机车及其电动刮雨器系统 【技术领域】
本发明涉及铁路机车刮雨器， 特别涉及一种机车及其电动刮雨器系统。背景技术 近年来， 我国的铁路呈现出跨越式大发展的趋势， 铁路朝着系列化、 模块化、 标准 化方向发展的趋势越来越明显。刮雨器系统是确保行驶视野的重要模块， 是机车不可缺少 的一个组成部分。其作用是通过该系统中的刮臂的往复运动， 将机车风窗上的雨雪及尘埃 刮净及清除其他遮挡物 ( 昆虫、 泥浆等 ) 的装置。
目前， 刮雨器系统的类型通常为气动式， 气动式刮雨器系统所存在的技术缺陷是， 一方面， 气动式刮雨器系统中需要设置较多的密封件， 而各密封件因老化失去弹性后容易 造成松弛而漏风， 直接影响该系统的工作性能 ； 另一方面， 气动式系统的控制精度较低， 例 如， 若气流过大时则可能使得刮刷承受更大的机械负荷， 造成雨刷在启动时抖动， 工作时摆 动频率过大， 加剧了雨刷的损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种机车及其电动刮雨器系统， 以解决现有技术中的气动式 刮雨器系统所存在的密封性能差且控制精度低的缺陷， 提高刮雨器系统的控制精度和工作 性能。
本发明提供一种机车电动刮雨器系统， 包括 ： 刮臂、 刮杆、 刮片、 喷淋水管、 穿墙接 头、 注水管、 储液箱和车内输水管 ； 还包括 ： 电机、 控制开关、 喷淋开关和电动水泵 ； 所述控 制开关与所述电机连接， 所述电机与所述刮臂连接 ； 所述喷淋开关与所述电动水泵连接， 所 述电动水泵的一端与所述储液箱连接， 另一端与所述车内输水管连接， 所述车内输水管通 过穿墙接头连接所述喷淋水管。
如上所述的机车电动刮雨器系统， 所述电机通过依次相连接的曲柄、 连杆和摇臂 与所述刮杆连接。
如上所述的机车电动刮雨器系统， 所述刮臂为四连杆机构， 所述四连杆机构中包 括相互平行且用于刮刷的双杆。
如上所述的机车电动刮雨器系统， 所述电机包括用于在关闭时控制电机曲柄轴停 止在固定位置的自动回位装置。
如上所述的机车电动刮雨器系统， 所述储液箱上设置有用于对水位进行判断的溢 流管。
本发明还提供了一种机车， 其包括上述的机车电动刮雨器系统。
如上所述的机车， 所述机车电动刮雨器系统中的电动水泵安装在储液箱的侧面， 位于机车车下，
如上所述的机车， 所述机车电动刮雨器系统中的控制开关和喷淋开关安装于司机 操纵台右侧的辅助功能操纵界面上。本发明的机车及其电动刮雨器系统， 通过将系统中的气动马达和气动水泵等替换 为电机驱动， 使得该刮雨器系统结构简单、 性能稳定且成本较低。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 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 为本发明机车电动刮雨器系统实施例的结构示意图一 ；
图 2 为图 1 中的 A-A 向剖视图 ；
图 3 为图 2 中的 B 向视图 ；
图 4 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的结构示意图二 ；
图 5 为图 2 中的电机安装结构示意图 ；
图 6 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的刮臂和刮片设置示意图 ；
图 7 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的控制开关和电机插座的结构示意 图；
图 8 为图 7 中的控制开关和电机插座的电器连接示意图 ；
图 9 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的穿墙接头的安装结构示意图 ；
