制动夹钳装置、变轨距转向架和轨道车辆的制作方法

本发明属于轨道车辆制动技术领域，涉及一种适用于变轨距轮对的制动夹钳装置以及使用制动夹钳装置的变轨距转向架、轨道车辆。

背景技术：

制动夹钳装置是用于为轨道车辆提供制动的关键部件，其广泛应用于轨道车辆上，其基本工作原理是，制动缸的输出轴输出制动力，作用在杠杠构件（例如钳臂）的后端上，从而使杠杆构件的后端相向于轮对的车轮转动并通过制动闸片进而产生制动。

同时，存在能够自适用不同轨距的变轨式的轨道车辆，其使用变轨距转向架和变轨距轮对。变轨距轮对中，轨道车辆的两侧的车轮可以相应地设置有用于滑移变间距的结构，从而，相对应地也要求车轮的制动夹钳装置在保持其能够可靠制动的基本功能的前提下、能够随跟随车轮轴向移位，以适应不同轨距。

申请号为201721119518.2的中国专利申请公开了一种应用于变轨距转向架的制动装置，包括制动吊座和制动夹钳安装座；所述制动吊座包括滑动接合部，所述制动夹钳安装座包括滑动连接部；所述滑动接合部与所述滑动连接部形成轴向移动副。该制动装置可随车轮上的轮盘制动盘的移动而移动，从而实现变轨距转向架的轮盘制动。

然而，现有技术中的制动夹钳装置在应用于变轨距轮对时尚存在例如以下问题：由于两侧的制动夹钳或钳臂均具有绕其中部支点做杠杆运动的自由度，在变轨过程中，当变轨距轮对的车轮沿轴向移位时，车轮的轴向侧推力f不能有效传递到用于实现轴向移动的滑动部件，从而难以有效地跟随变轨距轮对的车轮进行轴向移动；并且，推力f可以产生扭矩偏转，活动的杠杆结构容易在偏转扭矩下产生“四边形变形”效应，变轨后的制动性能不稳定。

技术实现要素：

为有效解决或者至少缓解现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题中的一个或多个，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的第一方面，提供一种制动夹钳装置，其包括：

夹钳本体；

第一钳臂，其安装在所述夹钳本体的左右两侧中的一侧；

第二钳臂，其安装在所述夹钳本体的左右两侧中的另一侧；

其中，所述夹钳本体能够通过安装座固定安装于变轨距转向架上，并且，在变轨过程中所述夹钳本体能够相对所述安装座在大致左右方向上跟随变轨距轮对的车轮进行移动；

所述第一钳臂固定安装在所述夹钳本体上并用作固定式杠杆构件，所述第二钳臂在其中段位置通过铰接方式安装在所述夹钳本体上并用作转动式杠杆构件。

根据本发明一实施例的制动夹钳装置，其中，其还包括：

闸片模组，其相向于所述车轮地安装在所述第一钳臂和第二钳臂的前端；以及

制动驱动气缸，其用于输出制动力以作用于所述第一钳臂和/或第二钳臂的后端；

其中，所述第二钳臂在所述制动力作用下相对所述夹钳本体转动。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述闸片模组包括闸片托，其中所述闸片托与所述第一钳臂或第二钳臂的前端铰接。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述夹钳本体的所述另一侧上对应设置有铰接安装支点，并在该铰接安装支点上设置有第一销孔；

在所述第二钳臂在其中段位置相应地设置有第二销孔，铰接轴穿过所述第一销孔和所述第二销孔以形成所述夹钳本体与第二钳臂的铰接安装支点之间的铰接。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述制动驱动气缸的缸体侧固定于所述第一钳臂的后端，所述制动驱动气缸的活塞杆侧与所述第二钳臂的后端衔接。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述夹钳本体的一侧上对应设置有固定安装支点，并在该固定安装支点上设置有定位孔；

其中，所述第二钳臂在其中段位置通过螺纹连接方式固定安装在所述夹钳本体的固定安装支点上。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述夹钳本体的一侧上对应设置有固定安装支点，并在该固定安装支点上设置有非圆形截面的第一定位孔；

其中，通过将非圆形截面的定位块嵌入所述第一定位孔和在所述第二钳臂的中段上的非圆形截面的第二定位孔中，将所述第二钳臂固定安装在所述夹钳本体上。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述夹钳本体具有向上外凸地设置的吊装端，所述吊装端具有在前后方向上排列的第一连接套和第二连接套；

