解钩用驱动装置及其车钩自动解钩机构的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及解钩用驱动装置及其车钩自动解钩机构。


背景技术：

2.轨道交通系统是指在车辆在固定导轨上运行并主要用于运输，例如客运的交通系统。车辆和机车是轨道交通系统中核心设备之一，而为了实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂，并传递牵引力及承受冲击力，同时还需使车辆之间保持一定距离的车辆部件，目前主要采用车钩结合自动解钩、挂钩机构来实现。车钩结合自动解钩、挂钩机构又可简称为车钩自动解钩机构，车钩设置在需要连接的机车或车辆的端部，通过解钩机构实现自动挂钩和解钩作业，其具有连结、牵引及缓冲的综合作用。
3.近年来，随着轨道交通的快速发展，高铁、地铁的自动化越来越高，对连接相邻两列车厢的车钩的自动解钩机构要求也越来越高，对自动解钩机构的动作精准平稳性、结构简化、结构紧凑性等提出了新的要求。而现有的自动解钩机构体积较大，结构复杂，不够紧凑，重量也较大，产品外观差；如现有技术cn208530582u所公开的车钩自动解钩机构，为了匹配足够的直线驱动行程，其驱动源体积大、重量大，这不仅影响了自动解钩机构整体外观、增加设备整体重量，且后期维护极其不方便。
4.同时，为了提升驱动源驱动钩舌转动的平稳性、降低摩擦，此现有技术中的驱动源通过滚轮与钩舌接触，而滚轮的转动需要采用一个与之同轴的轮轴，然后在轮轴的两个端部设置有支撑杆，通过支撑杆将滚轮转动设置在驱动源的驱动端上。这种滚动接触结构中，一是安装结构空间占用较大；二是此结构中滚轮的支撑仅通过支撑杆进行端部支撑，支撑受力部少且圆周分布不均匀。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供了解钩用驱动装置及其车钩自动解钩机构。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.解钩用驱动装置，包括气缸，所述气缸的活塞杆组件的外伸端设置有接触结构，所述接触结构包括设置在所述活塞杆组件的外伸端端面上的安装腔，球心一侧位于安装腔中而另一侧与活塞挡板在活塞杆轴向上挡止配合的球体，所述活塞挡板由紧固件b固定在组件上。
8.进一步地，所述气缸的气缸端盖在气缸内腔的一侧外凸成圆环凸台，所述圆环凸台外圆柱面与气缸的气缸外壳的内圆周面贴合。
9.进一步地，所述气缸端盖上的通气孔向气缸的内腔沉入，气管接头与通气孔配合，且所述气管接头的轴肩与通气孔外侧端面接触。
10.进一步地，所述气缸为二级气缸，其活塞杆组件包括由中心向外且均设置在气缸
内腔中的活塞杆和活塞套杆，所述活塞套杆的外圆柱面通过密封圈a与气缸内腔密封配合，所述活塞杆的外圆柱面通过密封圈c与活塞套杆内腔密封配合；
11.所述安装腔设置在活塞杆上，所述活塞挡板的外径大于活塞杆小端的外径。
12.进一步地，在所述气缸内腔和活塞套杆配合的中部设置有外环空，在活塞套杆上靠近气源的一端设置有将气缸远离活塞杆外伸端一侧的腔室与外环空连通的排气孔a；
13.在所述活塞套杆和活塞杆配合的中部设置有内环空，在活塞杆上靠近气源的一端设置有将气缸远离活塞杆外伸端一侧的腔室与内环空连通的排气孔b。
14.进一步地，在所述活塞杆远离活塞杆外伸端的端面上设置有减重孔。
15.进一步地，所述安装腔为半球结构，所述活塞挡板上与球体挡止配合的部位为球面孔。
16.进一步地，所述气缸的气缸外壳的外圆周面上靠近活塞杆组件外伸端的一侧为锥形面，其小径端靠近活塞杆组件外伸端。
