CN105172828B - 一种铁道车辆的测力闸瓦 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁道车辆的测力闸瓦，结构简单，能够对静态和动态的闸瓦力进行测量，检测精度较高。所述测力闸瓦包括测力传感器和与其连接的至少两个制动件，各所述制动件间隔分布于车轮踏面所在圆周的周向，并能够在制动时压紧车轮踏面；所述测力传感器用于检测所述制动件作用于车轮踏面的闸瓦力，且与所述车轮踏面不接触。本发明通过制动件实现车轮的制动，从而避免对测力传感器造成损坏，且该制动方式允许制动件与车轮踏面之间存在相对运动，以实现动态下闸瓦力的测量，使得本发明所获取的闸瓦力的检测值更加真实有效；本发明设有至少两个制动件，这种两点或者多点接触使得受力更为均衡，减小了测量误差。

Description

一种铁道车辆的测力闸瓦

技术领域

本发明涉及铁道车辆技术领域，特别是涉及一种铁道车辆的测力闸瓦。

背景技术

铁道车辆的制动系统是铁道车辆中用于保证运行安全和效率的重要组成部分。现有技术中的铁道车辆、特别是货车多采用踏面制动，即通过压紧在车轮踏面(即车轮滚动圆表面)上的闸瓦与转动的车轮间产生的相互摩擦力使车辆减速或停止的制动方式。

在铁道车辆的制动系统中，制动力的发生源多采用气动制动缸，制动缸产生的推力通过一套杠杆系统传递到闸瓦。由于杠杆系统存在传动效率的损失，传动效率随杠杆系统的复杂程度而变化，没有理论上的确定值，因此，为了得到近似实际的闸瓦压力，保证车辆具有足够的制动能力，需要对闸瓦力进行测试。

请参考图1和图2，图1为现有技术中测力闸瓦在一种设置方式中未使用状态的结构示意图；图2为图1所示测力闸瓦使用状态的结构示意图。

如图1所示，闸瓦力测试需要采用专业的力传感器101，力传感器101被安装在可与闸瓦托20相连的安装座102中，力传感器101与安装座102共同组成整个测力闸瓦10。闸瓦托20是车辆上用于安装闸瓦的部件，进行测试时，需取下闸瓦，安装上所述测力闸瓦10。

详细地，如图1和图2所示，制动缸30产生的力推动杠杆40运动，使测力闸瓦10靠向车轮50，力传感器101的压头压紧车轮50，使得车轮50制动，进而测得闸瓦的实际受力。

但是，采用上述测力闸瓦存在以下技术问题：

一方面，由于力传感器101与车轮踏面为单点接触，并且接触的面积小，因此，闸瓦托20或其他部位很有可能与车轮踏面接触，进而抵消部分测力闸瓦10的受力，导致较大的测量误差。

另一方面，由于力传感器101与车轮踏面直接接触，而车轮50的转动会损坏力传感器101，因此，上述现有的测力闸瓦10只能进行静态测试。

因此，如何设计一种铁道车辆的测力闸瓦，以提高检测精度，实现动态测量，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁道车辆的测力闸瓦，结构简单，能够对静态和动态的闸瓦力进行测量，检测精度较高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铁道车辆的测力闸瓦，包括测力传感器和与其连接的至少两个制动件，各所述制动件间隔分布于车轮踏面所在圆周的周向，并能够在制动时压紧车轮踏面；所述测力传感器用于检测所述制动件作用于车轮踏面的闸瓦力，且与所述车轮踏面不接触。

本发明的测力闸瓦，测力传感器连接有至少两个制动件，通过制动件对车轮踏面施加制动力，然后将该制动力传递给测力传感器，以检测闸瓦力。与现有技术中测力传感器直接与车轮踏面接触的结构相比，本发明通过制动件实现车轮的制动，从而避免对测力传感器造成损坏。更为重要的是，本发明的测力传感器可间接实现闸瓦力的测量，通过制动件对车轮踏面进行制动，测力传感器与车轮踏面不接触，从而允许制动件与车轮踏面之间存在相对运动，以实现动态下闸瓦力的测量；与现有技术中静态测量的方式相比，动态下的闸瓦力更加接近于真实情况，即本发明所获取的闸瓦力的检测值更加真实有效。再者，本发明设有至少两个制动件，与现有技术中单点接触的形式相比，两点或者多点接触使得受力更为均衡，减小了测量误差。

可选地，还包括设置在所述测力传感器两端的两个安装架，所述制动件为两个，分别安装于两所述安装架上；制动时，车轮踏面的反作用力使得两所述制动件带动两所述安装架逆向转动，进而将闸瓦力转化为所述安装架对所述测力传感器的压力或拉力。

