CN114655169A - 一种支撑式开启的空气阻力制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种支撑式开启的空气阻力制动装置，包括支撑机构、风阻制动板、导向机构、动力机构和水平设置的底座。风阻制动板的数量为一个或两个，导向机构设在底座上，且其数量与风阻制动板的数量相同。支撑机构包括平行间隔并竖直设置的两个顶杆以及固设在两个顶杆顶端的连接轴，连接轴的轴向水平设置，顶杆能上下滑动地穿设在底座中。风阻制动板的第一端与连接轴铰接，其第二端与导向机构铰接并能沿垂直于连接轴的水平方向往复滑动。动力机构与顶杆的底端连接，并能驱动顶杆升降移动。本发明实现其开启方式的结构无需复杂连杆机构、齿轮等，结构更加简单，体积小重量轻，更加稳定可靠。

Description

一种支撑式开启的空气阻力制动装置

技术领域

本发明是关于机械工程车辆工程技术领域，尤其涉及一种支撑式开启的空气阻力制动装置。

背景技术

现有的高铁空气阻力制动装置主要分为两类开启方式：垂向开启和斜向开启。

“垂向开启”的装置主要由推动装置及风阻制动板构成，两者均采用垂向布置。开启时，推动装置沿垂向竖起带动风阻制动板。在开、闭过程中，推动装置、风阻制动板面与车身顶面始终保持90°夹角，风阻制动板始终垂直于自由来流方向。这种开启方式存在以下问题：1、整个装置占用的车体内部空间大，且受门袋外形的限制，尺寸较为固定，空气阻力利用率效果有限；2、由于风阻制动板与来流方向垂直，因此这种开启方式对机构及零部件刚度要求较高；3、由于空间问题，仅适合布置在车厢端部。

“斜向开启”的装置主要由动力装置、连杆机构、风阻制动板组成，该装置采用水平布置，通过动力装置，推动风阻制动板斜向开启。开、闭过程中，连杆机构中的顶杆与风阻制动板面的夹角不断变化，风阻制动板与自由来流方向也在不断变化。这种开启方式存在以下问题：1、连杆机构结构复杂，通常情况下，动力机构仅输出水平方向的推力，通过复杂的连杆机构，将水平方向的推力转化为斜向上方的力从而推起风阻制动板斜向开启，由于连杆机构复杂，容易发生卡死的情况；2、单板情况仅支持单侧开启，仅能实现在单一行进方向下的空气阻力制动；3、开启时，需要克服空气阻力及由此产生的对于风阻制动板的垂向压力，这对动力源功率及机构刚度要求较高。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种支撑式开启的空气阻力制动装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种支撑式开启的空气阻力制动装置，实现其开启方式的结构无需复杂连杆机构、齿轮等，结构更加简单，体积小重量轻，更加稳定可靠。

本发明的目的是这样实现的，一种支撑式开启的空气阻力制动装置，包括支撑机构、风阻制动板、导向机构、动力机构和水平设置的底座；风阻制动板的数量为一个或两个，导向机构设在底座上，且其数量与风阻制动板的数量相同；支撑机构包括平行间隔并竖直设置的两个顶杆以及固设在两个顶杆顶端的连接轴，连接轴的轴向水平设置，顶杆能上下滑动地穿设在底座中；风阻制动板的第一端与连接轴铰接，其第二端与导向机构铰接并能沿垂直于连接轴的水平方向往复滑动；动力机构与顶杆的底端连接，并能驱动顶杆升降移动。

在本发明的一较佳实施方式中，风阻制动板的数量为两个，且两个风阻制动板相对于连接轴对称设置。

在本发明的一较佳实施方式中，导向机构包括平行间隔设置的两个导轨以及设在两个导轨之间的连杆，导轨设在底座上，且导轨的长度方向垂直于连接轴的轴向；连杆的两端能轴向滑动地与两个导轨连接，风阻制动板的第二端与连杆铰接。

在本发明的一较佳实施方式中，导轨的两端通过相应的支座固设在底座上，连杆的端部开设有通孔并能滑动地套设在导轨上。

在本发明的一较佳实施方式中，在风阻制动板的板面上且靠近其第二端的位置设有铰接板，铰接板能转动地套设在连杆上；在风阻制动板的第一端设有套管，套管能转动地套设在连接轴上。