17.车钩自动解钩装置，所述车钩自动解钩装置的驱动钩舌转动的装置为上述中所述的驱动装置。
18.进一步地，车钩自动解钩装置中，所述气缸的气缸外壳的外圆周面上外凸成法兰端面，所述车钩自动解钩装置的钩头体上供气缸插入的孔体的端部向外延伸至与法兰端面，螺钉穿过法兰端面后与钩头体相应的螺纹孔连接，且孔体处的延伸部位内壁与气缸外壳的外圆周面贴合。
19.本发明的有益效果如下：
20.1.加工时，可以直接通过机床的装夹以及刀具位置来保证安装腔与活塞杆组件的同轴度，从而直接通过安装即可定位球体，保证球体与活塞杆组件的同轴度，便于其在后续使用时受力方向与自身轴线的同轴度，改善受力环境，防止材料疲劳、部件损伤等不利情况产生；
21.2.通过设置成半球形的安装腔以及内孔为锥孔的活塞挡板，增大了相关部件与球体的配合面积，提成了球体安装的稳定性，继而保证球体仅沿着自身球心转动，而不会在安装腔中晃动；同时以在驱动装置进行驱动时，其所承受的反作用力与自身轴线一致，不会偏离自身轴线，有效地避免了驱动源的驱动端受力位置偏离中心、容易导致其端部变形、受损的情况出现；
22.3.本发明将现有的滚轮降摩擦结构，改进为本方案所设计的球体滚动接触接触结构，除了上述的保证受力方向与驱动源驱动方向的同轴度、改善受力环境的同时，整个安装结构紧凑、简单，且占用空间小，有效地提升了驱动装置装配效率以及结构的整体性；
23.4.圆环凸台外圆柱面与气缸的气缸外壳的内圆周面贴合，以在安装气缸端盖时，能通过圆环凸台由气缸外壳的内圆周面制成来径向定位气缸端盖，提高气缸端盖装配的便利性；
24.5.气缸端盖上的圆环凸台外圆柱面与气缸的气缸外壳的内圆周面贴合，以在安装气缸端盖时，能通过圆环凸台由气缸外壳的内圆周面制成来径向定位气缸端盖，提高气缸端盖装配的便利性；
25.6.本自动解钩解钩结构紧凑、所占空间小、重量轻，且整体美观。气缸与钩舌接触部位既能保证施力与受力的同轴度，又能采用简单的结构实现滚动接触，便于钩舌的推动
与回位。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：
27.图1是解钩驱动装置的结构示意图；
28.图2是解钩驱动装置的爆炸图；
29.图3是气缸的控制原理图；
30.图4是解钩机构的主视图；
31.图5是沿图4中a-a的剖视图；
32.图6是解钩机构的俯视图；
33.图7是沿图6中b-b的剖视图；
34.图8是解钩结构的主要核心部件立体图；
35.图9是两车钩自动解钩机构连挂时的示意图；
36.图10是两车钩自动结构机构脱离示意图。
37.附图中标号说明：
38.1-钩头体，2-钩舌，3-钩舌转轴，4-连挂杆，5-连挂杆转轴，6-拉簧，7-气缸，8-轴挡板， 9-气管，10-内六角螺钉，11-常闭型二位三口电磁换向阀，12-消声节流阀，2001-钩舌凸起， 4001-连挂杆凸台；
39.7-气缸，701-气缸外壳，702-活塞套杆，703-活塞杆，704-气缸端盖，705-球体，706
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活塞挡板，707-密封圈a，708-密封圈b，709-密封圈c，710-气管接头，711-螺钉a，712
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紧固件b，7012-外环空，7022-内环空，7011-法兰端，7021-排气孔a，7031-排气孔b，7032
