一种胶囊外风挡的制作方法

1.本实用新型属于轨道交通车辆技术领域，具体涉及一种胶囊外风挡。


背景技术：

2.现有胶囊外风挡在列车通过非直线或具有高低落差路段时，因两车之间会出现偏转，两个外风挡之间就会相互挤压，其中受力最大的地方在于左上侧组成及右上侧组成，因此这两段组成最容易产生疲劳开裂，因为胶囊通过安装孔连接在型材上，故挤压力传递到胶囊安装孔附近，使得胶囊安装孔受到极大地剪切力，从而导致胶囊安装孔撕裂，并脱出型材，造成外风挡功能性失效。
3.其次，因胶囊反复压缩、回弹，又会使上侧组成胶囊的端部与左上、右上侧组成胶囊的端部摩擦，故现有外风挡在上侧组成胶囊两端开缺口，来避免上侧组成胶囊与左上侧、右上侧胶囊端部因反复压缩、回弹而造成的磨损。但此方案的缺陷是让原本封闭外风挡出现两处缺口，使得车外气流从这两处缺口涌入外风挡与内风挡之间的空腔内，冲击内风挡，引起内风挡振动，产生噪音，影响旅客乘坐舒适度。
4.最后，列车在高速行驶时因自身重量和行驶中振动会造成风挡内外气压差，使外风挡下侧组成胶囊相对运动而外翻下垂，这样会造成胶囊之间出现缝隙，使气流进入造成风阻加大，列车整体能耗提高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种胶囊外风挡，以解决现有技术中存在的：1. 外风挡左上侧组成及右上侧组成的胶囊安装孔容易产生撕裂；2.气流进入封闭外风挡缺口，导致冲击内风挡，引起内风挡振动，产生噪音；3.外风挡胶囊下侧组成外翻下垂造成风阻加大，能耗提高的技术问题。
6.为了解决上述问题，本实用新型涉及一种胶囊外风挡，用于轨道交通车辆中车体与车体之间以降低风阻，包括：上侧组成、下侧组成、左侧组成和右侧组成，四者均通过螺钉连接于车体，并围制成整体；所述左侧组成和所述右侧组成对称设置，左侧组成包括：第一部件、第二部件和胶囊；所述胶囊一侧具有夹布层或内部具有金属板；所述第一部件连接在车体上位于所述胶囊外侧，所述第二部件位于所述胶囊内侧用于夹紧所述胶囊，三者通过螺钉连接成一体；所述下侧组成包括：第一部件、第二部件、第三部件、胶囊和拉紧机构；所述胶囊一侧具有夹布层或内部具有金属板；所述第一部件连接在车体上位于所述胶囊外侧，所述第二部件位于所述胶囊内侧用于夹紧所述胶囊，三者通过螺钉连接成一体；所述第三部件间隔分布于所述第二部件内侧，与所述第一部件、所述第二部件和所述胶囊螺钉连接成一体，所述拉紧机构分别连接所述胶囊和所述第二部件。
7.进一步，所述左侧组成和所述右侧组成为整体式结构或分体式结构。
8.进一步，所述拉紧机构第一端连接所述胶囊，第二端连接于所述第二部件，所述拉紧机构为单点式拉紧结构。
9.进一步，所述拉紧机构第一端连接所述胶囊，第二端连接于所述第二部件，所述拉紧机构为单点式拉紧结构。
10.进一步，所述拉紧机构第一端连接所述胶囊，第二端连接于所述第一部件，所述拉紧机构为复合式拉紧结构。
11.进一步，所述的拉紧机构为钢丝绳结构。
12.进一步，所述第一部件为铝合金材质或玻璃钢材质，所述第三部件为夹布橡胶，所述拉紧机构第一端连接铆钉连接所述胶囊，所述拉紧机构第二端螺钉连接所述第二部件。
13.进一步，位于所述上侧组成和所述左侧组成以及位于所述上侧组成和所述右侧组成之间具有导流块。
14.进一步，所述导流块焊接于上侧组成的铝型材和所述左侧组成的所述第一部件，所述导流块焊接于上侧组成的铝型材和所述右侧组成的所述第一部件；所述导流块具有倾斜的第一面和第二面，所述导流块的第一面与第二面形成钝角布设，且所述导流块的倾斜面端面靠近所述上侧组成。
15.本实用新型的有益效果：通过在胶囊内侧增加夹布层以及在胶囊内侧增加金属板以增加胶囊在左侧组成和右侧组成中的防拉脱能力；同时在左侧组成和上侧组成以及右侧组成和上侧组成之间设置有导流块的结构可以有效防止车体外的气流直接从外部缺口涌入外风挡与内风挡之间的空腔内，冲击内风挡，可以减小内风挡振动，降低并逐渐消除噪音产生；再者通过在下侧组成结构中采用分别连接于胶囊和第一部件的拉紧机构可以有效阻止胶囊在车体运行时进入任何形式路段时胶囊发生外翻下垂的现象，采用拉紧机构的下侧组成其使用寿命得到了延长，同时在车体运行过程中也有效阻止了气流的进入，能起到减小风阻和降低整车能耗的作用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