可选地，所述制动件为铰接于所述安装架上的制动滚轮。

可选地，所述测力传感器的两端设有连接杆，所述安装架与所述连接杆铰接，且铰接轴平行于所述安装架的转动轴。

可选地，所述测力传感器的两端具有螺纹部，所述连接杆螺接固定在所述螺纹部上。

可选地，所述测力传感器和所述连接杆均由上至下延伸，其中一个所述制动件安装于处于上端的所述安装架的顶端，另一个所述制动件安装于处于下端的所述安装架的底端；所述测力传感器为拉力传感器/压力传感器。

可选地，还包括闸瓦体，所述闸瓦体能够与闸瓦托固定连接，所述安装架铰接于所述闸瓦体上，且两者的铰接轴构成所述安装架的转动轴。

可选地，所述安装架为三角架，所述制动件、所述闸瓦体、所述测力传感器分别与所述安装架的三角铰接，三铰接点相互平行并在由车轮踏面至所述闸瓦托的方向上依次设置，以便所述安装架绕其与所述闸瓦体的铰接轴转动而挤压或拉伸所述测力传感器。

可选地，所述闸瓦体的横截面呈U型，并以其曲部的外侧面与所述闸瓦托固连；两所述安装架分别铰接于U型开口处的上下两端；所述测力传感器内置于U型槽中。

可选地，所述闸瓦体以其U型开口处上下两端之间的端面朝向远离车轮踏面的方向凹进。

附图说明

图1为现有技术中测力闸瓦在一种设置方式中未使用状态的结构示意图；

图2为图1所示测力闸瓦使用状态的结构示意图；

图3为本发明所提供铁道车辆的测力闸瓦在一种具体实施方式中的组装分解立体图；

图4为图3所示测力闸瓦组合状态下的剖视图；

图5为图3所示测力闸瓦中测力机构的组装分解立体图。

图1-2中：

测力闸瓦10、力传感器101、安装座102、闸瓦托20、制动缸30、杠杆40、车轮50

图3-5中：

测力传感器1、制动件2、安装架3、连接杆4、闸瓦体5

具体实施方式

本发明的核心是提供一种铁道车辆的测力闸瓦，结构简单，能够对静态和动态的闸瓦力进行测量，检测精度较高。

以下结合附图，对本发明的分料装置进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

如图3和图4所示，本发明提供了一种铁道车辆的测力闸瓦，用于检测铁道车辆制动时的闸瓦力，包括测力传感器1以及与其连接的至少两个制动件2，各制动件2间隔分布于车轮踏面所在圆周的周向，且制动时，各制动件2均能够压紧于车轮踏面，以便通过两者之间的摩擦力使车轮减速或者停止；由于各制动件2均与测力传感器1连接，则制动件2作用于车轮踏面的闸瓦力能够传递给测力传感器1，进而通过测力传感器1检测所述闸瓦力，此时，测力传感器1与车轮踏面不接触，而是通过制动件2实现闸瓦力的间接检测。

各制动件2可以均匀地分布在车轮踏面所在圆周的周向，也可以根据需要设置两相邻制动件2之间的距离，以便在制动时压紧车轮踏面，实现车轮的制动。本领域技术人员还可以根据需要设置制动件2的个数，例如，制动件2可以为两个或者多个，以便与车轮踏面形成多点接触，提高闸瓦力的传递可靠性，进而减小通过测力传感器1所检测的闸瓦力的误差。

值得注意的是，本申请的测力闸瓦设有至少两个制动件2，与现有技术相比，通过制动件2与车轮踏面接触，避免了测力传感器1与车轮踏面直接接触，不会因车轮转动而损坏测力传感器1；尤其是，由于测力传感器1通过制动件2间接实现闸瓦力的测量，而制动件2与车轮踏面之间可以存在相对运动，使得测力传感器1能够实现闸瓦力的动态测量，由于动态下检测的闸瓦力更加接近真实值，从而提高了检测结果的准确性。同时，至少两个制动件2与车轮踏面接触，与现有技术中单点接触的形式相比，制动件2与车轮踏面的接触面积较大，能够通过制动件2实现车轮的制动，尽可能减小其他部件对车轮制动的影响，减小了检测误差。

请进一步参考图5，本发明还可以包括用于安装制动件2的安装架3，在图3-5所示的实施方式中，以设置两个制动件2为例进行说明，但是，本领域技术人员应该可以理解，本发明可以根据需要设置多个制动件2，只要各制动件2与测力传感器1连接，即可把制动时作用于车轮踏面的闸瓦力传递给所述测力传感器1，进而通过测力传感器1检测到闸瓦力。