所述安装座具有用于吊装所述夹钳本体的第一支撑销和第二支撑销，其中，所述第一支撑轴穿过所述第一连接套并与其一起用于形成球铰轴承连接结构，所述第二支撑轴穿过所述第二连接套并与其一起用于形成滑动轴承连接结构。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述第一连接套和第二连接套均沿左右方向上设置并且它们基本平行。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述球铰轴承连接结构还包括在所述第一支撑轴和所述第一连接套之间设置的球面轴承、轴承座和限位套筒对；

其中，所述球面轴承与所述第一连接套之间通过所述轴承座定位，所述限位套筒对的两个限位套筒分别布置在所述轴承座的左右两侧。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述限位套筒对的每个限位套筒为与所述第一支撑轴过盈配合的橡胶环。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述滑动轴承连接结构还包括在所述第二支撑轴和所述第二连接套之间布置的：

可滑动地套装于所述第二支撑轴上的衬套，和

固定地套装于所述衬套上的减震套。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述第一支撑销的两端定位在所述安装座的向下设置的第一吊耳对的水平孔中，所述第二支撑销的两端定位在所述安装座的向下设置的第二吊耳对的水平孔中。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述第一连接套与所述第一吊耳对的每个吊耳之间设置有第一波纹管，所述第二连接套与所述第二吊耳对的每个吊耳之间设置有第二波纹管。

根据本发明还一实施例或以上任一实施例的制动夹钳装置，其中，所述第一钳臂对应安装在变轨距轮对的每个车轮的内侧，所述第二钳臂对应安装在变轨距轮对的每个车轮的外侧。

按照本发明的第二方面，提供一种变轨距转向架，其包括以上任一所述的制动夹钳装置，其中，所述制动夹钳装置对应于变轨距轮对固定安装在所述变轨距转向架上。

按照本发明的第三方面，提供一种轨道车辆，其包括车体和本发明第二方面的变轨距转向架。

根据以下描述和附图本发明的以上特征和操作将变得更加显而易见。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例的制动夹钳装置的立体结构示意图，其中示意了第一钳臂固定安装于夹钳本体上之前的状态。

图2是按照本发明一实施例的制动夹钳装置对应车轮的安装时的立体结构示意图，其中示出了部分立体分解结构。

图3是按照本发明一实施例的制动夹钳装置的夹钳本体的立体结构示意图。

图4是按照本发明一实施例的制动夹钳装置的侧视图。

图5是按照本发明一实施例的制动夹钳装置的俯视图。

图6是图4中的a-a截面图，其示出了一实施例的球铰轴承连接结构。

图7是图4中的b-b截面图，其示出了一实施例的滑动轴承连接结构。

图8是图1所示实施例的制动夹钳装置的闸片模组的立体分解结构示意图。

图9是图1所示实施例的制动夹钳装置在非变轨状态下的示意图。

图10是图1所示实施例的制动夹钳装置在变轨状态下的示意图。

图11是按照本发明又一实施例的制动夹钳装置的立体结构示意图，其中示意了第一钳臂固定安装于夹钳本体上之前的状态。

图12是按照发明实施例的制动夹钳装置的原理示意图。

具体实施方式

下面通过参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，从而使对本发明保护范围的理解更为全面和准确。

诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的部件以外，本发明的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它部件的情形。

诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元或部件在时间、空间、大小等方面的顺序，而仅仅是作区分各单元或部件之用。

为方便说明，附图中定义了x方向、y方向和z方向，其中，将制动夹钳装置的高的方向定义为z方向，车轮的轴向定义为y方向，x方向垂直于y方向和z方向，其大致沿车轮所行驶的轨道的方向，x方向的正向指向车轮。并且，在下文中，“前”和“后”等方位术语是相对x方向来定义的，“前”和“后”等方位术语是相对y方向来定义的，“上”和“下”等方位术语是相对z方向来定义的。需要理解的是，这些方向的定义是用于相对于的描述和澄清，其可以根据制动夹钳装置的方位和/或形状的变化而相应地发生变化。

本发明以下实施例的制动夹钳装置10或20被定位安装在变轨距转向架上，用于对变轨距轮对进行制动操作。以下结合图1至图12示例说明本发明一实施例的制动夹钳装置10以及又一实施例的制动夹钳装置20。

