互开车窗及轨道车辆的制作方法

本发明属于轨道车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种互开车窗及轨道车辆。

背景技术：

低速运行的轨道车辆中，可设置能够开关的车窗，以便在需要的时候，乘客可以自行打开车窗通风换气。现有的车窗一般包括一块固定窗扇和一块活动窗扇，分为两种形式：活动窗扇在下，固定窗扇在上，开窗时窗口只能开在下方；或活动窗扇在上，固定窗扇在下，开窗时窗口只能开在上方。气温较低时，乘客想开窗换气，下方窗口开启后来风会直吹乘客；气温较高时，乘客想吹风，上方窗口却只能用于换气，来风无法直吹乘客。即现有的轨道车辆车窗无法根据气温等环境条件选择适当的窗口开启位置，影响了乘客乘车的舒适性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种互开车窗及轨道车辆，旨在解决现有轨道车辆车窗的开口位置无法调整的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种互开车窗，包括窗框，所述窗框内设有两块活动窗扇，所述活动窗扇通过随遇平衡机构与所述窗框活动连接，所述活动窗扇借助所述随遇平衡机构上下移动且能够停留在行程的任意位置，两块所述活动窗扇用于配合使用以关闭或打开，并且打开时开口大小和位置可调。

作为本申请另一实施例，所述活动窗扇设有外框，所述外框与所述窗框滑动连接且组成摩擦副；

所述随遇平衡机构包括设于所述活动窗扇上的扭簧轴，所述扭簧轴上套设有扭簧，所述扭簧的初始预紧力方向向上且作用于所述活动窗扇，所述活动窗扇移动过程中，所述扭簧的扭力始终向上且与所述活动窗扇的重力的差值不大于所述外框与所述窗框之间的最大静摩擦力。

作为本申请另一实施例，所述扭簧的初始预紧力与所述活动窗扇的重力的差值不大于所述活动窗扇的重力的1/5，所述活动窗扇移动时所述扭簧的扭力值的变化不大于所述扭簧的初始预紧力的1/10，所述外框与所述窗框之间的最大静摩擦力不小于所述活动窗扇的重力的16/50。

作为本申请另一实施例，所述扭簧轴上还套设有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件与所述扭簧的一端连接，所述弹性缓冲件用于随所述扭簧的伸长或缩短而缩短或伸长并给所述扭簧施加轴向弹力。

作为本申请另一实施例，所述扭簧轴的两端设有齿轮，所述窗框设有齿条，所述齿轮用于所述外框沿所述窗框滑动时与所述齿条啮合并转动，从而驱动所述扭簧轴转动。

作为本申请另一实施例，所述扭簧的第一端与所述弹性缓冲件的第一端通过滑块固定连接，所述滑块滑动套设在所述扭簧轴上且随所述扭簧的伸长或缩短而沿所述扭簧轴的轴向移动。

作为本申请另一实施例，所述扭簧轴外侧设有外壳，所述外壳与所述滑块滑动卡接从而限制所述滑块随所述扭簧转动，所述弹性缓冲件的第二端位于所述扭簧轴的一端且与所述外壳固定连接，所述扭簧的第二端位于所述扭簧轴的另一端且与所述齿轮连接并随所述齿轮转动。

作为本申请另一实施例，两个所述活动窗扇分别为上窗扇和下窗扇，所述上窗扇和下窗扇相互平行且内外交错设置，所述扭簧轴设置在所述上窗扇的下横梁处以及所述下窗扇的上横梁处。

作为本申请另一实施例，所述下横梁和上横梁由铝型材制成，所述下横梁和上横梁设有用于穿设所述扭簧轴的空腔。

本发明提供的互开车窗，与现有技术相比，设有两个活动窗扇，上方的活动窗扇能够借助随遇平衡机构向下移动，将车窗的上部打开；下方的活动窗扇能够借助随遇平衡机构向上移动，将车窗的下部打开；两个活动窗扇的移动相对独立，既可以同时开启，也可以单独开启；活动窗扇可借助随遇平衡机构停留在行程的任意位置，因此不仅窗口的开启位置可调，窗口的开启大小也可调；本发明提供的互开车窗使得乘客可以根据外部环境选择车窗开口的位置及大小，达到通风换气以及吹风等目的，从而优化了乘车体验，具有很好的推广应用前景。