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球面凹槽，7033-减重孔，7041-圆环凸台，7042-通气孔。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
41.下面结合图1至图10对本发明作详细说明。
42.实施例1
43.如图1～图3所示，本发明解钩用驱动装置，包括气缸7，所述气缸7的活塞杆组件的外伸端设置有接触结构，所述接触结构包括设置在所述活塞杆组件的外伸端端面上的安装腔7032，球心一侧位于安装腔7032中而另一侧与活塞挡板706在活塞杆轴向上挡止配合的球体705，所述活塞挡板706由紧固件b712固定在组件上。
44.安装腔7032用于定位球体，其优选地为钢球。具体加工时，可以直接通过机床的装夹以及刀具位置来保证安装腔7032与活塞杆组件的同轴度，从而直接通过安装即可定位球体 705，保证球体705与活塞杆组件的同轴度，便于其在后续使用时受力方向与自身轴线的同轴度，改善受力环境，防止材料疲劳、部件损伤等不利情况产生。安装腔7032可加工成孔
径与球体球径一致、深度与球体半径一致的孔体结构，还可以直接加工成球径与球体球径一致的半球形凹槽结构，具体不限。优选地，所述活塞挡板706上与球体705挡止配合的部位为球面孔。通过设置成半球形的安装腔以及内孔为锥孔的活塞挡板，增大了相关部件与球体的配合面积，提成了球体安装的稳定性，继而保证球体仅沿着自身球心转动，而不会在安装腔中晃动。以在驱动装置进行驱动时，其所承受的反作用力与自身轴线一致，不会偏离自身轴线，有效地避免了驱动源的驱动端受力位置偏离中心、容易导致其端部变形、受损的情况出现。
45.同时，本实施例中，将现有的滚轮降摩擦结构，改进为本方案所设计的球体滚动接触接触结构，除了上述的保证受力方向与驱动源驱动方向的同轴度、改善受力环境的同时，整个安装结构紧凑、简单，且占用空间小，有效地提升了驱动装置装配效率以及结构的整体性。
46.紧固件b712优选地采用螺钉，且具体地为沉头螺钉，其杆部末端活动贯穿气缸端盖 704后与活塞杆组件的端部螺纹连接，如图1所示。螺钉b有12个，沿活塞杆组件的轴线中心对称分布，如图2所示。且气缸端盖的外径大于活塞杆组件外伸端的外径，以便于接触结构处的装配和后期维护，提升驱动装置装配和维护的方便性。
47.实施例2
48.如图1～图3所示，本发明解钩用驱动装置，包括气缸7，所述气缸7的活塞杆组件的外伸端设置有接触结构，所述接触结构包括设置在所述活塞杆组件的外伸端端面上的形状为半球结构的安装腔7032，球心一侧位于安装腔7032中而另一侧与活塞挡板706在活塞杆轴向上挡止配合的且具体为钢球的球体705，所述活塞挡板706由紧固件b712固定在组件上。
49.所述气缸7的气缸端盖704在气缸7内腔的一侧外凸成圆环凸台7041，气缸端盖上的所述圆环凸台7041外圆柱面与气缸7的气缸外壳701的内圆周面贴合。圆环凸台7041与气缸外壳701的内圆周面之间的配合具体为间隙配合，气缸端盖704左端面与气缸外壳701 紧帖，螺钉a711将气缸端盖704固定在气缸外壳701上，且将用于密封气缸外壳端面和气缸端盖的密封圈b708压紧并起到密封作用，如图1所示。密封圈b708优选地采用o型密封圈。
50.圆环凸台7041外圆柱面与气缸7的气缸外壳701的内圆周面贴合，以在安装气缸端盖时，能通过圆环凸台7041由气缸外壳701的内圆周面制成来径向定位气缸端盖，提高气缸端盖装配的便利性。且螺钉a优选地为沉头螺钉。
