碰撞后车钩连挂，车钩受到足够的冲击力，其加压锥滑入压溃管，随压溃管的形变完成减震吸能。与现有技术不同的是，加压锥继续向后滑移直到车钩的钩头碰撞到所述车钩座后，压缩车钩座一并向后滑移；与此同时，位于车钩座和支座之间的吸能元件被压缩，进一步吸收了碰撞产生的能量，从而有效提升了车辆前端吸能量。在这个减震吸能的过程中，压溃管限制了车钩的滑动方向，而导向构件又限制了压溃管的摆动；因此，该导向构件可限制车钩和压溃管垂直于自身长度方向的自由度，即限定了所述车钩的运动方向，为避免了列车碰撞后脱轨提供了可靠保障。

在本发明的优选方案中，其导向构件内部增设有固定止档，以限制车钩的加压锥在压溃管内滑动的极限位置。如此设置，当车钩的加压锥在压溃管中滑出后，可撞击导向构件中的止档，之后车钩和导向构件同步后移；显然，通过车钩撞击止档并带动导向构件一起后移，此撞击过程可进一步吸收了列车碰撞中的能量。

在本发明的另一优选方案中，所述支座由相互固定的滑座和底座组成，该滑座具有引导导向构件相对滑动的引导构件，并在引导构件和导向构件之间设置有固定两者的剪切吸能构件。如此设置，当车钩撞击止档时，导向构件受力撞断剪切吸能构件，然后车钩与导向构件一起沿着引导构件向后滑动。此过程中通过撞击剪切吸能构件的方式进一步吸收列车碰撞产生的能量。

本发明所提供的轨道车辆设有上述车钩组件，由于所述车钩组件具有上述技术效果，设有该车钩组件的轨道车辆也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明所提供车钩组件一种具体实施例的结构示意图。

图2为图1中车钩组件在碰撞发生前的内部结构示意图。

图3为图2中车钩和压溃管在碰撞发生前的相对位置示意图。

图4为图1中车钩组件完成碰撞一级吸能后的内部结构示意图。

图5为图4中车钩和压溃管完成碰撞一级吸能后的相对位置示意图。

图6为图1中车钩组件碰撞结束后的内部结构示意图。

图1-6中：

钩头1、车钩2、加压锥21、车钩座3、滑块31、滑道32、吸能元件4、支座5、滑座51、引导构件511、底座52、压溃管6、安装座61、膨胀管62、导向构件7、止档71、剪切吸能构件8、垫板81、螺栓82、变截面处a。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本实施例提供一种装配在列车前端的车钩组件，如图1-3所示。其中，图1为本实施例所提供车钩组件的结构示意图；图2为图1中车钩组件在碰撞发生前的内部结构示意图；图3为图2中车钩和压溃管在碰撞发生前的相对位置示意图。

该车钩组件包括车钩2、车钩座3、压溃管6、支座5、导向构件7和吸能元件4。

其中，车钩2的加压锥21插装于压溃管6内，并能与压溃管6相对滑动；压溃管6主要包括安装座61和膨胀管62两部分，其通过安装座61与车钩座3实现固定连接，膨胀管62设置于导向构件7的内部。支座5用于固定设置在轨道车辆前端，由此建立车钩组件与轨道车辆的固定连接。导向构件7的一端与车钩座3固定，另一端插装于支座5，其可以与支座5间相对滑动并能限制压溃管6的摆动；吸能元件4设置在车钩座3与支座5之间。

工作过程中，当两列车连挂产生碰撞时，位于轨道车辆前端的两个车钩2的钩头1连挂，车钩2在受到足够的冲击力后，加压锥21撞击位于导向构件7内部的膨胀管62的变截面处a，将较细的膨胀管62撑开，车钩2滑入膨胀管62中，通过撞击撑开膨胀管62的方式吸收了碰撞产生的能量。具体如图2-4所示，其中，图4为图1中车钩组件完成碰撞一级吸能后的内部结构示意图。如此，通过导向构件7限制了车钩2和压溃管6垂直于自身长度方向的自由度，这样，列车即使在碰撞未完全停下之前，都只能沿着车钩2方向即轨道方向运动，这样就为避免列车碰撞后脱轨提供了可靠保障。

当碰撞冲击力较大时，车钩2继续被压缩，直到加压锥21碰触到固定于导向构件7内的止档71。则车钩2和导向构件7一同撞击固定导向构件7和引导构件511的剪切吸能构件8。在撞击剪切吸能构件8时候，吸收了撞击产生的能量，将剪切吸能构件8剪断后继续在引导构件511内向后滑移，直到车钩2的钩头1碰到车钩座3后，压缩车钩座3一并向后滑移。如图4-6所示，其中，图5为图4中车钩2和压溃管6完成碰撞一级吸能后的相对位置示意图，图6为图1中车钩组件碰撞结束后的内部结构示意图，在这个过程中，位于车钩座3和支座5之间的吸能元件4被压缩，进一步吸收碰撞的能量。

需要说明的是，本实施例中的止档71是充满整个导向构件7横截面的堵塞，当然，也可以在导向构件7内固定设置套环或凸块来限制车钩2在导向构件7中的滑动。同理，剪切吸能构件8是由螺栓82和垫板81组成的，当然，也可以用铆钉或者销子，只要能起到预固定作用，且能够被车钩2和导向构件7的冲击剪断的构件均在本申请请求保护的范围内。

