CN102596679B - 用于轨道车辆制动管路的软管支撑带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于轨道车辆制动管路的软管带，其具有：柔性带，该柔性带具有多个通孔；和两个夹子，该夹子附接到该带。每个夹子都具有第一腿部和第二腿部，该第一腿部和第二腿部彼此偏离并且在端部处卷曲。这些新颖之处的结果是，根据本发明的软管带具有改善的反作用力、载荷支撑和使用寿命。

Description

用于轨道车辆制动管路的软管支撑带

技术领域

本发明涉及用于轨道车辆的制动软管支撑系统领域，具体地，本发明涉及新型的软管带，该软管带适于与美国铁路协会(AmericanAssociation of Railroads(“AAR”))标准的联接器头部和制动软管配件接合。

背景技术

在轨道车辆联接器系统中，支撑装置用于使空气制动软管组件的气动接头(glad hand)从轨道车辆的联接器悬置。AAR标准规定了地面和气动接头配件之间的最小距离，使得带制成为能够在16英寸至22英寸的长度之间进行调节。常规上，也被称为空气制动软管支撑或软管带的支撑装置是金属链，由此链的一个端部能够连接到空气软管的自由端部上的气动接头上的配件，而另一个端部能够连接到轨道车辆的联接器上的配件。

当气动接头配件脱开时，尤其是在适当的阀没有关闭的情况下，软管中的压缩空气推进气动接头，该气动接头又在带上施加载荷，在本文中称为“反作用力”。当气动接头配件脱开时链支撑件不会吸收该能量，从而导致反作用力增大。因此，来自脱开的全部能量被递送至气动接头配件撞击车辆或其它机器时的冲击。链和连接器也易于断裂，这可能导致空气软管被沿着轨道拉动，或者导致气动接头被捕获在路旁的设备中，而使得空气制动软管组件损坏。

橡胶空气制动软管支撑件也是现有技术中已知的，其比金属链空气制动软管支撑件更好地吸收软管分离件产生的能量。橡胶带伸展以吸收能量，由此减小软管脱开时的反作用力。在相同的软管分离条件下，橡胶空气制动软管支撑件具有比金属链小得多的反作用力。

美国专利No.3,592,425、美国专利No.3,784,030和美国专利No.4,986,500中示出和公开了柔性空气制动软管支撑件的一些实例。这些空气制动软管支撑件具有柔性带，该柔性带具有多个孔，其每个端部处的紧固系统包括金属夹子。该夹子能够移动，以接合带上的不同的孔，由此来调节长度。

然而，对于橡胶软管带的当前设计已经发现，在金属夹子遇到柔性构件中的孔的位置经常发生故障。在夹子已经设置成两个腿部处于带上相邻的孔中的情况下，柔性构件上的孔已经间隔成使得在使用期间仅仅靠近载荷的腿部承受明显的载荷，而远离载荷的腿部在施加载荷时倾向于从孔中拉出。当第二腿部从孔中拉出时，或者在空气制动软管支撑件首先仅仅只有夹子上的一个腿部穿过柔性带的情况下，夹子可能旋转并且导致侧向加载，这是引起故障的另一个共同原因。

虽然现有技术的空气制动软管支撑件在通常条件下的功能令人满意，但是对于反作用力和载荷支撑仍然存在问题。这些领域中的问题已经促使美国铁路协会(AAR)采用新的标准，S-4006，其从2009年11月1日起生效。

本发明涉及具有柔性带和相关的夹子的改进的软管带，其克服现有技术中已经认识到的问题，同时满足或超出新的AAR标准。

发明内容

根据本发明的用于轨道车辆制动管路的软管带包括：柔性带，该柔性带具有多个基本上相同的长圆形(oblong)通孔，该通孔沿着带纵向地设置成行，使得长圆形通孔的纵向轴线与带的纵向轴线重合。两个一体式金属夹子分别附接到带的相对两端。每个夹子都包括第一腿部和第二腿部，该第一腿部和第二腿部从主弯曲部延伸并且完全延伸穿过带中相邻的通孔。第一和第二腿部之间的距离大于两个相邻的通孔上相同点之间的距离。

在最优选的实施例中，每个夹子的第一腿部延伸穿过通孔并且围绕第二腿部沿着离开主弯曲部且朝向柔性带的方向弯曲。每个夹子的第二腿部延伸穿过通孔并且沿着朝向夹子的主弯曲部的方向弯曲大约90度。