51.关于气缸端盖上用于充、排气口的结构如下实施：所述气缸端盖704上的通气孔7042 向气缸7的内腔沉入，气管接头710与通气孔7042配合，且所述气管接头710的轴肩与通气孔7042外侧端面接触。这样通过内沉部分气管结构的安装空间到气缸的内腔中，能减小整个驱动装置轴向尺寸。气管接头710左端为外螺纹，中心为通孔方便通气，所述气缸端盖704中间为与气管接头710匹配的内螺纹，气管接头710拧到气缸端盖704螺纹孔内。
52.为了进一步地减小驱动装置的轴向尺寸、降低其重力，如图1所示优选地所述气缸7 为二级气缸，其活塞杆组件包括由中心向外且均设置在气缸7内腔中的活塞杆703和活塞套杆702，所述活塞套杆702的外圆柱面通过密封圈a707与气缸7内腔密封配合，所述活塞杆703的外圆柱面通过密封圈c709与活塞套杆702内腔密封配合；所述安装腔7032设置在活塞杆703上，所述活塞挡板706的外径大于活塞杆703小端的外径。两密封圈a707 置于气缸外
壳(701)内腔的密封槽内；两密封圈c709置于活塞套杆702内腔的密封槽内。
53.钢球放置在活塞杆左端半球面的孔内，所述活塞挡板706中间为一半球面孔，活塞挡板706半球面与钢球配合，活塞挡板用螺钉b712固定在活塞杆左端面，钢球可在活塞杆和活塞挡板组成的球面孔内转动。
54.进一步地，在所述气缸7内腔和活塞套杆702配合的中部设置有外环空7012，在活塞套杆702上靠近气源的一端设置有将气缸7远离活塞杆外伸端一侧的腔室与外环空7012连通的排气孔a7021；
55.在所述活塞套杆702和活塞杆703配合的中部设置有内环空7022，在活塞杆703上靠近气源的一端设置有将气缸7远离活塞杆外伸端一侧的腔室与内环空7022连通的排气孔 b7031。
56.优选地，在所述活塞杆703远离活塞杆外伸端的端面上设置有减重孔7033。
57.活塞套杆702放置在气缸外壳701孔内，活塞套杆702上位于外环空两端的两外圆柱面与气缸外壳701内孔为小的间隙配合，密封圈a707线径大于密封槽与活塞套杆702之间间隙，以通过压缩形变起到密封作用；活塞套杆702可相对气缸外壳701作轴向滑动，所述活塞套杆702大端面沿圆周方向设置有8个均布的排气孔a7021，如图2所示；
58.活塞杆703放置在活塞套杆702孔内，活塞杆703上位于内环空两端的两外圆柱面与活塞套杆702内孔为小的间隙配合，密封圈c709线径大于密封槽与活塞杆703之间间隙，起到密封作用，活塞杆703可相对活塞套杆702作轴向滑动，所述活塞杆703大端面沿圆周方向设置有8个均布的排气孔b7031，如图2所示；
59.密封圈b708置于气缸外壳701大端面的密封槽内，所述密封圈b708线径大于密封槽高度，以通过压缩形变起到密封作用。
60.气缸活塞杆外伸时，通气孔7042进气，其作用到活塞套杆702和活塞杆703的端面上，推动其外伸，直至活塞套杆702与气缸外壳的内壁挡止配合、活塞杆与活塞套杆的内壁挡止配合；气缸回缩时，在钩舌的回位弹簧的复位作用下，钩舌推动活塞杆回缩，当活塞挡板706与活塞套杆接触时，经由活塞挡板将回位弹簧的作用力传递给活塞套杆，从而推动活塞套杆随之一同回位。
61.本实施例中，过与驱动气源连通的环空来实现活塞杆、活塞套杆外伸的轴向行程定位，保证气缸外伸作业稳定进行，防止形成密闭空间。
62.如图1和图2所示，所述气缸7的气缸外壳701的外圆周面上靠近活塞杆组件外伸端的一侧为锥形面，其小径端靠近活塞杆组件外伸端。锥形面的设置便于将驱动装置安装在解钩装置的钩头体上。
63.实施例3