图 10 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的喷淋开关的安装结构示意图。
图 11 为图 10 中的喷淋开关和电动水泵的插座的电器连接示意图 ；
图 12 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的控制开关和喷淋开关在第五模块 上的安装位置示意图。
附图标记说明 ：
11- 电机 ； 12- 电机插座 ； 13- 刮臂 ；
14- 刮片 ； 15- 喷淋水管 ； 16- 穿墙接头 ；
17- 控制开关 ； 18- 注水管 ； 19- 储液箱 ；
20- 喷淋开关 ； 21- 电动水泵 ； 22- 水泵插座 ；
23- 车内输水管 ； 24- 螺栓 ； 25- 密封胶垫 ；
26- 密封垫片 ； 27- 螺母 ； 28- 弹簧垫圈 ；
29- 密封套 ； 30- 平垫圈 ； 31- 开关体 ；
32- 指示牌 ； 33- 开关旋钮 ； 34- 螺钉 ；
35- 车体 ； 36- 第一线柱 ； 37- 第二线柱 ；
38- 电机座 ； 39- 曲柄 ； 40- 摇臂 ；
41- 连杆 ； 42- 驱动轴 ； 43- 双连杆座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
本发明的主要技术方案为， 将现有技术的气动式刮雨器系统中的气动马达驱动刮 臂运动替换为由电机驱动刮臂运动， 且将气动水泵替换为电动水泵。
下面通过附图和具体实施例， 对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图 1 为本发明机车电动刮雨器系统实施例的结构示意图一， 图 2 为图 1 中的 A-A 向剖视图， 图 3 为图 2 中的 B 向视图， 图 4 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的结构示 意图二。
本实施例的机车电动刮雨器系统可以包括电机 11、 电机插座 12、 刮臂 13、 刮片 14、 喷淋水管 15、 穿墙接头 16、 控制开关 17、 注水管 18、 储液箱 19、 喷淋开关 20、 电动水泵 21、 水 泵插座 22 和车内输水管 23。其中， 控制开关 17 与电机 11 连接， 电机 11 与刮臂 13 连接 ； 喷 淋开关 20 与电动水泵 21 连接， 电动水泵 21 的一端与储液箱 19 连接， 另一端与车内输水管 23 连接， 车内输水管 23 通过穿墙接头 16 连接喷淋水管 15。上述的各部件可以将该电动刮 雨器系统分成四个功能模块， 即驱动模块、 刮刷模块、 控制模块和喷淋模块。
下面对本实施例的机车电动刮雨器系统中上述各模块的结构和安装方式分别进 行具体说明。
具体的， 驱动模块主要用于驱动刮臂 13 等部件运动以对车窗进行刮刷， 其可以包 括电机 11 和电机插座 12 等。该电机 11 安装于电机座上， 并可以通过曲柄、 摇臂、 连杆等与 刮臂 13 连接， 以驱动刮臂 13 运动。
上述的驱动模块的具体安装结构可以参见图 5， 图 5 为图 2 中的电机安装结构示意 图。在安装时， 可以将电机 11 以及电机座 38、 曲柄 39、 摇臂 40、 连杆 41 等在组合状态下， 直 接装入司机室窗上对应的轴孔内， 该轴孔的尺寸可以为 Φ27mm ； 曲柄、 连杆和摇臂依次相 连接， 电机 11 可以通过该机构与刮杆连接， 并带动刮杆左右摆动 ； 在车内通过 4 个 M8 的螺 栓 24 紧固。车外的驱动轴 42 轴套上按顺序安装密封胶垫 25(Φ27)、 密封垫片 26(Φ27)。
接着， 装入双连杆座 43， 该双连杆座的方向与水平方向平行， 并用螺母 27(M27) 紧 固， 将弹簧垫圈 28(Φ27) 压平。轴套上装上密封套 29。