附图说明

图1为根据本发明的软管带的透视图。

图2A和2B为用于附接软管带的两个夹子的侧视图。

图2C为带的剖视图。

图3示出了根据现有技术的制动软管支撑件的侧正视图，其中夹子的腿部在施加载荷之后已经与柔性带中的孔脱开。

图4A、4B、4C、4D和4E示出了在施加载荷之后处于各个阶段的根据本发明的制动软管支撑件。

具体实施方式

本发明涉及包括柔性带和两个夹子的软管带，其满足或超出AAR的Manual of Standards and Recommended Practices S-4006，“Performance Testing of Air Brake End Hose Supports”(2008修订(2009年实施))中列出的量纲和标准，其以引用方式并入本文中。

如图1所示，本发明的用于轨道车辆制动管路系统的软管带包括柔性带10，该柔性带10具有多个通孔11，该通孔11贯穿延伸并且沿着带的纵向轴线设置成行。在所示的实施例中，在带的附接到联接器头部的端部上，十一个通孔设置成行。从而，在所示的实施例中，通过将夹子20移动到不同的通孔中，带可以被调节到十个不同的长度设定中的任一个长度设定。在其它实施例中，该行可以包括六到十二个通孔，原因是AAR标准要求可调节性。在所示的实施例中，在带的附接到制动软管的气动接头的相对端部处，单独的一对通孔附接到夹子20'。然而，如果需要，多于两个的孔可以设置在气动接头端部处。另外，在某些情况下，靠近气动接头的夹子可以附接到开始靠近联接器头部的孔的行。

在优选的实施例中，根据本发明的软管带具有处于相对两端处的孔的行之间的中间部分32。中间部分优选地具有基本上矩形的横截面。

通孔11为长圆形，其沿纵向轴线方向的长度比其宽度长。在优选的实施例中，通孔11具有倾斜边缘13，该倾斜边缘13方便两个夹子20、20'的腿部的插入。优选地，通孔的形状基本上是相同的。

AAR标准要求带能够调节的增量不大于一英寸。从而，相邻的通孔上相同点之间的距离优选地为一英寸或更小。根据带的弹性和将要施加的载荷，每个通孔的长度在大约0.25英寸到大约0.8英寸的范围内，在最优选的当前实施例中为大约0.45英寸到大约0.60英寸。两个相邻孔的最接近的点之间的距离为大约0.2英寸到大约0.75英寸，前提条件是通孔的相同点之间的距离为一英寸或更小。夹子的腿部之间的距离大于一英寸，优选地为大约1.2英寸到大约1.75英寸，使得在初始状态中，在接合软管带之前，当第一腿部沿施加的载荷的方向抵靠通孔的侧面时，第二腿部沿施加的载荷的方向不会抵靠相邻的通孔的壁。

图2A和图2B为剖视图，示出了夹子20、20'经由通孔11附接到带10的细节。每个夹子都具有主弯曲部21，该主弯曲部在操作中围绕联接器头部上的固定部(未示出)或空气制动软管联接件上的固定部(未示出)而成环形，这根据具体情况而定，使得通过在主弯曲部21处施加的力而将载荷施加到带10。每个夹子都具有第一腿部22和第二腿部24，该第一腿部和第二腿部优选地通过夹子20中的转动部28而偏离。第一腿部22和第二腿部24间隔开，使得它们能够容易地插入到两个相继的开口11中。第一腿部22和第二腿部24从主弯曲部21延伸并且完全延伸穿过带中相邻的通孔11。如图2A和图2B所示，第一和第二腿部之间沿纵向轴线的距离大于两个相邻通孔上相同点之间的距离。从而，在任何载荷施加到带之前，第一腿部22沿载荷的方向抵靠通孔11的侧面，但是第二腿部不会接触下一个相邻通孔的对应侧面。在已经施加了相当大的力之后，橡胶在金属线材之前屈服，并且夹子沿着载荷的方向位移。之后，第二腿部24沿载荷的方向接触通孔11的侧面，并且第二腿部变得承载载荷。这种元件布置与现有技术明显不同，在现有技术中第二腿部(如果有的话)提供很少的或者不提供重量支承，以及仅仅不完善的定位功能。