在本发明的一较佳实施方式中，在风阻制动板的第二端开设有两个避让槽，导轨能部分插设在对应的避让槽中。

在本发明的一较佳实施方式中，在每个导轨上设有间隔布置的两个限位块，连杆能在两个限位块之间往复滑动。

在本发明的一较佳实施方式中，动力机构为气缸、液压缸或直线电机。

在本发明的一较佳实施方式中，动力机构包括风缸、气路和电磁阀，气路的两端分别与风缸和顶杆的底端连接，电磁阀设在气路上并能控制气路的通断。

在本发明的一较佳实施方式中，顶杆为伸缩杆。

由上所述，本发明中的空气阻力制动装置，通过支撑机构和导向机构的配合，将顶杆提供的垂向推力作用在连接轴上便可实现风阻制动板的侧向开启，利用支撑机构对风阻制动板进行支撑的开启方式，相较于传统的开启方式而言，本实施例中无需复杂的连杆机构、齿轮和传动机构，结构更加简单稳定，可靠性更高，可有效控制故障率，且重量更轻，体积更小；而且将整个空气阻力制动装置的不同零部件分散布置，布局更加合理，可充分利用列车顶部纵向空间，减少对列车顶部垂向空间的入侵，空间利用率更高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明提供的支撑式开启的空气阻力制动装置的在风阻制动板开启时的结构图。

图2：为本发明提供的支撑式开启的空气阻力制动装置的在风阻制动板关闭时的结构图。

图3：为本发明提供的风阻制动板的结构图。

附图标号说明：

1、支撑机构；11、顶杆；12、连接轴；

2、风阻制动板；21、铰接板；22、套管；23、避让槽；

3、导向机构；31、导轨；311、支座；32、连杆；33、限位块；

4、底座。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，本实施例提供一种支撑式开启的空气阻力制动装置，包括支撑机构1、风阻制动板2、导向机构3、动力机构和水平设置的底座4；风阻制动板2的数量为一个或两个，导向机构3设在底座4上，且其数量与风阻制动板2的数量相同。支撑机构1包括平行间隔并竖直设置的两个顶杆11以及固设在两个顶杆11顶端的连接轴12，连接轴12的轴向水平设置，顶杆11能上下滑动地穿设在底座4中；风阻制动板2的第一端与连接轴12铰接，其第二端与导向机构3铰接并能沿垂直于连接轴12的水平方向往复滑动；动力机构与顶杆11的底端连接，并能驱动顶杆11升降移动，以实现风阻制动板2的开合式移动。

使用时，底座4固设在列车顶部。当列车正常运行时，风阻制动板2处于闭合状态，风阻制动板2的板面处于水平位置，顶杆11的顶端所在位置高度处于最低。当列车需要制动时，利用动力机构驱动顶杆11沿垂向升起，通过顶杆11提供的垂向推力使得风阻制动板2的第一端绕连接轴12发生相对转动，其第二端相对导向机构3发生转动并沿水平方向产生纵向滑移(该纵向即列车的长度方向)，实现风阻制动板2的斜向开启，开启过程中风阻制动板2与自由来流方向的夹角处于不断变化中，顶杆11与自由来流方向的夹角始终成90°；且通过调整顶杆11顶端的位置高度的不同，可实现不同级位的风阻制动，满足不同的制动需求。

由此，本实施例中的空气阻力制动装置，通过支撑机构1和导向机构3的配合，将顶杆11提供的垂向推力作用在连接轴12上便可实现风阻制动板2的侧向开启，利用支撑机构1对风阻制动板2进行支撑的开启方式，相较于传统的开启方式而言，本实施例中无需复杂的连杆机构、齿轮和传动机构，结构更加简单稳定，可靠性更高，可有效控制故障率，且重量更轻，体积更小；而且将整个空气阻力制动装置的不同零部件分散布置，布局更加合理，可充分利用列车顶部纵向空间，减少对列车顶部垂向空间的入侵，空间利用率更高。

在一个可选的实施例中，风阻制动板2的数量为一个。此时在该风阻制动板2开启后主要起到单向风阻制动的作用，也可以用于实现双向风阻制动。

在一个更优选的实施例中，如图1和图2所示，风阻制动板2的数量为两个，且两个风阻制动板2相对于连接轴12对称设置。这样，通过双侧的风阻制动板2可以实现双向制动。相较于传统的双向开启方式，不需要额外的齿轮和连杆机构等即可实现双向风阻制动板2的同时开启，以实现双向风阻制动，结构更加简单，且开启后形成三角型支撑，结构更稳定。

对于单向风阻制动而言，采用单个风阻制动板2设计，为非对称结构，当列车行进方向发生变化时，其所受力的大小及方向也会发生变化，这对列车的运行平稳性及制动效果会产生较大的影响(制动距离、制动减速度和轮轨间正压力都会发生改变)，会增加制动控制的难度。而双向风阻制动为对称结构，其所受力不随列车行进方向的改变而发生变化，因此，从工程应用角度，双向风阻制动装置具有更大的应用前景。