具体的， 刮刷模块主要用于对车窗玻璃进行刮刷， 其可以包括刮臂 13、 刮片 14 和 刮杆等， 刮杆与刮臂 13 连接， 刮臂 13 与刮片 14 连接。该刮刷模块与上述的驱动模块连接， 由驱动模块进行驱动。 其中， 该刮刷模块中可以采用单摆动四连杆机构， 该四连杆机构为平 行四边形， 其中包括两个平行对边形成的刮臂 13， 即刮臂 13 为双杆结构， 刮刷角度为 90°。 上述结构可以使得刮片 14 平行运行， 减少了刮刷盲区， 增大了刮刷面积， 也提高了整体强 度， 更加适应机车高速运行时刮雨的需要。
上述的刮刷模块在安装时， 首先， 需要做电机通电试验， 在完成试验后， 应保证电 机处于回位位置， 否则安装刮臂时的位置无法确定， 易出现安装位置不正确且出现刮臂卡 死现象， 会引起电机烧毁。 在安装时， 可结合参见图 5， 驱动模块的驱动轴的端部与刮臂的端 部连接， 刮臂 13 的端部接头插入驱动轴的端部， 与锥度配合 ； 且连接处设置有成组使用的 螺母 27(M14) 和弹簧垫圈 28(Φ14)， 再压刮臂 13 的端部接头的同时也向下旋紧螺母 ( 转矩 可以为 40Nm)， 使得刮臂 13 的端部接头锥度部与驱动轴垂直安装结合力达到稳定。在连接 驱动轴与刮臂 13 时， 可以同时调整刮片 14 的设定位置， 参见图 6， 图 6 为本发明机车电动 刮雨器系统实施例中的刮臂和刮片设置示意图， 可以调整刮片 14 在 45°位置， 且调整双连杆座以使得刮片 14 处于竖直位置 ； 该处的双连杆座可以用于组成四连杆机构。 上述的螺母 27 和弹簧垫圈 28 更换时也同时更换 ； 此外， 还设置有平垫圈 30。
具体的， 控制模块主要用于对驱动模块例如电机 11 进行控制， 或者， 用于对电动 水泵 21 进行控制。首先说明对电机 11 进行控制的控制开关 17。该控制开关 17 的结构及 安装可以参见图 7， 图 7 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的控制开关和电机插座的 结构示意图。该控制开关 17 可以为旋转开关， 可以采用四孔螺钉安装于司机操纵台右侧的 第五模块上， 该第五模块即为机车的一些辅助功能操纵界面。 其开关线束上带有连接器， 可 以与电机 11 的线束连接， 实现间歇、 低速、 高速、 回位转换。
上述的控制开关 17 在安装之前要接好线， 各颜色线相对于开关固定点位。此外， 在安装前应选定司机操纵台右侧的第五模块上的安装孔为中心位置， 钻好开关安装孔。将 开关体 31 装入仪表盘后再安装 M3 的固定螺栓 24、 M3 的螺母 27、 指示牌 32、 开关旋钮 33， 最 后用 M3 的螺钉 34 进行固定。然后， 参见图 8， 图 8 为图 7 中的控制开关和电机插座的电器 连接示意图。根据所示的原理图将图 7 中所示的正负线与刮雨器的电机插座 12 连接。连 接完成后， 可以使得该控制开关 17 可以控制电机 11 的运动处于四个运动状态， 即间歇、 停 止回位、 慢速和快速。此外， 该控制开关 17 可以实现电机轴旋转速度的高低二级转换， 当关 闭控制开关 17 时， 电机 11 的曲柄轴可以靠自动回位装置停止在固定位置。 具体的， 喷淋模块主要用于在刮刷的时候在玻璃上进行喷淋洗涤液。其可以包括 喷淋水管 15、 穿墙接头 16、 注水管 18、 储液箱 19、 电动水泵 21、 水泵插座 22 和车内输水管 23 等。其中， 电动水泵 21 和储液箱 19 等可以位于机车车下， 电动水泵 21 安装在储液箱 19 的侧面 ； 注水管 18 与储液箱 19 连接， 可以向其中注水。储液箱 19 中的洗涤液流至电动水 泵 21， 再通过车内输水管 23 输送至喷淋水管 15 ； 再从设置在刮臂及刮片位置的喷淋水管 15 的喷嘴喷射到车窗玻璃的表面上， 达到刮雨器更好的清理玻璃表面的污物。喷淋水管 15 是通过穿墙接头 16 延伸到车窗玻璃位置的 ； 穿墙接头 16 从车体穿出， 车体应预留穿墙接头 16 的安装孔， 车壁内外分别加垫紧固、 密封。穿墙接头 16 的一端可以连接喷淋水管 15， 另 外一端可以连接车内输水管 23， 以实现车内输水管 23 与喷淋水管 15 的连接。