17.图1是本实用新型的胶囊外风挡整体结构示意图；
18.图2是本实用新型的左、右侧组成胶囊在车辆直线段运行时受力示意图；
19.图3是本实用新型的左、右侧组成胶囊在车辆非直线段运行时受力示意图；
20.图4是本实用新型的下侧组成胶囊初始状态结构示意图；
21.图5是本实用新型的下侧组成胶囊运动状态结构示意图；
22.图6是本实用新型的下侧组成胶囊初始状态和运动状态对比示意图；
23.图7是本实用新型的拉紧机构在下侧组成中的分布位置示意图；
24.图8是现有技术胶囊结构示意图；
25.图9是本实用新型的胶囊结构示意图；
26.图10是本实用新型的导流块截面示意图。
27.图中：
28.左侧组成100，第一部件110，第二部件120，胶囊130，右侧组成200，
29.上侧组成300，下侧组成400，第三部件410，拉紧机构420，导流块500，
30.第一面510，第二面520。
31.定义：
32.f1为胶囊受到挤压后的摩擦力；
33.f2为气流对胶囊的冲击力；
34.f3为第二部件给予胶囊的支撑力；
35.f4为拉力f8的初始第一分力；
36.f4’为拉力f8的运动第一分力；
37.f5为拉力f8的初始第二分力；
38.f5’为拉力f8的运动第二分力；
39.f6为胶囊水平方向上阻力；
40.f7为胶囊端部承受的初始垂向力；
41.f7’为胶囊端部承受的运动垂向力；
42.f8为拉紧机构对胶囊的初始拉力；
43.f8’为拉紧机构对胶囊的运动拉力。
具体实施方式
44.下文讨论的图1至图10，以及在本专利文件中用于描述本实用新型的原理的各种实施例仅是用来说明，而不应当以被视为以任何方式限制本实用新型的范围。本领域技术人员将理解的是，本实用新型的原理可以实施在任何合适地一种胶囊外风挡。用于描述各种实施例的术语是示范性的。应当理解的是，提供这些仅是为了帮助理解本说明书，且它们的使用和定义不以任何方式限制本实用新型的范围。使用术语第一、第二等来区分具有相同术语集的对象，而不意在以任何方式表示时间次序，除非另有明确说明。组被限定为包含至少一个元件的非空组。
45.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。应当理解的是，本文所描述的示范性实施例应当仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。对每个示范性实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他示范性实施例中类似的特征或方面。
46.实施例1
47.如图1示出了本实用新型根据示例性实施例的一种胶囊外风挡，用于轨道交通车辆中车体与车体之间以降低风阻，包括：上侧组成300、下侧组成400、左侧组成100和右侧组成200四个部分，以构成胶囊外风挡的整体结构，四者均通过螺钉连接于车体，并围制成整体。外风挡的分段式结构可以有效封闭车端空间，在车辆运行时可以有效防止外部气流进入外风挡与内风挡两侧车端的空间内。其中所述左侧组成100和所述右侧组成200对称设置采用整体式结构或分体式结构，并通过螺纹连接于车体上，左侧组成100包括：为铝合金材质或玻璃钢材质制成的第一部件110，由于轨道交通车辆要求轻质优选采用铝型材材质；以及金属第二部件120和胶囊130；所述胶囊130一侧具有夹布层或内部具有金属板；所述第一
部件110连接在车体上位于所述胶囊130外侧，所述第二部件120位于所述胶囊130内侧用于夹紧所述胶囊130，三者通过螺钉连接成一体。如图2图 3所示,其中定义f1为胶囊受到挤压后的摩擦力，f2为气流对胶囊的冲击力， f3为第二部件给予胶囊的支撑力。
48.左侧组成100和右侧组成200中的胶囊130的夹布层在胶囊的内侧面，夹布层具有回弹复位性能和抗撕裂性能，其回弹性能与胶囊130一致，抗撕裂性能为胶囊130抗撕裂性能的1.3