在此基础上，压溃管6的安装座61固定在车钩座3内，在车钩2滑入压溃管6的时候压溃管6与车钩座3之间不发生相对移动。位于导向构件7内部的止档71前端面到车钩2后端面的距离小于车钩2在压溃管6内的滑动行程。这样，在车钩2滑入膨胀管62完成一级吸能前车钩2不碰触到导向构件7，保证了吸能过程能够按规定顺序进行。这里，本文中所使用的方位词“前”、“后”是以轨道车辆主体为基准定义的，应当理解，上述方位词的使用对于本方案所限定的保护范围并不构成限制。

另外，如图4所示，剪切吸能构件8包括由螺栓82和垫板81，如此设置，当车钩2和导向构件7受到冲击力时需要剪断螺栓82后才能一起向后运动，因此螺栓82起到缓冲吸能作用。在导向构件7螺栓孔附近设置了垫板81，增加了导向构件7螺栓孔附近的强度，可以保障撞击螺栓82时导向构件7不被强大的冲击力撕裂。

进一步的，吸能元件4的刚度要比车钩座3的刚度小，碰撞时候需要靠车钩座3压缩吸能元件4来吸收碰撞产生的能量，如果车钩座3在吸能元件4损毁前遭到破坏就会直接影响到吸能效果。本实施例中，吸能元件4是由设置在导向构件7周围并连接车钩座3与支座5的五孔型材组成，这种材料比单独的圆管或方管稳定性好，不易产生意外变形，并且碰撞时，五孔型材的变形面积比较大，吸能量更大。当然，也可使用弹簧组来代替五孔型材。在车钩座3的两端设置有能与车体适配的滑块31和滑道32，这样当车钩座3受到冲击压缩吸能元件4时能够沿着滑道32运动，保证压缩过程中车钩座3不会偏斜变形。本实施例中在车钩座3两端设置的是滑块31和滑道32，也可设置滑轨，槽型结构等等。

又一，如图6所示，支座5分为相互固定滑座51和底座52，如此设计在方便了拆装的同时，也可以根据各自结构强度的不同采用不同材料。滑座51的引导构件511通过底座52向外延伸，用以保证在车钩座3在压缩吸能元件4后移的过程中，导向构件7可以一直在引导构件511内滑动，即使滑出底座52，受到引导构件511的限制也不会发生偏移。

概括上述列车发生碰撞后车钩组件的工作过程如下：

a、如图4-5所示，受到冲击力加压锥21撞击位于导向构件7内部的膨胀管62的变截面处a，将较细的膨胀管62撑开，车钩2滑入膨胀管62中。

b、如图4所示，车钩2撞击固定于导向构件7内部的止档71，车钩2与导向构件7一起剪断剪切吸能构件8。

c、如图6所示，车钩2与导向构件7一同剪断剪切吸能构件8后继续在引导构件511内向后滑移，车钩座3挤压吸能元件4。

在整个过程中，车钩组件实现了三级吸能，分别为加压锥21撞击膨胀管62的变截面处a，在车钩2撑开并滑入膨胀管62的过程中吸能；车钩2与导向构件7一起撞击剪切吸能构件8后退吸能；车钩2、压溃管6、导向构件7和车钩座3一起后退压缩吸能元件4吸能。此发明在有限的空间内实现了多级吸能，比单一吸能更有效的吸收了碰撞所产生的能量。在缓冲吸能期间，车钩2一直沿着位于导向构件7内部膨胀管62运动，如此导向构件7和膨胀管62限制了车钩2垂直于自身长度方向的自由度，即限定了车钩2的运动方向，为避免碰撞后列车脱轨提供了可靠保障。

除前述车钩组件外，本实施方式还提供一种轨道车辆，包括车头部分，其车头部分前端采用如前所述的车钩组件。需要说明的是，该轨道车辆的主体部分非本申请的核心发明点所在，且可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种车钩组件，用于设置在列车前端，其特征在于，包括：

车钩座；

压溃管，固定于所述车钩座；

车钩，其加压锥插装于所述压溃管内，并可相对滑动；

支座，用于固定在列车前端；

导向构件，一端与所述车钩座固定，另一端插装于所述支座，并可与所述支座相对滑动；所述导向构件可限制所述压溃管的摆动；

吸能元件，设置在所述车钩座与所述支座之间；

所述支座包括滑座和底座，两者间相互固定，且所述导向构件与所述滑座相对滑动，所述滑座具有引导所述导向构件相对滑动的引导构件，所述引导构件和所述导向构件之间设置有固定两者的剪切吸能构件。

2.根据权利要求1所述的车钩组件，其特征在于：所述导向构件内部设置有止档，以限制所述车钩的加压锥在所述压溃管内滑动的极限位置。

3.根据权利要求2所述的车钩组件，其特征在于：所述止档的前端面与所述车钩的后端面的距离小于所述车钩在所述压溃管内的滑动行程。

4.根据权利要求1所述的车钩组件，其特征在于：所述引导构件通过所述底座向外延伸。

5.根据权利要求1所述的车钩组件，其特征在于：所述吸能元件的刚度小于所述车钩座的刚度。

6.根据权利要求1所述的车钩组件，其特征在于：所述车钩座两端设置有用于与车体适配的滑道，以限制所述车钩座的运动方向。

7.一种轨道车辆，包括车头部分，其特征在于：所述车头部分前端采用如权利要求1至6中任一项所述的车钩组件。