上述的喷淋模块中的穿墙接头 16 的安装结构可以参见图 9， 图 9 为本发明机车电 动刮雨器系统实施例中的穿墙接头的安装结构示意图。 将穿墙接头 16 以及平垫圈 30、 密封 套 29 的组合从车外装入车体 35 上。接着， 分别装上平垫圈 30、 弹簧垫圈 28(Φ8) 和螺母 27(M8)， 其中， 螺母 27 在安装时可以采用 20Nm 的拧紧力。在车外留下适当长度的喷淋水管 15， 插入至该穿墙接头 16 上， 喷淋水管 15 可以用于连接至刮臂 13。车内输水管 23 也插入 穿墙接头 16 上。从而实现洗涤液由储液箱 19、 电动水泵 21、 车内输水管 23、 穿墙接头 16 再 至喷淋水管 15 的流通路径。
进一步的， 储液箱 19 的上部设置有注水口和排气孔， 注水口与注水管 18 连接， 下 面设有排水口 ； 储液箱 19 上还可以设置溢流管， 可以在补充或加液时通过溢流管溢流判断 水位已满。该储液箱 19 可以为白色聚乙烯材料。
进一步的， 控制模块中还包括喷淋开关 20， 用于对电动水泵 21 进行控制， 以控制 喷淋动作 ； 其可以为按钮开关， 通过按动功能随时人工控制喷水 ； 其也可以安装于司机操 纵台右侧的第五模块上。图 10 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的喷淋开关的安装 结构示意图， 图 11 为图 10 中的喷淋开关和电动水泵的插座的电器连接示意图。如图 10 和
图 11 所示， 该喷淋开关 20 在安装时， 选定司机操纵台右侧的第五模块上的安装孔安装， 将 开关体穿入开关座的安装孔内， 该安装孔的尺寸可以为 Φ23mm。然后用 M22 的螺母 27 紧 固。接着， 将喷淋开关 20 的线柱与电动水泵 21 的插座连接。例如， 将第一线柱 36 连接线 束正线， 第二线柱 37 连接电源正极， 线束负线连接电源负极。控制开关和喷淋开关在第五 模块上的安装孔位置可以参见图 12， 图 12 为本发明机车电动刮雨器系统实施例中的控制 开关和喷淋开关在第五模块上的安装位置示意图。
此外， 本实施例的机车电动刮雨器系统， 例如可以具有以下参数 ： 额定电压 ： 110VDC ； 额定功率 ： 100W( 电机 11)、 30W( 电动水泵 21) ； 刮刷频率 ： 高速 50±5 次 /min、 低速 35±5 次 /min ； 刮杆长度 ： 690±5mm ； 刮片长度 ： 650mm。
本实施例的机车电动刮雨器系统， 通过将系统中的气动马达和气动水泵等替换为 电机驱动， 由于电动式系统没有密封件， 因此解决了现有技术中的气动式刮雨器系统所存 在的密封性能差的问题， 且电动式的控制精度高于气动式 ； 该刮雨器系统结构简单、 性能稳 定且成本较低。
本发明实施例还提供了一种机车， 该机车包括上述的机车电动刮雨器系统。 其中， 机车电动刮雨器系统中的电动水泵可以安装在所述储液箱的侧面， 位于机车车下。控制开 关和喷淋开关可以安装于司机操纵台右侧的第五模块上， 该第五模块即为机车的一些辅助 功能操纵界面。 最后应说明的是 ： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替 换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。