顶盖驱动装置及铁路货车的制作方法

本实用新型涉及铁路运输技术领域，特别是涉及一种顶盖驱动装置及铁路货车。

背景技术：

铁路货车主要由货厢、用于支承货厢的转向架装置、安装在货厢纵向两端的连接缓冲装置、安装在货厢底部的制动装置等组成。作为装载货物的货厢，其可采用底开门结构，实现快速卸货。货厢也可采用顶开门结构，即在货厢顶部安装可活动的顶盖，顶盖打开可快速装卸货物，顶盖关闭可防止在运输中雨雪及沙尘等对货物造成损坏以及防止货物洒落、扬尘。

目前顶盖的开闭功能由风路控制系统控制气缸，再由气缸驱动顶盖来实现。在顶盖打开或关闭的过程中，顶盖关闭时所需转矩大，对气缸要求高，进而要求风路系统储存的风量得足够。同时，顶盖仅依靠气缸驱动锁闭，安全可靠性差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对顶盖关闭所需转矩大对气缸要求高，且顶盖锁闭安全性差的问题，提供一种顶盖驱动装置及铁路货车。

一种顶盖驱动装置，包括：

驱动机构，设置在车体上；

连杆机构，与顶盖和驱动机构连接，用于在驱动机构的驱动下带动顶盖开启或关闭；以及

储能机构，与顶盖直接或间接地连接，储能机构用于在顶盖开启的过程中储蓄弹性势能，并在顶盖关闭的过程中释放弹性势能。

在其中一个实施例中，连杆机构包括摆臂和呈v形的第一杠杆，摆臂的一端可转动地连接在车体上，摆臂的另一端可转动地连接在顶盖上，第一杠杆的中部可活动地连接在摆臂上，第一杠杆的一端可转动地连接在车体上，第一杠杆的另一端与驱动机构相连接。

在其中一个实施例中，储能机构包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的一端固定连接在车体上，螺旋弹簧的另一端固定连接在第一杠杆上，顶盖开启时，螺旋弹簧产生拉伸变形，顶盖关闭时，螺旋弹簧恢复到初始安装状态。

在其中一个实施例中，第一杠杆的中部到两端的距离不相等，第一杠杆的相对较长的杠杆臂与车体连接，螺旋弹簧远离车体的一端连接在第一杠杆的相对较长的杠杆臂上。

在其中一个实施例中，螺旋弹簧的两端分别折弯形成挂钩，车体上设有支座，支座和第一杠杆上分别设有用于与挂钩配合的固定孔。

在其中一个实施例中，摆臂上设有沿摆臂的长度方向延伸的滑孔，第一杠杆的中部设有铰接轴，铰接轴滑设在滑孔内。

在其中一个实施例中，连杆机构还包括第二杠杆，第二杠杆的一端可转动地连接在车体上，第二杠杆的另一端可转动地连接在顶盖上。

在其中一个实施例中，驱动机构包括气缸，气缸的伸缩端与第一杠杆相铰接，气缸的缸体与车体相铰接。

在其中一个实施例中，储能机构包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的一端固定连接在车体上，螺旋弹簧的另一端固定连接在顶盖上，顶盖开启时，螺旋弹簧产生拉伸变形，顶盖关闭时，螺旋弹簧恢复到初始安装状态。

一种铁路货车，包括车体和顶盖，以及如上任一方案所述的顶盖驱动装置，顶盖设置于车体的顶部，顶盖驱动装置设置在顶盖和车体之间，顶盖在顶盖驱动装置的带动下能够打开或者关闭车体的顶部敞口。

本实用新型的有益效果包括：

通过与顶盖直接或者间接连接的储能机构，在开启顶盖时，除了需要克服顶盖自身的重力和驱动机构的锁定力，还要克服储能机构的弹性作用力，由此顶盖的开启阻力增加，从而进一步提高了顶盖的闭合可靠性，有效防止顶盖在车辆运行过程意外开启。同时，储能机构在顶盖关闭过程中能够释放弹性势能，该弹性势能可转化为顶盖关闭的动能，从而可降低对驱动机构的性能要求，利于优化驱动机构。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的顶盖驱动装置的结构示意图；

图2为图1所示结构的结构原理示意图；

图3为图1所示结构的驱动过程原理示意图。

附图标记说明：

10-顶盖；

101-第二摆臂支座；102-第三杠杆支座；

20-车体；

201-支座；

202-第一杠杆支座；203-第一摆臂支座；

204-第二杠杆支座；

100-驱动机构；

200-连杆机构；

210-摆臂；211-滑孔；

220-第一杠杆；221-铰接轴；

230-第二杠杆；

300-储能机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的顶盖驱动装置及铁路货车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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1所示，本实用新型一实施例提供的顶盖驱动装置，是应用于铁路货车的车体20与可活动开闭的顶盖10之间的。通过该顶盖驱动装置可带动顶盖10打开或者关闭车体20的顶部敞口，以使铁路货车可以运输对防尘、防雨、防风等具有特殊要求的货物。当顶盖10打开车体20的顶部敞口时，可以向车体20内装载货物或将车体20内的货物卸载。当顶盖10关闭车体20的顶部敞口时，铁路货车可以实现货物的可靠运输。当然，在本实用新型的其他实施方式中，该顶盖驱动装置也可应用于公路货车等具有敞口的车体20和其可开关闭的顶盖10之间。