每个夹子22的第一腿部完全延伸穿过通孔并且围绕第二腿部沿着离开主弯曲部且朝向柔性带的方向弯曲。在第二腿部中的弯曲部28与第一腿部中的弯曲部23相遇的位置处，第一和第二腿部定向成相对于彼此成大约90度。这样，第一腿部22在其完全延伸穿过通孔11的位置处形成简单支撑的梁，该梁沿施加的力的方向支撑通孔的侧壁，原因是力在带的两侧上施加在两个腿部上。简单支撑的梁是比许多现有技术的夹子中使用的悬臂梁更强的支撑件。每个夹子的第二腿部完全延伸穿过相邻的通孔并且沿着朝向夹子的主弯曲部的方向弯曲大约90度。当在夹子的主弯曲部21处施加力时，该弯曲部25防止第二腿部从通孔11中拉出。

如图2A和2B所示，第二腿部24在端部25处是卷曲的，以便在施加载荷时将夹子20固定到柔性带10。如图2C所示，开口11是长圆形的，并且设置有倾斜边缘13，以便更好地附接到夹子的腿部，从而改善反作用力、载荷支撑和使用寿命。如图2C的横截面图所示，带在纵向轴线处比在侧面处厚，即在孔处比在侧面处厚，厚度是沿着与柔性的纵向轴线垂直的方向测量的。

如图1所示，本发明的夹子具有两个腿部，该两个腿部从主弯曲部延伸，具有卷曲的端部，将带固定就位并且防止旋转和侧向加载。弯曲部28除了改善载荷支承之外还是的两个腿部以一定角度偏离。这些特征一起降低了侧向加载，减小了腿部所穿过的带的每个通孔上的应力，并且允许增大最大故障强度和较长的寿命。而较长的寿命又降低了维护和更换成本。

本发明的另一个优点在于改进寒冷气候下的性能。如上所述，更加柔性的软管带将呈现减小的反作用力。橡胶材料的柔性部分地随温度而变化，在较高温度下柔性增大。本软管带在低温下不易出现故障，即使是经受增大的反作用力。

图4A至4E中最佳地示出了在操作中通孔被伸长且夹子腿部之间的距离大于相邻通孔上相同点之间的距离的重要性。图4A示出了在施加载荷之前插入穿过相邻通孔的夹子。在施加载荷之前，在下部通孔中，通孔的朝向所施加载荷的侧面与第二腿部24之间存在一定距离。根据通孔的尺寸和间距，以及带的弹性和将要施加的载荷，该距离优选地为大约0.2英寸到大约0.75英寸。在图4B中，在已经施加了载荷之后，靠近所施加载荷的通孔开始伸长。本领域普通技术人员将会理解，橡胶比夹子更容易伸展，因此孔的边缘之间的距离改变，同时夹子的腿部之间的距离基本上保持不变。图4C是图4B的侧视图，示出了弯曲部25将要接合通孔11的边缘，以防止夹子在其完全接合之前的状态中从通孔11中拉出。在为正交视图的图4D和4E中，夹子完全接合，并且夹子的下部腿部完全支承重量。

图3示出了在已经施加了载荷之后的根据现有技术的软管带，其中夹子具有两个延伸穿过相邻通孔的腿部，但是与本发明不同的是，该腿部间隔开大致与通孔相同的距离。如图3所示，在紧接着施加载荷之后，相邻孔之间的距离开始增大，并且很快导致下部夹子从通孔中滑出，结果大多数或者全部载荷由顶部腿部支承，并且夹子切割到带的橡胶材料中。

柔性带优选地由橡胶制成，该橡胶的计示硬度在60到95的范围内，该计示硬度最优选地为大约82到88。夹子的厚度并不特别限制，并且可以基于整体强度、易于打开和装配到通孔中的能力而进行选择。在当前的实施例中，夹子由金属线材制成，该金属线材的直径为0.120英寸±.007英寸。夹子应当通过AAR的防腐蚀规格，并且可以由不锈钢或者镀有锌或其它涂层的钢制成，该其它涂层涂覆成使得金属更加耐腐蚀。

当经受反作用力时，与现有技术相比，根据本发明的软管带还具有改进的性能强度。可以根据AAR标准S-4006中所列的最大载荷测试(Maximum Load Test)来评估性能强度。

根据标准S-4006，在第4.2节的载荷测试(Load Tests)下，软管带需要满足某些载荷要求。在永久应变测试(Permanent Set Tests)下，在附上5lbs的情况下测量测试软管带的OAL长度(带的长度加上夹子的一端到在带的另一端处的另一端的长度)，“初始长度(InitialLength)”，然后25lbs的直接载荷拉力附到测试软管带120小时，而伸展不大于1.0英寸。然后移除载荷，在等待小于2小时的时间段之后测量OAL长度，“120小时载荷后的长度(Length After 120HRLoad)”，并且将该长度与初始长度比较。初始长度与120小时载荷后的长度之间的差被称为“永久应变(Permanent Set)”，并且不应当超过0.5英寸。