本发明还提供轨道车辆，轨道车辆上设有上述的互开车窗，因此打开车窗时，窗口的位置和大小可方便的进行调节，舒适性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供的互开车窗的结构示意图；

图2为图1中的a-a剖视图；

图3为图2中c处的放大视图；

图4为本发明实施例提供的互开车窗的随遇平衡机构的结构示意图；

图5为图1中的b-b剖视图；

图6为本发明实施例提供的互开车窗的齿条的结构示意图。

图中：1、窗框；11、滑道；12、齿条；2、活动窗扇；21、上窗扇；22、下窗扇；23、外框；24、玻璃组件；231、减震防磨垫；232、密封毛条；211、下横梁；221、上横梁；3、随遇平衡机构；31、扭簧轴；32、扭簧；33、弹性缓冲件；34、齿轮；35、滑块；36、外壳；37、第一塞块；38、连接块；39、第二塞块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的互开车窗进行说明。互开车窗包括窗框1，窗框1内设有两块活动窗扇2，活动窗扇2通过随遇平衡机构3与窗框1活动连接，活动窗扇2借助随遇平衡机构3上下移动且能够停留在行程的任意位置，两块活动窗扇2用于配合使用以关闭或打开，并且打开时开口大小和位置可调。

本发明提供的互开车窗，与现有技术相比，设有两个活动窗扇2，上方的活动窗扇能够借助随遇平衡机构3向下移动，将车窗的上部打开；下方的活动窗扇2能够借助随遇平衡机构3向上移动，将车窗的下部打开；两个活动窗扇2的移动相对独立，既可以同时开启，也可以单独开启；活动窗扇2可借助随遇平衡机构3停留在行程的任意位置，因此不仅窗口的开启位置可调，窗口的开启大小也可调；本发明提供的互开车窗使得乘客可以根据外部环境选择车窗开口的位置及大小，达到通风换气以及吹风等目的，从而优化了乘车体验，具有很好的推广应用前景。

两块活动窗扇2配合使用关闭或打开是指，通过移动两块活动窗扇2使互开车窗关闭或打开。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图3至图5，活动窗扇2设有外框23，外框23与窗框1滑动连接且组成摩擦副；随遇平衡机构3包括设于活动窗扇2上的扭簧轴31，扭簧轴31上套设有扭簧32，扭簧32的初始预紧力方向向上且作用于活动窗扇2，活动窗扇2移动过程中，扭簧32的扭力始终向上且与活动窗扇2的重力的差值不大于外框23与窗框1之间的最大静摩擦力。

活动窗扇2静止时受到的外力有三个，分别为自身重力、扭簧32的扭力以及窗框1对外框23的静摩擦力。扭簧32的扭力用于平衡活动窗扇2的重力，以便乘客能够轻松的上下推拉活动窗扇2。活动窗扇2的质量一般为15至20kg，对其进行上下推拉时若依靠人力克服其重力将十分吃力，影响车窗的使用体验。活动窗扇2移动过程中，扭簧32因自身的转动扭力值会发生变化，此处需要确保扭簧32的扭力值变化不会太大，扭簧32的扭力值与活动窗扇2的重力的差值不大于外框23与窗框1之间的最大静摩擦力，以便活动窗扇2在任意位置停留时，窗框1对外框23的静摩擦力均能与扭簧32的扭力和活动窗扇2的重力的差值相等且方向相反，实现活动窗扇2在任意位置的随遇平衡、稳定停留。需要说明的是，窗框1与外框23之间的最大静摩擦力为定值，而窗框1与外框23之间的摩擦力则可以在0至最大静摩擦力之间变化，从而适应扭簧32的扭力和活动窗扇2的重力差值的变化，实现活动窗扇2的随遇平衡。本申请创造性的利用了窗框1与外框23之间的静摩擦力，实现了活动窗扇2的随遇平衡，使得活动窗扇2可在其行程的任意位置停留，且无需乘客的额外操作，乘客将活动窗扇2移动到需要的位置时放手即可，活动窗扇2即可在外力作用下保持平衡从而稳定停留，十分方便。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，扭簧32的初始预紧力与活动窗扇2的重力的差值不大于活动窗扇2的重力的1/5，活动窗扇2移动时扭簧32的扭力值的变化不大于扭簧32的初始预紧力的1/10，外框23与窗框23之间的最大静摩擦力不小于活动窗扇2的重力的16/50。