64.关于气缸的控制远离如图3所示，气源通过常闭型二位三口电磁换向阀11的第一通路、气管9以及进气管结构710与气缸的气缸端盖704上的通气孔7042连通；常闭型二位三口电磁换向阀11的第二通路的两端分别连通气管和消声节流阀12。进气时，压力气源通过常闭型二位三口电磁换向阀11的第一通路、气管9以及进气管接头710向气缸内腔供气，以驱动活塞杆组件外伸。排气时，钩舌驱动活塞杆组件回缩，压缩气缸内部空间，气体从进气管接头710、气管9、常闭型二位三口电磁换向阀11的第二通路以及消声节流阀12排出。消声节流阀12可调节流量大小，同时能有效地降低排气时的噪音。
65.实施例4
66.如图4～8所示，车钩自动解钩装置，所述车钩自动解钩装置的驱动钩舌转动的装置为上述中所述的驱动装置。
67.车钩自动解钩装置中，如图5所示，所述气缸7的气缸外壳701的外圆周面上外凸成法兰端面7011，所述车钩自动解钩装置的钩头体1上供气缸7插入的孔体的端部向外延伸至与法兰端面7011，螺钉穿过法兰端面7011后与钩头体1相应的螺纹孔连接，且孔体内壁与气缸外壳701的外圆周面贴合，既为气缸的安装提供了安装空间，又在不影响解钩内部空间的基础上，增大了钩头体与气缸的配合面，提升了气缸与钩头体上对应孔体的同轴度，气缸不会径向偏移。
68.气缸7的气缸外壳701前端面置于钩头体1相应的孔内，气缸外壳701的法兰端面与钩头体1对应安装孔端面紧贴，并用螺钉将气缸7固定在钩头体1上，气缸7前端钢球可与钩舌一圆弧面接触，气管9插在气缸的气管接头710的孔内为气缸供气。
69.车钩自动解钩装置包括钩头体1、转动安装于钩头体1内腔中的钩舌2、一端通过连挂杆转轴5与钩舌2铰接，另一端置于钩头体的移动槽内且能随着钩舌的转动能插入另一个解钩装置的钩舌2上的定位槽中的连挂杆4、一端与钩头体连接而另一端与钩舌或者连挂杆连接的拉簧6，优选地钩舌2上、下两端面与钩头体1的上、下两侧腔壁贴合且为间隙配合，钩舌2通过钩舌转轴3与钩头体1铰接在一起，钩舌2可沿钩舌转轴3相对钩头体1转动。钩舌转轴3的一端位于钩头体1外部，并通过大圆柱面的台阶与钩头体1的孔端面贴合，其另一端位于钩头体1外部，钩舌转轴3小端端面通过内六角螺钉10固定有轴挡板8，轴挡板8端面与钩头体1的孔端面接触，从而限制钩舌转轴3的轴向运动。具体地，拉簧6 与连挂杆4连接，且连挂杆4为u形。连挂杆4通过连挂杆转轴5将其与钩舌2铰接在一起，以使连挂杆4与钩舌2可相对转动，又能使连挂杆4随着钩舌的转动而同步运动。钩舌2上设置有钩舌凸起2001，其在解钩时能与连挂杆4抵接。所述钩头体1上设置有一弹簧挂孔，拉簧6一端挂钩挂在钩头体1的弹簧挂孔上，拉簧6另一端挂钩挂在连挂杆4的一凹槽上。
70.气缸外伸过程：
71.控制系统收到解钩信号后，常闭型二位三口电磁换向阀11通电，如图3所示，带有压力的空气依次经常闭型二位三口电磁换向阀11、气管9、气管接头710进入气缸7内腔，在气压力作用下活塞杆703和活塞套杆702分别慢慢伸出，活塞杆703大端凸台与活塞套杆702内孔台阶间距减小，空气经排气孔b7031排出而不会形成一封闭空间；活塞套杆702 外圆柱面的大端面与气缸外壳701间距减小，空气经排气孔a7021排出而不会形成一封闭空间；当活塞杆703大端凸台与活塞套杆702内孔台阶接触限位后活塞杆703不再相对活塞套杆702继续伸出；当活塞套杆702外圆柱面的大端面与气缸外壳701接触限位而不再继续伸出，至此气缸伸出完成。随着活塞杆的外伸，活塞杆的外伸端推动钩舌转动。
72.气缸回缩过程：