‑
1.5倍，能够经受长时间的拉扯而不会产生开裂，抗撕裂性能为优选为1.3倍。当抗撕裂性能超过胶囊130抗撕裂性的1.5倍时，导致夹布层的复位弹性降低。当抗撕裂性能小于胶囊130抗撕裂性的1.3倍时，抗撕裂性能差容易产生撕裂。其总体拉伸强度≥17mpa，撕裂强度≥25n/mm。该夹布层材质为合成强化纤维具体为涤纶材质。该胶囊130具有较强的抗撕裂能力，并拥有良好的弹性复位能力，在第一部件110、第二部件120的夹持下不易产生疲劳开裂损坏，有效延长使用寿命长。同样的为了能提高胶囊130的抗撕裂能力还可以在胶囊130与第一部件110、第二部件120通过螺钉连接的位置内部设置防拉脱金属板，金属板可以为碳钢或不锈钢材质。
49.如图2、图3所示本实用新型根据示例性实施例的左侧组成100和右侧组成 200中的胶囊130采用夹布层为例进行描述：车辆在直线段运行时，胶囊130受到力f2和f3，f2和f3是一对大小相等的反向作用力，胶囊130在f2方向的受力和f3方向受力相互抵消，因此胶囊130在列车直线段运行时，在f1方向不受到摩擦力，即f1＝0,进而不会产生撕裂，也就不会导致胶囊130脱出安装孔；车辆在非直线段运行时，胶囊130受到力f2和f3，f2和f3是一对大小相等的反向作用力，胶囊130在f2方向的受力和f3方向受力相互抵消，但是因车辆偏转，胶囊130会受到挤压，此挤压又会使胶囊130之间产生摩擦力f1，此摩擦力f1 方向与胶囊130轮廓相切，摩擦力f1使胶囊130安装孔附近受到拉扯，从而导致胶囊130安装孔撕裂，通过在胶囊内侧面增加夹布层可以有效提高胶囊130 的抗撕裂性能。
50.如图4、图5和图6所示，本实用新型中下侧组成400为整体式结构，并通过螺纹连接于车体上，下侧组成具有拉紧机构。所述下侧组成400包括：为铝合金材质或玻璃钢材质制成的第一部件110，由于轨道交通车辆要求轻质优选采用铝型材材质；以及金属第二部件120，胶囊130，具有夹布橡胶结构的第三部件 410和包括钢丝绳结构的拉紧机构420；所述胶囊130一侧具有夹布层或内部具有金属板；所述第一部件110连接在车体上位于所述胶囊130外侧，所述第二部件120位于所述胶囊130内侧用于夹紧所述胶囊130，三者通过螺钉连接成一体；所述第二部件120通过螺钉连接的位置内部设置防拉脱金属板，金属板可以为碳钢或不锈钢材质。所述第三部件410间隔分布于所述第二部件120内侧，与所述第一部件110、所述第二部件120和所述胶囊130螺钉连接成一体，对第二部件 120进行支撑，减小下侧组成400的胶囊130下垂；第三部件410在胶囊130内侧对称设置或交错设置，可以有效提高胶囊130两侧根部的强度，阻止胶囊130 长时间使用后向内侧空腔凹陷变形。所述拉紧机构420分别连接所述胶囊130 和所述第二部件120，所述拉紧机构420的第一端铆钉连接所述胶囊130，第二端螺钉连接第二部件120，有效防止下侧组成400中胶囊130下垂外翻。
51.如图4中可以看出在车辆处于起始运行状态时，胶囊外风挡其下侧组成400 中的胶囊130受到的力主要有胶囊130端部承受的初始垂向力f7,以及来自拉紧机构420阻止并克服胶囊130因端部产生的初始垂向力f7变形的拉紧机构420 对胶囊130的初始拉力f8；其中拉紧机构420对胶囊130的初始拉力f8的初始第一分力f4与胶囊130端部承受的初始垂向
位置的距离与9位置与3’位置的距离保持相等，同样的拉紧机构420对8和9位置拉紧力保持平衡，拉紧机构420采用的钢丝绳两侧长度均匀；其中位置8同时承受来自两侧的拉紧机构420的拉紧力。