详细地，可以在测力传感器1的两端均设置安装架3，然后将两制动件2分别安装于处于两端的所述安装架3上。制动时，车轮踏面对制动件2的反作用力传递给安装架3，带动安装架3转动，且两端的安装架3的转动方向相反，即两安装架3逆向转动，进而通过安装架3由两端挤压测力传感器1或者拉伸测力传感器1，从而将闸瓦力转化为对测力传感器1的压力或者拉力，以便通过测力传感器1检测闸瓦力。可见，安装架3可以将闸瓦力按照一定比例转化为对测力传感器1的拉力或者压力，进而通过测力传感器1间接实现闸瓦力的检测。

其中，安装架3设置在测力传感器1的两端是指安装架3设置在能够与测力传感器1的两端接触的位置，具体可以与测力传感器1连接或者不连接，还可以仅在需要进行闸瓦力检测时连接，即在不进行制动或者不需要检测闸瓦力时，安装架3完全可以不与测力传感器1接触。当需要检测闸瓦力时，制动件2将车轮踏面的反作用力传递给安装架3，该反作用力驱动两安装架3逆向转动，只要安装架3在转动过程中能够与测力传感器1的两端接触，进而对测力传感器1施加压力或者拉力即可。当然，在安装架3与测力传感器1不连接的情况下，通常比较容易传递压力，而只有在连接的情况下才能够传递拉力。

在一种具体设置方式中，可以在测力传感器1的两端设置连接杆4，然后将连接杆4与安装架3铰接，以实现安装架3与测力传感器1的连接；同时，连接杆4与安装架3的铰接轴平行于安装架3转动时的转动轴。所述安装架3的转动轴是指，在车轮踏面对制动件2的反作用力的作用下，安装架3会发生转动，其转动必然绕某个轴进行，该轴即为所述转动轴；也就是说，安装架3进行转动时所围绕的轴即为所述转动轴。

一方面，测力传感器1通过连接杆4与安装架3连接，本领域技术人员可以根据需要设置连接杆4的长度以及结构形式，进而将安装架3设置在合适的位置，以设置所需个数的制动件2并将制动件2布置于所需位置，更好地实现制动，提高闸瓦力传递的可靠性；另一方面，连接件的设置使得安装架3以及制动件2的安装更为灵活，以适应各种铁道车辆闸瓦力的检查，扩展了使用范围；再者，连接杆4与安装架3之间采用铰接的连接方式，且铰接轴平行于安装架3的转动轴，由于车轮踏面对制动件2的反作用力带动安装架3进行转动，此时，安装架3的转动力矩基本上可以全部转化为对连接杆4的压力或者拉力，即尽可能减小闸瓦力在传递至连接杆4的过程中的损失，以便测力传感器1准确检测连接杆4所传递的闸瓦力。

进一步，测力传感器1的两端还可以设置螺纹部，然后将连接杆4螺接固定在所述螺纹部上，以实现测力传感器1与连接杆4的连接固定。当然，连接杆4与测力传感器1的连接方式多样，不限于上述螺接，例如，还可以采用铆接、销接、一体成型等方式。

更进一步，测力传感器1可以由上至下延伸，然后在其上下两端设置连接杆4，将安装架3设置在测力传感器1的上端和下端。此时，闸瓦力依次通过制动件2、安装架3以及连接杆4传递至测力传感器1，最终转化为垂向的压力或者拉力；此时，连接杆4与安装架3的铰接轴基本上水平设置。相应地，测力传感器1可以采用专用于垂向载荷检测的传感器，例如拉力传感器或者压力传感器。

同时，可以将其中一个制动件2安装在处于上端的安装架3的顶端，将另一个制动件2安装在处于下端的安装架3的底端，以增加两制动件2之间的距离，使得闸瓦力较为均匀地作用于整个车轮踏面的周向，更有利于制动力的分散，进而减小对单个制动件2的损伤；而且，制动力分布较为均匀时，两制动件2的运动较为稳定，能够更好地将闸瓦力传递至测力传感器1，进而提高检测精度；此外，两制动件2分别处于上下两端，两者之间的周向距离较大，从而可以保证两者驱动与其对应的两安装架3朝向相反的方向转动，进而对测力传感器1施加压力或者拉力。