73.解钩完成后，常闭型二位三口电磁换向阀11断电，气缸内腔与消声节流阀接通排气，使得气缸内腔气压相对外界空气压力为零，连挂杆4在拉簧6回复力作用下，连挂杆4推动钩舌2钩舌转轴3逆时针转动，钩舌2逆时针转动时，钩舌2上的舌头顶着钢球、活塞杆703及活塞挡板7沿气缸轴向移动并收缩，同时钢球705相对钩舌2上的舌头相对滑动，活塞杆703大端凸台与活塞套杆702内孔台阶间距增大，空气经排气孔b7031进入而不会形成一封
闭空间，如图1所示，当活塞挡板7与活塞套杆702左端面接触后限位，活塞杆 703相对活塞套杆702不再收缩，钩舌2在拉簧6拉力作用下继续转动，活塞挡板7推着活塞套杆702沿气缸轴向移动并收缩，活塞套杆702外圆柱面的大端面与气缸外壳701间距增大，空气经排气孔a7021进入而不会形成一封闭空间，直至连挂杆4上的凸台4001碰到对应钩头体1腔内的一凸台限位时，钩舌2停止转动，气缸7完成收缩。
74.车钩连挂过程：
75.两车钩连接前，常闭型二位三口电磁换向阀11处于断电状态，气缸7内腔与消声节流阀接通排气，使得气缸7内腔气压相对外界空气压力为零，连挂杆4在拉簧6的拉力作用下使得连挂杆凸台4001接触到钩头体1腔内的一凸台并限位，钩舌2也在拉簧6的作用力下转动并将气缸的活塞杆703和活塞套杆702压缩至收缩状态；
76.连挂时，两车钩缓慢靠近，一个解钩机构的连挂杆4的前端圆柱面与另一个解钩机构的钩舌2的外圆弧面接触，继续靠近时连挂杆4克服拉簧6的拉力往后移动，连挂杆4并在另一车钩的钩舌反作用力下沿连挂杆转轴5为中心相对钩舌2顺时针转动，此时两车钩的钩舌2也均在作顺时针转动，当连挂杆4前端的圆柱转动到另一车钩的钩舌2的半圆柱槽时，在拉簧6拉力的作用下使得连挂杆4前端的圆柱进入钩舌2的半圆柱槽内，此时两车钩钩头体前端面接触紧贴限制两车钩继续靠近，在拉簧6拉力作用下两车钩的钩舌2均逆时针转动，当连挂杆4上的凸台4001碰到对应钩头体1腔内的一凸台限位时，两车钩的钩舌2停止转动，此时完成了两车钩的连挂，如图9所示。
77.车钩解钩过程：
78.控制系统收到解钩信号后，常闭型二位三口电磁换向阀11通电，带有压力的空气分别经常闭型二位三口电磁换向阀11、气管9、气管接头710进入气缸7内腔，如图5所示：在气压力作用下活塞杆703和活塞套杆702分别慢慢伸出，活塞杆703前端设置的钢球705 顶住钩舌2顺时针转动，拉簧6被拉长，当钩舌2转动到一定角度时，钩舌凸起2001与连挂杆4接触，同时钩舌2上的半圆柱槽也转动到了相同角度，钩舌2在气缸推力作用下继续顺时针转动，连挂杆4逐渐转出钩头体1内腔的移动槽，钩舌2在气缸7推力作用下继续顺时针转动，连挂杆4在钩舌凸起2001顶着使之与钩舌2同步作顺时针转动，使一车钩上的连挂杆4与另一车钩的钩舌2逐渐分离，如图10所示，当活塞杆703和活塞套杆702 完全伸出，一车钩连挂杆4与另一车钩的钩舌2已完全分离，此时两车钩可相互脱开，至此完成解钩的过程。
79.当两车钩脱开后，常闭型二位三口电磁换向阀11断电，两级气缸组件7内腔与消声节流阀接通排气，使得气缸7内腔气压相对外界空气压力为零，在拉簧6拉力作用下，钩舌2 和连挂杆4复位，同时气缸7的活塞杆703和活塞套杆702压缩至收缩状态，为下一次连挂作准备。
80.综上，本发明所设计的自动解钩解钩结构紧凑、所占空间小、重量轻，且整体美观。气缸与钩舌接触部位既能保证施力与受力的同轴度，又能采用简单的结构实现滚动接触，便于钩舌的推动与回位。
81.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。