如图1-10和图12所示，制动夹钳装置10包括夹钳本体110、第一钳臂140和第二钳臂120，还可以包括用来将制动夹钳装置10整体定位安装在转向架上的安装座190、用来输出制动力的制动驱动气缸130，例如制动夹钳装置10为气缸式制动夹钳，制动驱动气缸130具有气缸侧和活塞杆侧，制动力从活塞杆侧的活塞杆端输出。

第一钳臂140和第二钳臂120安装在夹钳本体110上；在一具体实施例中，第一钳臂140可以安装在夹钳本体110的左侧、第二钳臂120可以安装在夹钳本体110的右侧。其中，第一钳臂140固定安装在夹钳本体110上并用作固定式杠杆构件，第二钳臂120在其中段位置通过铰接方式安装在夹钳本体110上并用作转动式杠杆构件，从而制动驱动气缸130输出的作用于第一钳臂140和第二钳臂120的后端的制动力可以通过杠杆构件的杠杆功能传递至第一钳臂140和第二钳臂120的前端，对车轮90产生制动。在一实施例中，制动驱动气缸130的缸体侧固定于第一钳臂140的后端，制动驱动气缸130的活塞杆侧（活塞杆用于输出制动力）与第二钳臂120的后端衔接，这样，在制动过程中，制动驱动气缸130的缸体相对固定的第一钳臂140是不动的，它们之间不容易产生干涉，制动驱动气缸130的活塞杆与其衔接的活动第二钳臂120也不容易产生干涉。

需要说明的是，在又一替换实施中，第一钳臂140可以安装在夹钳本体110的右侧、第二钳臂120可以安装在夹钳本体110的左侧。第一钳臂140和第二钳臂120相对夹钳本体110的安装方位不是限制性的，例如可以根据其对应的变轨距轮对的哪个车轮（例如左轮还是右轮等决定）、安装空间等确定；在一较佳实施例中个，考虑到第一钳臂140相对制动驱动气缸130固定，其在制动操作等过程中所需活动空间少、而第二钳臂120所需活动空间大，可以将第二钳臂120安装在具有较大空间的夹钳本体110的一侧；示例地，第一钳臂140对应安装在变轨距轮对的每个车轮的内侧，第二钳臂120对应安装在变轨距轮对的每个车轮的外侧。

将理解，第一钳臂140和/或第二钳臂120作为钳体，其可以一体加工成型，其具体形状和尺寸不是限制性的。制动夹钳装置10的用于输出制动力的制动驱动体并不限于以上实施例的制动驱动气缸130。

相对应地，夹钳本体110的例如右侧上对应设置有铰接安装支点112，并在该铰接安装支点112上设置有第一销孔1121；并且，第二钳臂120在其中段位置相应地设置有第二销孔125；铰接轴122穿过第一销孔1121和第二销孔125以形成夹钳本体110与第二钳臂120的铰接安装支点112之间的铰接，从而实现第二钳臂120通过大致z方向设置的铰接轴122铰支在夹钳本体110的铰接安装支点112上，这样，例如在第二钳臂120的后端受到制动力输出时，第二钳臂120可以绕夹钳本体110枢转。

同时，夹钳本体110的例如左侧上对应设置有固定安装支点114，并在该固定安装支点114上设置有多个定位孔1141；固定安装支点114具体可以通过连接臂111与铰接安装支点112一体连接，铰接安装支点112和固定安装支点114设置在连接臂111的两端。并且，第一钳臂140在其中段位置可以对应多个定位孔1141设置多个螺栓安装孔，每个螺栓或螺钉分别穿过一定位孔1141和一螺栓安装孔实现螺纹紧固连接，从而，第一钳臂140通过螺纹连接方式固定安装在夹钳本体110的固定安装支点114上。具体优选地，每个螺栓或螺钉上对应有一个或多个衬套，衬套安装在定位孔1141和第二钳臂120的螺栓安装孔内，其可以避免螺栓或螺钉受剪切力。

将理解，第一钳臂140的固定安装方式并不限于以上螺纹连接方式，其还可以采用其他固定安装方式，甚至它们可以一体地实现。在以下关于图11所示的又一实施例的制动夹钳装置中，将示例说明其他固定安装方式。

继续参见图2、图3、图6和图7，在该实施例中，夹钳本体110具有向上外凸地设置的吊装端115，吊装端115具有在前后方向上排列的第一连接套116和第二连接套118，第一连接套116和第二连接套118可以一体地设置，并且，它们的中心轴线均沿y方向上设置并且它们基本平行。