复合式结构中拉紧机构420位于第一边侧段的1’位置的第二端同时连接拉紧位于6和7位置的第一端时，6位置与1’位置的距离b小于 7位置与1’位置的距离c，此时拉紧机构420对6和7位置拉紧力中作用于6 位置的拉紧力大于作用于7位置的拉紧力，6位置仅承受拉紧机构420在1’位置的单一拉紧力，7位置承受来自1’和2’位置的两个拉紧力，因此在拉紧机构420位于第一边侧段时1’位置的第二端对位于7位置的第二端所提供的拉紧力小于位于6位置的第二端所提供的拉紧力；同样的复合式结构中拉紧机构420 位于第二边侧段的4’位置的第二端同时连接拉紧位于9和10位置的第一端时， 10位置与4’位置的距离g小于9位置与4’位置的距离f，此时拉紧机构420 对9和10位置拉紧力中作用于10位置的拉紧力大于作用于9位置的拉紧力，10 位置仅承受拉紧机构420在4’位置的单一拉紧力，9位置承受来自3’和4’位置的两个拉紧力，因此在拉紧机构420位于第一边侧段时4’位置的第二端对位于9位置的第二端所提供的拉紧力小于位于10位置的第二端所提供的拉紧力。综上复合式结构中拉紧机构420拉紧力的布设可以达到对拉紧机构420提供拉紧力利用的最大化，有效阻止胶囊130外风挡下侧组成400在车辆运行在任何路段时胶囊130外翻下垂问题的发生。
58.因此在胶囊外风挡的下侧组成400中采用拉紧机构能阻止并有效解决车体与车体之间相互接触的下侧组成400中胶囊130出现缝隙的问题，使气流无法产生大的风阻，有利于降低列车能耗。
59.从图8、图9中可以看出为了更好的提高胶囊的整体性能性能，增加胶囊外风挡整体的使用寿命，通过减小胶囊内腔角度、增加胶囊底部宽度以及增加胶囊顶部宽度，以减少下侧组成中胶囊外翻下垂的问题产生。为防止胶囊外风挡因重力和行驶中振动引起胶囊错位下垂外翻，优化胶囊截面尺寸来改善外翻情况。定义：胶囊内腔角度分别为γ、β，胶囊底部宽度分别为i1、i2，胶囊顶部宽度分别为j1、j2。在胶囊外轮廓宽度和高度一致的情况下，β＜γ、j2＞j1会导致胶囊顶部圆弧半径变小，胶囊强度增大，使胶囊顶部成型坚挺不易倾斜，有效的抵抗外翻下垂；在胶囊底部宽度i1＜i2，能有效提高胶囊整体结构强度。
60.从图10中可以看出在胶囊外风挡中左侧组成100与上侧组成300、右侧组成200与上侧组成300的连接处还具有用于对车辆运行过程中阻碍气流进入外风挡与内风挡两侧车端空间内的导流块500，导流块500的导流角为140
°‑
160
°
，其中优选为150
°
。导流块500导流角度小于140
°
，气流对导流块500造成冲击，导流不顺畅容易在冲击位置造成气流旋涡，长时间气流冲击会造成导流块 500开裂的风险。导流块500导流角度大于160
°
时，会造成导流不充分，存在部分气流进入外风挡与内风挡两侧车端空间内。
61.导流块500焊接于上侧组成的第一部件上，不易造成导流块500脱落。导流块500具有倾斜的第一面510和第二面520，第一面510的倾斜角为6
°‑8°
，第二面520的倾斜角为4
°‑7°
，导流块500第一面510和第二面520倾斜面端面为靠近上侧组成的位置，该倾斜面设置可以最大限度的对气流进行导向，并脱离左侧组成与上侧组成、右侧组成与上侧组成的中的缺口位置，并第一面510 与第二面520之间夹角α＝140
°‑
160
°
。导流块500倾斜面端面为靠近上侧组成的位置，导流块500第一面510与第二面520之间夹角α优选为150
°
这样的设计可以使导向块有效地阻止在车辆运行过程中气流从外风挡的缺口位置进入到外风挡与内风
挡间的空腔内，冲击内风挡，引起内风挡振动，产生噪音。
62.本实用新型的有益效果：通过在胶囊内侧增加夹布层以及在胶囊内侧增加金属板以增加胶囊在左侧组成和右侧组成中的防拉脱能力；同时在左侧组成和上侧组成以及右侧组成和上侧组成之间设置有导流块的结构可以有效防止车体外的气流直接从外部缺口涌入外风挡与内风挡之间的空腔内，冲击内风挡，可以减小内风挡振动，降低并逐渐消除噪音产生；胶囊外风挡截面尺寸优化提高了胶囊的刚性，增强了胶囊抵抗外翻下垂的能力。再者通过在下侧组成结构中采用分别连接于胶囊和第一部件的拉紧机构可以有效阻止胶囊在车体运行时进入任何形式路段时胶囊发生外翻下垂的现象，采用拉紧机构的下侧组成其使用寿命得到了延长，同时在车体运行过程中也有效阻止了气流的进入，能起到减小风阻和降低整车能耗的作用。
63.在上述实施例基础上，本实施例以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。