另外，风阻制动板2数量为两个时，底座4的长度方向沿列车的长度方向设置。两个风阻制动板2开启后，以图1中示出的方位为例，若列车向左行驶，则空气阻力的方向与列车行驶方向相反(即向右)，此时位于左侧的风阻制动板2起主要的风阻制动作用，且该板与自由来流方向成钝角，可以加大列车轮轨间(即车轮和钢轨之间)的正压力，该正压力的加大可使得车辆的黏着制动的效率增加，进而使得列车整体制动效果更好；当列车向右行驶时，则位于右侧的风阻制动板2起主要的风阻制动作用。当然，风阻制动板2的数量为一个时，例如仅设有图1中位于左侧的风阻制动板2时，列车向左行驶时，该板与自由来流方向也成钝角，也可以起到加大车辆黏着制动的效率。

进一步地，上述的导向机构3主要用于在空气阻力制动装置开启、关闭过程中，为风阻制动板2提供导向作用及限位作用。

如图1至图3所示，导向机构3包括平行间隔设置的两个导轨31以及设在两个导轨31之间的连杆32，导轨31设在底座4上，且导轨31的长度方向垂直于连接轴12的轴向(导轨31的长度方向沿列车的长度方向设置)；连杆32的两端能轴向滑动地与两个导轨31连接，风阻制动板2的第二端与连杆32铰接。在开启、关闭过程中，风阻制动板2的第一端与连接轴12产生相对转动，其第二端与连杆32发生相对转动，同时连杆32可沿导轨31滑移。

具体地，导轨31的两端通过相应的支座311固设在底座4上，连杆32的端部开设有通孔并能滑动地套设在导轨31上。在风阻制动板2的板面上且靠近其第二端的位置设有铰接板21，铰接板21能转动地套设在连杆32上；在风阻制动板2的第一端设有套管22，套管22能转动地套设在连接轴12上。

为保证结构的稳定性，一般在风阻制动板2的板面(具体是面向底座4的板面)上对称设有两个铰接板21，铰接板21上开设有通孔以能转动地套设在连杆32上，实现风阻制动板2和连杆32的铰接。风阻制动板2的数量为两个时，每个风阻制动板2的第一端会固设有间隔设置的多个套管22，且两个风阻制动板2上的各套管22沿连接轴12的轴向交错分布。

为了避免在风阻制动板2的开启过程中与导轨31干涉，在风阻制动板2的第二端开设有两个避让槽23，导轨31能部分插设在对应的避让槽23中。

为了便于对风阻制动板2的开启和闭合位置进行限位，在每个导轨31上设有间隔布置的两个限位块33，连杆32能在两个限位块33之间往复滑动。当风阻制动板2处于闭合位置时，其板面水平放置，此时连杆32抵靠在远离顶杆11的限位块33上形成限位；当风阻制动板2处于开启并位于开启最大位置时，其板面倾斜设置，此时连杆32抵靠在靠近顶杆11的限位块33上形成限位。

可选的，限位块33可以采用圆柱块并套设固定在导轨31上，且在同一导轨31上的两个限位块33中朝向彼此的一端可以开设有弧形槽，以便与连杆32卡接配合，限位效果更佳。

上述的动力机构主要用于为顶杆11提供上升的动力，以使顶杆11可以提供垂向推力。本实施例中的空气阻力制动装置既可以只在列车的常用制动状态下使用，也可以只在紧急制动状态下使用，或者，也可以在常用制动状态和紧急制动状态下均使用。根据该空气阻力制动装置所使用场合以及实际需要，动力机构的类型可以采用但不限于空气动力源、液压动力源、弹簧储能动力源等。

例如，若该空气阻力制动装置仅在常用制动状态下使用，动力机构可以采用气缸、液压缸或直线电机，以在常用制动时将顶杆11推动不同的高度，实现不动级位的风阻制动。

再例如，若该空气阻力制动装置仅在紧急制动状态下使用，该紧急情况一般出现在断电断气等无任何动力源的情形下，动力机构可以包括风缸、气路和电磁阀，气路的两端分别与风缸和顶杆11的底端连接，电磁阀设在气路上并能控制气路的通断。

该电磁阀可以起到控制气路通断的作用，该气路的上游与风缸连接，其下游与顶杆11的底端连接。在正常状态下，风缸内储存有压缩空气，电磁阀处于得电常闭状态，相当于电磁阀截断了上下游气路，电磁阀下游管路无压缩空气，此时风阻制动板2处于闭合状态。当列车出现紧急情况或紧急制动时，该电磁阀失电，上游风缸内的压缩空气进入下游气路，该高压的压缩空气喷出后作用在顶杆11的底端端面上可顶起顶杆11，使顶杆11达到预定高度，从而实现空气阻力制动装置的开启。进而通过预制压力和电磁阀的配合，可以在无源状态(即无动力源状态)下实现顶杆11的瞬间弹出，达到预定高度，完成紧急制动。