扭簧32的扭力用于平衡活动窗扇2的重力，且其初始预紧力可在一定范围内变化，便于扭簧32的加工制造及安装；但是扭簧32的初始预紧力需在一定范围内变动，即扭簧32的初始预紧力与活动窗扇2的重力的差值不大于活动窗扇2的重力的1/5，以防止扭簧32的扭力与活动窗扇2的重力差值过大，超过外框23与窗框1之间的最大静摩擦力，导致活动窗扇2无法实现在任意位置稳定停留；活动窗扇2移动时扭簧32的扭力的变化值不大于扭簧32的初始预紧力的1/10也是为了防止扭簧32的扭力与活动窗扇2的重力差值超过外框23与窗框1之间的最大静摩擦力；活动窗扇2移动时扭簧32的扭力的变化值可通过控制活动窗扇2移动时扭簧32的转动圈数来控制；扭簧32的扭力值可通过以下公式计算：f＝(e×d⁴×ψ)/(3670×n×d)×l，其中e为弹性模量，d为线径，ψ为扭转角度即圈数，n为有效圈数，d为中径，l为扭臂长度；当扭簧32的结构参数一定时，e、d、n、d和l为定值，上述公式可简化为f＝c×ψ，其中c为常数，ψ为扭转角度即圈数。可见，活动窗扇2移动过程中，确保扭簧32的单向转动圈数不大于扭簧32初始预紧圈数的1/10即可控制扭簧32的扭力值的变化不大于扭簧32的初始预紧力的1/10；扭簧32的初始预紧力即扭簧32在转动初始预紧圈数时产生的扭力。外框23与窗框23之间的最大静摩擦力可通过合理设置外框23与窗框1组成摩擦副的材料以及摩擦材料之间的压力实现不小于活动窗扇2的重力的16/50；具体的，如图5所示，窗框1设有滑道11，外框23设有与滑道11配合使用的凹槽，凹槽的槽底设有减震防磨垫231；窗框1与外框23之间的摩擦力由减震防磨垫231与滑道11之间的摩擦产生，减震防磨垫231与滑道11均为常规材质。减震防磨垫231还具有密封作用，另外外框23上还设有密封毛条232，可防止灰尘进入外框23与窗框1之间的间隙；外框23内设有玻璃组件24，玻璃组件24为现有的部件，包括中空玻璃，中空玻璃固定于外框23内且通过胶条与外框23密封。

具体的，活动窗扇2包括上窗扇21和下窗扇22；设置在上窗扇21和下窗扇22上的扭簧32的初始预紧力均向上，且一般稍大于活动窗扇2的重力；上窗扇21向下移动时，扭簧32继续扭紧，扭力值在初始预紧力的基础上继续增大，对上窗扇21产生向上的平衡力；下窗扇22向上移动时，扭簧32释放，扭力值在初始预紧力的基础上减小，但方向仍为向上，可以用于平衡活动窗扇2的重力。

乘客推拉活动窗扇2时，需要首先克服外框23和窗框1之间的最大静摩擦力，使活动窗扇2开始移动，且在此过程中外框23与窗框1之间的静摩擦力逐渐增大，直至达到最大静摩擦力，活动窗扇2开始移动后，静摩擦力变为动摩擦力；活动窗扇2移动过程中，乘客需要持续施加推拉力，克服外框23和窗框1之间的动摩擦力以及有可能成为阻力的扭簧32的扭力和活动窗扇2的重力；移动到位后，乘客只需停止施力，活动窗扇2即可依靠上述静摩擦力停留在所需位置，方便易用。

外框23与窗框1之间的最大静摩擦力需要大于一定数值，以保证外框23与窗框1之间的静摩擦力可以在一定范围内变动，且最大静摩擦力足以克服其他外力的合力，使活动窗扇2稳定的停留在所需位置，最大静摩擦力的最小值推导过程如下：设活动窗扇的重力为g，由上一实施例可知，扭簧32的初始预紧力不大于(6/5)g，初始预紧力越大，需要的最大静摩擦力越大，因此假设扭簧32的初始预紧力为(6/5)g；对于上窗扇21，当其位于最上方的关闭位置时，扭簧32上只有初始预紧力，此时上窗扇21受到的外力有向上的初始预紧力、向下的重力以及静摩擦力，且在三个外力作用下保持静止；乘客用力向下拉动上窗扇21过程中，扭簧32的扭力在初始预紧力的基础上增加且方向为向上，上窗扇21到达下限位时扭簧32的扭力达到最大值，假设此时扭簧32在初始预紧圈数的基础上又多转了初始预紧圈数的1/10，即扭力增加了(6/5)g的1/10，扭力值为(66/50)g；此时，上窗扇21受到的外力有向上的扭力(66/50)g、向下的重力g以及静摩擦力，上窗扇21若要保持静止，静摩擦力至少为(16/50)g；若上窗扇21向下移动过程中，需要在未到达下限位的任意位置停止，因为扭簧32向上的扭力皆小于最大值(66/50)g，因此需要的向下的静摩擦力小于(16/50)g。