对应地，安装座190具有用于吊装夹钳本体110的第一支撑销171和第二支撑销172，第一支撑销171和第二支撑销172相对安装座190可拆卸；在吊装夹钳本体110时，第一支撑轴171穿过第一连接套116并与其一起用于形成例如如图6所示的球铰轴承连接结构150，第二支撑轴172穿过所述第二连接套118并与其一起用于形成例如如图7所示的滑动轴承连接结构160。其中，球铰轴承连接结构150能够相对第一支撑轴171在y方向上左右滑动一定距离，也具有一定的万向自由度；滑动轴承连接结构160能够相对第二支撑轴172在y方向上左右滑动一定距离。

将理解，以上轴承连接结构使得夹钳本体110以及其上安装的钳臂等可以相对固定安装在变轨距转向架上的安装座190在y方向上可以移动，特别适用于可变轨距的轨道车辆中。例如在变轨过程中，第一钳臂140的相对夹钳本体110的固定连接，第一钳臂140和第二钳臂120的后端都被制动驱动气缸130固定时（制动驱动气缸130气缸不动作时或不输出制动力时制动驱动气缸130的两端分别相对于第一钳臂140和第二钳臂120的后端固定定位），杠杆结构变得稳定（相对双侧钳臂均为活动式杠杆构件而言），第一钳臂140和第二钳臂120的任何一个在接收车轮所传递过来的侧向力时，都可以通过该稳定的杠杆结构传递至夹钳本体110，并且第一钳臂140和第二钳臂120形成的杠杆结构不变形，因此，可以容易克服一定的初始滑动阻尼的情况下推动夹钳本体110等整体跟随车轮在大致y方向上移动或滑动，进而使夹钳本体110和其上安装的钳臂等其他部件整体可以适用于新的轨距的轮对的制动要求，并且在变轨后制动性能稳定。同时，球铰轴承连接结构150还能够提供一定的万向自由度，有利于消除或减少在上述移动或滑动过程产生的卡滞现象。

在一实施例中，球铰轴承连接结构150的具体结构图6所示，其还包括球面轴承151、轴承座152和限位套筒对，它们设置在所述第一支撑轴171和第一连接套116之间。其中，球面轴承151通过内衬套能够沿第一支撑轴171滑动，球面轴承151与第一连接套116之间通过轴承座152定位，轴承座152可以固定在第一连接套116内；并且球面轴承151的外表面为球面，轴承座152上对应设置凹球面，它们彼此配合，球面轴承151也可以起到导向支撑作用。限位套筒对包括限位套筒153a和153b，它们分别布置在轴承座152的左右两侧并通过例如挡圈被限制定位在第一连接套116内部，还通过例如过盈配合的方式固定在第一支撑轴171上；在变轨过程中，限位套筒153a和153b可以随第一连接套116在y方向移动或滑动，但是，限位套筒153a和153b同时还能够提供一定大小的初始阻尼（例如初始阻尼大小与过盈配合的过盈量相关），该初始阻尼可以用来减少轨道车辆震动等导致的在y方向上的不必要的自由窜动，例如在变轨后的自由窜动。具体地，限位套筒对的每个限位套筒153a或153b可以选择为橡胶块，例如硬橡胶块，其在外力作用下可以产生一定的变形。在变轨工作过程中，硬橡胶块受钳臂等传递过程来的侧推力而发生微小变形，并且结合球铰轴承连接结构150还能够提供一定的万向自由度，在移动或滑动过程中可以发挥纠偏补偿作用，进一步可以减小在y方向上的随动移位的卡滞现象发生，有利于确保变轨安全。

在一实施例中，滑动轴承连接结构160的具体结构图7所示，其还包括衬套161和减震套162，它们布置在第二支撑轴172和所述第二连接套118之间，其中，衬套161可滑动地套装于所述第二支撑轴172上并与其构成移动副，减震套162固定地套装于衬套161上；滑动或移动时，减震套162、衬套161和第二连接套118一起相对第二支撑轴172在y方向上滑动。其中，衬套161可选地为金属骨架，减震套162可选地为具有一定弹性的材料制成，例如可以为硬橡胶环。在制动工作过程中，减震套162、具有硬橡胶特性的限位套筒153a和153b受钳臂等传递过程来的制动反作用力可以发生微小变形，有利于减缓制动冲击，特别有减小制动过程中钳臂120或140的前端的闸片等变形。