为了满足最大载荷测试，能够伸展10英寸或更多的柔性软管带必须能够将300lbs提升离开地面最少十次而在15-20分钟的时间段内不会撕裂。如果带材料柔性较小，并且伸展小于10英寸，那么该测试需要以标准中所列的较重重量进行实施。为了确定伸展，软管带沿竖向加载有5lb的重量，并且其OAL长度测量为“基于长度的测量值(Length Base Measurement)”。移除5lb的重量，并且将300lb的载荷附到软管带上，OAL长度测量为“300lb下的长度(Length Under300lb)”。这两个长度之间的差为伸展。在带材料伸展至少10英寸的情况下，软管带必须能够将300lbs提升离开地面最少十次而在15-20分钟的时间段内不会撕裂。如标准中所述，更刚性的材料经受更高的测试载荷。然后移除重载荷，并且附上5lb的重量。然后，通过测量附上5lb的重量下的OAL长度与基于长度的测量值之间的差来计算“永久应变”。该永久应变必须不超过0.5英寸。

根据本发明的软管带根据AAR标准S-4006测试永久应变和最大载荷，并且发现超出了要求。测试了四个示例性的软管带，结果如下面的表1和2所示。

表1：永久应变测试

如表1所证实的那样，测试软管带能够支撑25lb的载荷120小时，而永久应变不超过0.5英寸。本发明的软管带能够实现永久应变小于0.4英寸，优选地小于0.3英寸，并且更优选地小于0.15英寸。

表2：最大载荷测试

*实际使用的载荷重301.7lbs。

如表2所证实的那样，测试软管带能够支撑301.7lbs要求的时间段和重复次数，而永久应变不超过0.5英寸。通过进一步的测试，发现本发明的软管带能够提升300lbs而不会断裂，优选地，其能够提升400lbs，并且更优选地，其能够提升500lbs。

优选实施例的前述说明并不是用来限制本发明，本发明由所附的权利要求限定。所附权利要求中为从属权利要求的每个权利要求记载了除独立权利要求的特征之外的特征，在优选实施例中，所述附加特征中的一个或多个可以组合在一起。

Claims (10)

1.一种用于轨道车辆制动管路的软管带，其包括：

柔性带，所述柔性带具有多个基本上相同的长圆形的通孔，所述通孔沿着柔性带纵向地设置成行，使得长圆形的通孔的纵向轴线与柔性带的纵向轴线重合；以及

两个一体式金属夹子，其分别附接到柔性带的相对两端；

其中每个夹子都包括从主弯曲部延伸的第一腿部和第二腿部，所述第一腿部和第二腿部均完全延伸穿过柔性带中相邻的通孔，所述第一腿部和第二腿部之间的沿着柔性带的纵向轴线的距离大于两个相邻通孔上相同点之间的沿着同一轴线的距离，其中每个夹子的第一腿部的端部延伸穿过通孔并且围绕第二腿部沿着离开主弯曲部且朝向柔性带的方向弯曲。

2.根据权利要求1所述的软管带，其中每个夹子的第二腿部的端部延伸穿过通孔并且沿着朝向夹子的主弯曲部的方向弯曲大约90度。

3.根据权利要求1所述的软管带，其中通孔具有倾斜部分。

4.根据权利要求1所述的软管带，在柔性带的一个端部处具有两个通孔，并且在相对端部上具有6个通孔到12个通孔。

5.根据权利要求1所述的软管带，其中在载荷施加到柔性带之前，每个夹子的腿部之间的距离比相邻通孔上相同点之间的距离在纵向轴线上大0.2英寸到0.75英寸。

6.根据权利要求1所述的软管带，其中相邻通孔上的相同点在纵向轴线上分隔开的距离为1英寸或更小。

7.根据权利要求1所述的软管带，其中柔性带在纵向轴线处的厚度比在侧面处的厚度厚，该厚度是沿着与柔性带的纵向轴线垂直的方向测量的。

8.根据权利要求1所述的软管带，其中在施加载荷且夹子沿载荷方向位移0.2英寸到0.75英寸的距离之后，第二腿部进行载荷支承。

9.根据权利要求1所述的软管带，根据AAR标准S-4006，在施加25lbs的载荷120小时的情况下，呈现的永久应变小于1/2英寸。

10.根据权利要求1所述的软管带，根据AAR标准S-4006，呈现300lbs的故障前最大载荷。