对于下窗扇22，当其位于最下方的关闭位置时，扭簧32上只有初始预紧力，此时下窗扇22受到的外力有向上的初始预紧力(6/5)g、向下的重力g以及静摩擦力，下窗扇22在上述外力下保持静止，静摩擦力向下且数值为(1/5)g；乘客用力向上推动下窗扇22过程中，扭簧32的扭力在初始预紧力的基础上减小，但方向仍然向上；下窗扇22到达上限位时，扭簧32的扭力减小了(6/5)g的1/10，扭力值为(54/50)g，此时需要的向下静摩擦力为(4/50)g；若下窗扇22向上移动过程中，需要在未到达上限位的任意位置停止，因为扭簧32向上的扭力皆小于(6/5)g，因此需要的向下的静摩擦力小于(1/5)g，此数值小于上窗扇21需要的最大静摩擦力(16/50)g。

综上，外框23与窗框1之间的最大静摩擦力不小于(16/50)g时，上窗扇21和下窗扇22移动过程中，在行程的任意位置停止后，即可在自身重力、扭簧32的扭力以及静摩擦力的作用下稳定的保持静止，实现车窗开口位置及大小的调整，方便快捷。需要说明的是，以上推导过程以扭簧32的初始预紧力大于活动窗扇2的重力的1/5为例，当扭簧32的初始预紧力小于活动窗扇2的重力的1/5时可仿照上述推导过程进行推导，得出的活动窗扇2需要的最大静摩擦力的最小值小于(16/50)g，因此(16/50)g可适用于该情况中。

在一个具体实施例中，活动窗扇2的自重g为147n，最大行程为350mm，扭簧32的单向最大转动圈数为8圈，初始预紧圈数为100圈，扭簧32的初始预紧力大于活动窗扇2的自重且差值为(1/8)g；由以上推导过程可知，上窗扇21位于下限位时需要的静摩擦力最大，为(1/4)g，数值大约为37.5n；乘客推拉活动窗扇2时需要施加的力为37.5n，大约相当于举升4公斤重物，轻松易行。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图4，扭簧轴31上还套设有弹性缓冲件33，弹性缓冲件33与扭簧32的一端连接，弹性缓冲件33用于随扭簧32的伸长或缩短而缩短或伸长并给扭簧32施加轴向弹力。具体的，弹性缓冲件33为普通弹簧；弹性缓冲件33用于为扭簧32提供轴向拉力，保证扭簧32扭紧时，相邻两圈簧丝之间具有一定间隙，防止簧丝之间相互摩擦产生磨损，同时也会产生噪音，影响乘客体验。

对于上窗扇21，向下移动过程中扭簧32持续扭紧，扭簧32的长度会缩短2cm左右，在此过程中弹性缓冲件33长度会随之变长；上窗扇21向上移动时，扭簧32释放，长度恢复、边长，弹性缓冲件33的长度随之减小。对于下窗扇22，向上移动过程中，扭簧32释放、长度变长，弹性缓冲件33的长度减小；下窗扇22向下移动时，扭簧32扭紧、长度缩短，弹性缓冲件33的长度变长。一般的，扭簧32和弹性缓冲件33外端之间的距离保持不变，弹性缓冲件33的长度适应性的随扭簧32的伸长而缩短，随扭簧32的缩短而伸长。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图3和图4，扭簧轴31的两端设有齿轮34，窗框1设有齿条12，齿轮34用于外框23沿窗框1滑动时与齿条12啮合并转动，从而驱动扭簧轴31转动。