继续如图6和7所示，具体地，第一支撑销171的两端定位在安装座190的向下设置的第一吊耳对191的水平孔中，第二支撑销172的两端定位在安装座的向下设置的第二吊耳对192的水平孔中。进一步地，第一连接套116与第一吊耳对191的每个吊耳之间设置有第一波纹管154，第二连接套118与第二吊耳对192的每个吊耳之间设置有第二波纹管164，从而可以防止恶劣环境对球铰轴承连接结构150和滑动轴承连接结构160的影响；同时，衬套161的穿孔中段可以设置用于润滑的储油槽，从而可以提供合理的储油，配合波纹管的使用，使球铰轴承连接结构150和滑动轴承连接结构160具有在潮湿、低温、风沙等恶劣环境中长期保持良好滑移性能。

继续如图1和图8所示，制动夹钳装置10还包括闸片模组，闸片模组相向于车轮90地安装在第一钳臂140和第二钳臂120的前端。在一实施例中，对应于第二钳臂120的闸片模组包括闸片托121和制动闸片123，闸片托121与第二钳臂120的前端铰接；对应于第一钳臂140的闸片模组包括闸片托141和制动闸片143，闸片托141与第一钳臂140的前端铰接。图8示例示出了其中一个闸片托141的铰接安装方式，其中，闸片托141可以上下设置一对第三销孔1411，对应于第一钳臂140前端设置第四销孔1412，通过销轴1413垂直插入第三销孔1411和第四销孔1412，可以实现闸片模组模块化地铰接安装在钳臂的前端上，闸片模组与相应的第一钳臂140或第二钳臂120活动衔接，不仅能够适应夹钳本体110和车轮90之间的相对偏转，而且具有良好的多样化适应性。

图9示出了制动夹钳装置10在非变轨状态（即正常状态）下的制动工况，车轮90在例如同一轨距的轨道上行进过程中，制动驱动气缸130的输出端受控伸出，可驱动可转动的第二钳体120产生相对第一钳体140的对合动作，从而使制动闸片123和143夹紧车轮的端面并使其制动。

图10示出了制动夹钳装置10在非变轨状态（即正常状态）下的工况，当轨距发生变化时，车轮90因轮轴承力而“浮起”，仍受轨距约束的车轮90将沿轮轴滑移（即在y方向滑移），使例如一侧的闸片受到车轮端面的推力f作用而带动本实施例的制动夹钳装置10整体随动；即使如图10所示，由于车轮90在变轨时产生偏转，例如，车轮90的轴向相对产生了2°偏角，推力f也产生2°偏角（相对垂直于第一支撑销171和第二支撑销172），从而引起偏转扭矩n，这种偏转扭矩n也不会导致制动夹钳装置的制动不稳定，这是由于双侧钳臂仅一侧为活动式杠杆构件，容易形成稳定的杠杆结构，并不会产生两侧钳臂均为活动杠杆结构时因上述偏转扭矩产生的“四边形变形”效应。因此，变轨后的制动夹钳装置10的制动稳定且可靠性好。

图11示出了又一实施例的制动夹钳装置20，其夹钳本体210、第一钳臂240和第二钳臂220。其中第一钳臂240通过又一替换的固定安装方式固定在夹钳本体110上并用作固定式杠杆构件，第二钳臂220在其中段位置通过铰接方式安装在夹钳本体210上并用作转动式杠杆构件。夹钳本体210的一侧上对应设置有固定安装支点214，并在该固定安装支点114上设置有非圆形截面（例如三角形截面）的第一定位孔2141；并且，第二钳臂220的中段上对应设置有非圆形截面的第二定位孔244。通过非圆形截面（例如三角形截面）的定位块2142嵌入第一定位孔2141和第二定位孔244中，再通过一颗螺钉固紧，从而将所述第二钳臂220固定安装在夹钳本体210上。通过图11示出的固定连接方式，第一钳臂240与夹钳本体210的固定连接简单且可靠。

将理解，制动夹钳装置20的其他部件和工作原理与制动夹钳装置10基本相同，并且具有基本相同或类似的效果，在此不再对制动夹钳装置20的每个部件及其工作原理进行赘述。

本发明还提供一实施例的变轨距转向架，变轨距转向架包括制动夹钳装置10或20，其中，制动夹钳装置10或20通过安装座190对应于变轨距轮对固定安装在所述变轨距转向架上，其固定安装方式不是限制性的。

本发明还提供一实施例的轨道车辆，其使用以上所述的变轨距转向架。

以上例子主要说明了本发明的制动夹钳装置以及使用其的变轨距转向架、轨道车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

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