本文所述的上下是以轨道面为参照，在垂直于轨道面的方向上，靠近轨道面的方向为下，远离轨道面的方向为上；本文所述周向和径向等词均以车轮为参照。

在上述基础上，本申请还可以包括闸瓦体5，闸瓦体5能够与闸瓦托固定连接，然后可以将安装架3铰接于闸瓦体5上，如图3和图4所示。由于闸瓦体5固定于闸瓦托上，则安装架3与闸瓦体5的铰接轴相对固定，安装架3可以绕铰接轴转动，即安装架3与闸瓦体5的铰接轴构成安装架3的转动轴。其中，可以将安装架3、测力传感器1、制动件2以及连接杆4组成的整体称为测力机构，则整个测力机构可以通过安装架3固定于闸瓦体5上，进而通过闸瓦体5与铁路车辆的闸瓦托固定，实现整个测力闸瓦的定位。

通过闸瓦体5实现整个测力闸瓦的定位，一方面，可以提高定位可靠性；另一方面，闸瓦体5能够对整个测力机构进行防护，避免其他外界因素干扰检测；更为重要的是，整个测力机构仅以安装架3与闸瓦体5连接，在不与测力传感器1接触的情况下实现了测力传感器1的定位，同时，利用安装架3与测力传感器1的连接关系实现闸瓦力的检测，不仅结构简单，且检测精度较高。

在一种具体设置方式中，安装架3可以设置为三角架，然后将制动件2、闸瓦体5以及测力传感器1分别铰接于三角架的三个角，具体可以通过连接杆4与测力传感器1铰接；同时，三个铰接点可以相互平行，并在由车轮踏面至闸瓦托的方向上依次设置，即制动件2的铰接点最靠近车轮踏面，然后是闸瓦体5的铰接点，测力传感器1的铰接点处于离车轮踏面最远的位置。

如图3和图4所示，由于安装架3铰接于闸瓦体5，两者可以通过销轴实现铰接，由于销轴的两端固定于闸瓦体5，闸瓦体5通过闸瓦托固定，则安装架3与闸瓦托的铰接点相对固定。当制动件2压紧车轮踏面时，车轮踏面通过制动件2对安装架3施加作用力，进而驱动安装架3绕其与闸瓦体5的铰接轴转动，安装架3与测力传感器1的铰接点也会随之转动，从而作用于测力传感器1。以图4所示实施方式为例，当上端的安装架3顺时针转动时，该安装架3与测力传感器1的铰接点向下转动，从而对测力传感器1施加压力；当上端的安装架3逆时针转动时，该安装架3与测力传感器1的铰接点向上运动，从而对测力传感器1施加拉力；下端的安装架3的运动方式与上端的安装架3的运动方向相反。

可见，当闸瓦体5与安装架3的铰接点处于中间时，即在由车轮踏面至闸瓦托的方向上，闸瓦体5的铰接点处于制动件2的铰接点与测力传感器1的铰接点之间，此时安装架3绕中间的铰接点转动，使得其转动更为稳定，以便制动件2将闸瓦力有效传递至测力传感器1。

再者，安装架3具体可以为等边三角形的架体结构，如图5所示，此时，由于制动件2处于最靠近车轮踏面的一角，那么，安装架3的其他各边均相对于车轮踏面倾斜一定角度，使得安装架3仅以其上的制动件2与车轮踏面接触，安装架3的其他部分不会作用于车轮踏面，保证闸瓦力全部传递至测力传感器1，进而避免因制动件2以外的其他部件抵消部分闸瓦力而导致测力误差。

可以理解，本申请中制动件2的形式多样，在图3-5所示的实施方式中，制动件2可以为制动滚轮，并铰接于安装架3上。显然，制动件2还可以采用转动带或者制动盘等结构。当采用制动滚轮的结构时，不仅能够与车轮踏面形成可靠接触，还可以跟随车轮踏面转动，以减小制动时的损伤；在安装空间一定的情况下，制动滚轮与车轮踏面的接触面积较大，提高了受力的均衡性；制动滚轮还适用于低速运动下车辆的制动，进而实现低速运行时闸瓦力的检测。

此外，本申请的闸瓦体5可以设置为类似U型的结构，如图3和图4所示，闸瓦体5的横向面可以设置为U型，即闸瓦体5的俯视图可以为U型结构，此时，可以在U型曲部的外侧面设置连接孔等结构，以便与闸瓦托固定连接；当然，闸瓦体5设置为类似U型的结构，所述曲部也可以为直板状结构，即连接U型两侧壁之间的部分可以为类似弧形板的弯曲结构，也可以为直板状结构，具体可以根据需要进行设置。不管采用弯曲结构还是直板状结构，均可以该部分的外侧面与闸瓦托固定连接。所述闸瓦托的外侧面显然是指处于U型开口以外的端面。