如图1所示，作为一种可实施的方式，顶盖驱动装置包括驱动机构100、连杆机构200和储能机构300。驱动机构100设置在车体20上。连杆机构200与顶盖10和驱动机构100连接，用于在驱动机构100的驱动下带动顶盖10开启或关闭。储能机构300与顶盖10直接或间接地连接，储能机构300用于在顶盖10开启的过程中储蓄弹性势能，并在顶盖10关闭的过程中释放弹性势能。

通过与顶盖10直接或者间接连接的储能机构300，在开启顶盖10时，除了需要克服顶盖10自身的重力和驱动机构100的锁定力，还要克服储能机构300的弹性作用力，由此顶盖10的开启阻力增加，从而进一步提高了顶盖10的闭合可靠性，有效防止顶盖10在车辆运行过程意外开启。同时，储能机构300在顶盖10关闭过程中能够释放弹性势能，该弹性势能可转化为顶盖10关闭的动能，从而可降低对驱动机构100的性能要求，利于优化驱动机构100。

连杆机构200的结构形式可以为多种。参见图1，在一个实施例中，连杆机构200包括摆臂210和呈v形的第一杠杆220，摆臂210的一端可转动地连接在车体20上，摆臂210的另一端可转动地连接在顶盖10上。第一杠杆220的中部可活动地连接在摆臂210上，第一杠杆220的一端可转动地连接在车体20上，第一杠杆220的另一端与驱动机构100相连接。示例性地，如图1所示，在车体20上设有第一杠杆支座202，第一杠杆220的远离驱动机构100的一端通过销轴转动连接在第一杠杆支座202上。车体20上还设有第一摆臂支座203，摆臂210的一端通过销轴转动连接在第一摆臂支座203上。顶盖10上设有第二摆臂支座101，摆臂210的另一端通过销轴转动连接在第二摆臂支座101上。

参见图1，在一个实施例中，驱动机构100包括气缸，气缸的伸缩端与第一杠杆220相铰接，气缸的缸体与车体20相铰接。当气缸的伸缩端伸出时，推动第一杠杆220绕第一杠杆支座202上的销轴转动，由于第一杠杆220的中部连接在摆臂210上，进而气缸会推动摆臂210绕第一摆臂支座203上的销轴转动，最终带动顶盖10旋转开启。当气缸的伸缩端回缩时，能够带动顶盖10关闭。图1中所示的气缸横向布置，气缸在带动第一杠杆220转动的同时，气缸能够绕其与车体20的铰接点在一定范围内上下摆动。可以理解，根据摆臂210和第一杠杆220的设置位置的不同，气缸100也可以是竖向布置或者倾斜布置，以便于带动第一杠杆220转动为宜。在其他实施例中，驱动机构100也可以是液压缸或者电动推杆，或者其他类似的驱动结构。

参见图1，在一个实施例中，摆臂210上设有沿摆臂210的长度方向延伸的滑孔211，第一杠杆220的中部设有铰接轴221，铰接轴221滑设在滑孔211内。本实施例中，第一杠杆220的中部可转动且可移动地连接于摆臂210，可使得第一杠杆220与摆臂210之间的相对运动更加灵活，便于第一杠杆220带动摆臂210摆动，防止卡死现象发生。从而使得驱动机构100通过第一杠杆220带动顶盖10开启和关闭的过程较为顺畅。

参见图1，在一个实施例中，连杆机构200还包括第二杠杆230，第二杠杆230的一端可转动地连接在车体20上，第二杠杆230的另一端可转动地连接在顶盖10上。示例性地，车体20上还设置第二杠杆支座204，第二杠杆230的一端通过销轴转动连接在第二杠杆支座204上。顶盖10上设置有第三杠杆支座102，第二杠杆230的另一端通过销轴转动连接在第三杠杆支座102上。通过设置第二杠杆230，第二杠杆230能够随着顶盖10的运动而运动，在保证顶盖10开启和关闭的同时，提高顶盖10运动的平稳性。