齿轮34与扭簧轴31固定连接，扭簧32产生的扭力通过齿轮34传递至齿条12；齿条12固定在窗框1上，窗框1固定在车体上，因此齿条12可以承受齿轮34传递过来的扭力，同时对齿轮34产生反作用力，将扭簧32的扭力转化为作用于活动窗扇2上的向上的平衡力，从而抵消活动窗扇2的重力，降低活动窗扇2移动时需要的推拉力。具体的，齿条12的数量为2个，设置在窗框1内部两侧，齿条12的内外两侧皆设有齿，外侧的齿用于与上窗扇21上的齿轮34啮合，内侧的齿用于与下窗扇22上的齿轮34啮合。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图4，扭簧32的第一端与弹性缓冲件33的第一端通过滑块35固定连接，滑块35滑动套设在扭簧轴31上且随扭簧32的伸长或缩短而沿扭簧轴31的轴向移动。具体的，扭簧32的第一端与弹性缓冲件33的第一端均与滑块35固定连接。滑块35只能沿扭簧轴31的轴向移动，不会被在扭簧32的驱动下在扭簧轴31上转动，因此可以使扭簧32变形产生扭力。同时，弹性缓冲件33通过滑块35与扭簧32连接，方便的实现了弹性缓冲件33在扭簧32伸缩时对扭簧32的缓冲作用。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图4，扭簧轴31外侧设有外壳36，外壳36与滑块35滑动卡接从而限制滑块35随扭簧32转动，弹性缓冲件33的第二端位于扭簧轴31的一端且与外壳36固定连接，扭簧32的第二端位于扭簧轴31的另一端且与齿轮34连接并随齿轮34转动。具体的，滑块35为矩形，外壳36的内腔截面为与滑块35适配的矩形，可以与滑块35滑动卡接，防止滑块35转动，同时不妨碍滑块35沿轴向移动；外壳36的两端设有第一塞块37和第二塞块39，第一塞块37和第二塞块39与外壳36固定连接且与扭簧轴31转动连接；弹性缓冲件33的第二端通过连接块38与外壳36固定连接，连接块38与扭簧轴31之间具有间隙且与外壳36固定连接，连接块38与弹性缓冲件33的第二端固定连接；扭簧轴31可通过外壳36连接在外框23上。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图2和图3，两个活动窗扇2分别为上窗扇21和下窗扇22，上窗扇21和下窗扇22相互平行且内外交错设置，扭簧轴31设置在上窗扇21的下横梁211处以及下窗扇22的上横梁221处。具体的，上窗扇21和下窗扇22的大小相等，上窗扇21和下窗扇22的外框23均为矩形，上横梁221和下横梁211均为外框23的一条横梁；上窗扇21设置在外侧，下窗扇22设置在内侧；齿条12的结构如图6所示，齿条12分为上下两段，上段齿面朝向车厢内部，用于与下窗扇22上的齿轮34啮合，使下窗扇22能够顺畅的向上移动；齿条12的下段齿面朝向车厢外部，用于与上窗扇21上的齿轮34啮合，使上窗扇21能够顺畅的向下移动。

作为本发明提供的互开车窗的一种具体实施方式，请参阅图3，下横梁211和上横梁221由铝型材制成，下横梁211和上横梁221设有用于穿设扭簧轴31的空腔。扭簧轴31穿设在下横梁211和上横梁221的空腔内有利于整体结构的紧凑，扭簧轴31通过外壳36与上横梁221和下横梁211固定连接；上横梁221和下横梁211上设有密封件，用于关闭车窗，两者在窗口中部相接时进行密封，保证车窗的密封性能；齿条12与窗框1连为一体，齿条12与滑道11不在同一竖直平面内，且齿条12连同齿轮34向窗口内侧偏移，保证外框23与窗框1密封且滑动连接的同时，齿轮34可以与齿条12紧密啮合，齿轮34不会与窗框1干涉；窗框1与外框23的滑动连接可以限制外框23除沿窗框1上下滑动之外的自由度，保证齿轮34与齿条12紧密啮合。具体的，活动窗扇2的外框23均由铝型材制成，且与窗框1之间密封连接，可保证车窗具有足够的水密性、气密性、抗风压性能、隔声性、隔热性和耐久性等基本性能。

本发明还提供了轨道车辆，轨道车辆设有上述的互开车窗，因此打开车窗时，窗口的位置和大小可方便的进行调节，舒适性好。

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。