还可以在U型的开口处安装所述安装架3，具体可以将两安装架3分别铰接在U型开口处的上下两端，以避免闸瓦体5影响闸瓦力的传递；然后，可以将测力传感器1内置于U型槽中，以便对测力传感器1进行防护。

如图3和图4所示，为进一步避免闸瓦体5对制动的影响，还可以将闸瓦体5靠近车轮踏面一侧的端面凹进设置。具体地，闸瓦体5以其开口朝向车轮踏面，然后以该开口处的上下两端伸向车轮踏面，以便在上下两端设置安装架3，进而将制动件2安装在所述安装架3上；此时，为避免闸瓦体5的开口侧处于上下两端之间的部分作用于车轮踏面而影响闸瓦力的检测，可以将其开口处上下两端之间朝向车轮踏面一侧的端面远离车轮踏面凹进。

此外，本文中所述的铰接均可以采用销轴铰接实现，具体安装方式请参照现有技术，此处不再赘述。

需要说明的是，本文仅针对设置两个制动件2的具体实施方式进行了详细描述，但是，本领域技术人员应该可以理解，本申请可以根据需要设置三个以上的制动件2。例如，可以在测力传感器1的两端各设置两个制动件2，或者在测力传感器1的一端设置一个制动件2、另一端设置两个制动件2；还可以改变制动件2与测力传感器1的连接形式，或者两者的相对位置；也可以根据需要选择测力传感器1的具体种类，以便与制动件2相互配合，实现闸瓦力的精确测量。

以上对本发明所提供铁道车辆的测力闸瓦进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种铁道车辆的测力闸瓦，其特征在于，包括测力传感器(1)和与其连接的至少两个制动件(2)，各所述制动件(2)间隔分布于车轮踏面所在圆周的周向，并能够在制动时压紧车轮踏面；所述测力传感器(1)用于检测所述制动件(2)作用于车轮踏面的闸瓦力，且与所述车轮踏面不接触；

还包括安装架(3)，所述制动件(2)通过安装架(3)与所述测力传感器(1)相连；

制动时，车轮踏面的反作用力使得所述制动件(2)带动所述安装架(3)逆向转动，进而将闸瓦力转化为所述安装架(3)对所述测力传感器(1)的压力或拉力。

2.如权利要求1所述的测力闸瓦，其特征在于，所述安装架(3)的数量为两个，并分别设置在所述测力传感器(1)的两端，所述制动件(2)为两个，分别安装于两所述安装架(3)上。

3.如权利要求2所述的测力闸瓦，其特征在于，所述制动件(2)为铰接于所述安装架(3)上的制动滚轮。

4.如权利要求2所述的测力闸瓦，其特征在于，所述测力传感器(1)的两端设有连接杆(4)，所述安装架(3)与所述连接杆(4)铰接，且铰接轴平行于所述安装架(3)的转动轴。

5.如权利要求4所述的测力闸瓦，其特征在于，所述测力传感器(1)的两端具有螺纹部，所述连接杆(4)螺接固定在所述螺纹部上。

6.如权利要求4所述的测力闸瓦，其特征在于，所述测力传感器(1)和所述连接杆(4)均由上至下延伸，其中一个所述制动件(2)安装于处于上端的所述安装架(3)的顶端，另一个所述制动件(2)安装于处于下端的所述安装架(3)的底端；所述测力传感器(1)为拉力传感器/压力传感器。

7.如权利要求2-6任一项所述的测力闸瓦，其特征在于，还包括闸瓦体(5)，所述闸瓦体(5)能够与闸瓦托固定连接，所述安装架(3)铰接于所述闸瓦体(5)上，且两者的铰接轴构成所述安装架(3)的转动轴。

8.如权利要求7所述的测力闸瓦，其特征在于，所述安装架(3)为三角架，所述制动件(2)、所述闸瓦体(5)、所述测力传感器(1)分别与所述安装架(3)的三角铰接，三铰接点相互平行并在由车轮踏面至所述闸瓦托的方向上依次设置，以便所述安装架(3)绕其与所述闸瓦体(5)的铰接轴转动而挤压或拉伸所述测力传感器(1)。

9.如权利要求7所述的测力闸瓦，其特征在于，所述闸瓦体(5)的横截面呈U型，并以其曲部的外侧面与所述闸瓦托固连；两所述安装架(3)分别铰接于U型开口处的上下两端；所述测力传感器(1)内置于U型槽中。

10.如权利要求9所述的测力闸瓦，其特征在于，所述闸瓦体(5)以其U型开口处上下两端之间的端面朝向远离车轮踏面的方向凹进。