储能机构300的结构形式，以及储能机构300与顶盖10连接的方式可以为多种。参见图1，在一个实施例中，储能机构300包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的一端固定连接在车体20上，螺旋弹簧的另一端固定连接在第一杠杆220上。顶盖10开启时，螺旋弹簧产生拉伸变形，顶盖10关闭时，螺旋弹簧恢复到初始安装状态。示例性地，如图1所示，螺旋弹簧的两端分别折弯形成挂钩，车体20上设有支座201，支座201和第一杠杆220上分别设有用于与挂钩配合的固定孔。通过挂钩与固定孔配合固定，可靠实现螺旋弹簧与车体20和第一杠杆220的连接。本实施例中，螺旋弹簧与第一杠杆220连接，进而通过第一杠杆220间接地与顶盖10连接。在顶盖10开启过程中，螺旋弹簧储蓄拉伸的弹性形变势能，在顶盖10关闭的过程中，螺旋弹簧可释放弹性形变势能。从而不仅提高了顶盖10的闭合可靠性，同时可降低对气缸的要求。示例性地，第一杠杆220的中部到两端的距离不相等，第一杠杆220的相对较长的杠杆臂与车体20连接，螺旋弹簧远离车体20的一端连接在第一杠杆220的相对较长的杠杆臂上。从而驱动机构100在驱动第一杠杆220转动时，易于使螺旋弹簧发生拉伸变形。

在另一个实施例中，储能机构300包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的一端固定连接在车体20上，螺旋弹簧的另一端固定连接在顶盖10上。顶盖10开启时，螺旋弹簧产生拉伸变形，顶盖10关闭时，螺旋弹簧恢复到初始安装状态。本实施例中，螺旋弹簧直接与顶盖10连接。在顶盖10开启过程中，螺旋弹簧储蓄拉伸的弹性形变势能，在顶盖10关闭的过程中，螺旋弹簧可释放弹性形变势能。从而不仅提高了顶盖10的闭合可靠性，同时可降低对气缸的要求。在其他实施例中，储能机构300也可以是弹力绳，或者其他类似的弹性部件。并且，储能机构300也可以其他的连接方式直接或者间接地与顶盖10连接。

结合图2和图3，本实用新型的实施例提供的顶盖驱动装置的动作原理为：假设顶盖10在位置1相对转动点重力势能为mgh1,当顶盖10重心位于通过转动点的垂直线上即位置2时，顶盖10此时相对转动点重力势能为mgh2,顶盖10在位置3相对转动点重力势能为mgh3。

开启顶盖10时，汽缸对顶盖10做功，需克服顶盖10由位置1到位置2的重力势能变化(mgh2-mgh1)，以及储能机构300(螺旋弹簧)的弹性势能变化。当顶盖10通过位置2并向位置3转动时，除了气缸继续做功外，还可同时依靠顶盖10重力势能变化(mgh2-mgh3)，使得顶盖10由位置2运动至位置3，同时储能机构300形变增大，从而储蓄较大的弹性势能。

关闭顶盖10时，气缸对顶盖10做功，仅需克服顶盖10由位置3至位置2的重力势能变化(mgh2-mgh3)。当顶盖10通过位置2并向位置1转动时，除了气缸继续做功外，还可同时依靠顶盖10重力势能变化(mgh2-mgh1)，使得顶盖10从位置2运动至位置1。此外，由于储能机构300在顶盖10由位置3运动到位置1的过程中，一直在逐步释放其此前储存的弹性势能，该弹性势能可转化为顶盖10的动能，从而可以减小气缸做的功，也因此解决了储风缸工作压力下降，导致气缸对顶盖10在设定的行程内做的功不足的问题。通过设置储能机构300有利于优化驱动机构，减少气缸直径，降低气缸要求。并可减少系统用风量，从而相应减少系统中储风缸容积，缩短充风时间。

值得说明的是，在具体设计储能机构300的结构形式和连接方式时，可使得顶盖10由位置1运动到位置2的过程中，储能机构300的弹性势能变化较小。从而不仅可在一定程度上减少开启顶盖10时气缸所需做的功，同时也能满足顶盖10关闭时确保顶盖10闭合可靠的要求，起到的防止顶盖10意外开启的作用。

参见图1，本实用新型一实施例还提供了一种铁路货车，包括车体20和顶盖10，以及如上任一方案所述的顶盖驱动装置。顶盖10设置于车体20的顶部，顶盖驱动装置设置在顶盖10和车体20之间，顶盖10在顶盖驱动装置的带动下能够打开或者关闭车体20的顶部敞口。

值得说明的是，本实用新型实施例的顶盖10可以为对开式结构。示例性地，顶盖10包括对称布置在车体20的顶部敞口处的左顶盖和右顶盖。驱动机构100可以为两个，连杆机构200为两组，储能机构300也为两个。每个驱动机构100通过对应的连杆机构200分别带动左顶盖和右顶盖开启或者关闭。在左顶盖和右顶盖开启的过程中，对应的储能机构300储蓄弹性势能。在左顶盖和右顶盖关闭的过程中，对应的储能机构300释放弹性势能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。