若需要该空气制动装置在常用制动状态和紧急制动状态这两种状态下都可以使用时，动力机构可以包括上述两种结构且并联设置，即动力机构包括第一动力机构和第二动力机构，第一动力机构为气缸、液压缸或直线电机，且第一动力机构与顶杆11的底端连接；第二动力机构包括风缸、气路和电磁阀，气路的两端分别与风缸和顶杆11的底端连接，电磁阀设在气路上并能控制气路的通断。在常用制动状态下，利用第一动力机构驱动顶杆11上升；在紧急情况下，电磁阀失电，利用第二动力机构将顶杆11瞬间弹出。

当然，上述的动力机构也可以根据实际工况采用其他的结构形式，本实施例仅为举例说明。

进一步地，在安装时，底座4会固设在列车的顶部，底座4、风阻制动板2和导向机构3均不会占用列车顶部的垂向空间。上述的顶杆11其长度不会太长，其可以设在车顶的位置，占用列车顶部垂向空间较小；一般更优选设在相邻两节车厢的连接处。为了进一步减少顶杆11所占用的垂向空间，顶杆11优选采用伸缩杆，具体结构可以采用现有任一伸缩杆的形式。例如，当动力机构采用风缸和电磁阀时，顶杆11可以包括相互套接的外套筒和内套杆；正常情况下，内套杆缩回至外套筒内，顶杆11长度最短；紧急情况时电磁阀失电，在压缩空气的推力作用下，可以将内套杆向外瞬间顶出，以将风阻制动板2开启。为了便于加工和安装，底座4为长方形板体，两个顶杆11位于底座4的宽度方向两侧；在底座4的两侧形成有对称的两个延伸板，在延伸板上开设有通孔，顶杆11能滑动地穿设在该通孔中。

由于在制动过程中，顶杆11为升起状态，风阻力会对该顶杆11产生一个向左或向右的较大侧向力；考虑到制动过程中的受力情况，可以根据需要在底座4上设置导向限位件，以对顶杆11起到支撑限位的作用，保持其结构的稳定性。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，包括支撑机构、风阻制动板、导向机构、动力机构和水平设置的底座；所述风阻制动板的数量为一个或两个，所述导向机构设在所述底座上，且其数量与所述风阻制动板的数量相同；

所述支撑机构包括平行间隔并竖直设置的两个顶杆以及固设在两个所述顶杆顶端的连接轴，所述连接轴的轴向水平设置，所述顶杆能上下滑动地穿设在所述底座中；所述风阻制动板的第一端与所述连接轴铰接，其第二端与所述导向机构铰接并能沿垂直于所述连接轴的水平方向往复滑动；所述动力机构与所述顶杆的底端连接，并能驱动所述顶杆升降移动。

2.如权利要求1所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述风阻制动板的数量为两个，且两个所述风阻制动板相对于所述连接轴对称设置。

3.如权利要求1所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述导向机构包括平行间隔设置的两个导轨以及设在两个所述导轨之间的连杆，所述导轨设在所述底座上，且所述导轨的长度方向垂直于所述连接轴的轴向；所述连杆的两端能轴向滑动地与两个所述导轨连接，所述风阻制动板的第二端与所述连杆铰接。

4.如权利要求3所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述导轨的两端通过相应的支座固设在所述底座上，所述连杆的端部开设有通孔并能滑动地套设在所述导轨上。

5.如权利要求3所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

在所述风阻制动板的板面上且靠近其第二端的位置设有铰接板，所述铰接板能转动地套设在所述连杆上；在所述风阻制动板的第一端设有套管，所述套管能转动地套设在所述连接轴上。

6.如权利要求3所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

在所述风阻制动板的第二端开设有两个避让槽，所述导轨能部分插设在对应的所述避让槽中。

7.如权利要求3所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

在每个所述导轨上设有间隔布置的两个限位块，所述连杆能在两个所述限位块之间往复滑动。

8.如权利要求1所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述动力机构为气缸、液压缸或直线电机。

9.如权利要求1所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述动力机构包括风缸、气路和电磁阀，所述气路的两端分别与所述风缸和所述顶杆的底端连接，所述电磁阀设在所述气路上并能控制所述气路的通断。

10.如权利要求1所述的支撑式开启的空气阻力制动装置，其特征在于，

所述顶杆为伸缩杆。

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