CN1331699C - 用于铁路车厢的手动刹车 - Google Patents

Abstract

一种用于铁路车厢的手动刹车，它可连接于形成车厢刹车系统的一部分的致动器。一驱动链条绕在其上的链轮通过液压缸而转动，使链条驱动所述刹车系统。

Description

用于铁路车厢的手动刹车

有关的专利申请

本发明是于2000年7月31日申请的临时申请60/221784的继续申请。

发明背景

在货运行业中，当铁路车厢要离机车停车时，多年来都用手动刹车来制止车厢的移动。这种刹车的施闸和释放是由刹车操作工或其它铁路车厢工作人员用手工来进行的。由于铁路车厢一般重达150吨，这种手工刹车必须通过刹车系统将一大的力施加于刹车闸瓦与车轮之间。在1997年出版的“车与机车”百科全书的第8部分题为“货运车厢刹车”的一节中刊载了典型的手动刹车系统，该内容在此援引以作参考。

迄今为止，典型的手动刹车包括一手轮，铁路车厢工作人员抓住它使它转动，让连接于车厢刹车系统的链条绕在一链轮上，以驱动刹车系统。为了能适当启动刹车系统而必须在手轮上施加的力一般在100与200磅之间。因此，如果铁路行业希望刹车操作男女都可以办到，这就是一个太大的旋转力了。还有，铁路车厢工作人员或刹车操作工必须爬到铁路车厢上操作手动刹车，这比从地面位置操作刹车要危险。此外，必须施加的刹车力的变化是很大的，使得刹车的人无法确定对制动系统施加的力的大小是否足够，是否确实刹车住了车厢，或者无法知道施加的是否太大，以致损坏连接的空气刹车系统。另外没有任何指示器告诉铁路车厢工作人员刹车已刹好还是没有刹好，从而难以确定停下来的车厢是确已刹好，或者，当车厢要移动时难以确定刹车是否已释放好了。

发明概要

在本发明中，用一液压缸代替手轮，该液压缸通过传动装置连接于链轮。在较佳实施例中，用一把手驱动液压缸使链轮转动，而链轮又使绕在其上的驱动链条(actuator chain)被拉动，以驱动刹车系统。设置一安全装置，该装置可以释放，并最好是由爪和棘齿结构构成的，以保证当驱动链条将所需的制动力已施加到制动系统时，即使液压下降，链轮也不会转动。还设置一指示器，它作为视觉指示，告知手动刹车已刹上还是已被释放。

因此，本发明的一个目的是提供一用于铁路车厢的手动刹车，它操作简单可靠。

本发明的另一目的是提供一用于铁路车厢的手动刹车，用一最小的手动力就可驱动它。

本发明的再一目的是提供一用于铁路车厢的制动系统，它包括一具有一指示器的手动刹车，指示器可以指示刹车已刹好还是已被释放或处在未施闸的位置。

本发明的还有一个目的是提供一用于铁路车厢的手动刹车，它通过具有预先设置的高压极限的液压缸进行液压驱动，以便使手动刹车适应于多种力量的手动刹车操作。

本发明的又一个目的是保护刹车系统避免过高的手动制动力。

本发明的又一个目的是控制手动刹车释放力的速率。

本发明的又一个目的是将液压缸的不工作侧连接于储液罐或储液池，以为液压缸提供腐蚀保护和密封保护。

通过阅读如下的说明，将会进一步了解本发明的其它目的。

附图简要说明

在此，选择了一些本发明的可以用作替换的结构，其中：

图1是本发明一实施例的前视图，为了清楚说明起见，刹车装置的外壳的一部分被取下。

图2是沿图1的线2-2截取的剖视图，其中外壳的最外表面在它的位置上。

图3是沿图1的线3-3截取的手动刹车释放机构的局部视图。

图4是链轮的正面视图。

图5是沿图4的线5-5截取的链轮的剖视图。

图6是链轮的正面视图，它示出了绕在链轮上的链条和与链轮的小齿轮啮合的液压驱动的齿条。

图7是图6的剖视图。

图8是链轮和致动齿条的正面视图，其中还示出了连接于链轮和啮合爪的棘轮。

图9是图8所示的链轮和棘轮的剖视图。

图10是一类似于图8的链轮和棘轮的视图，在该视图中包括用于爪的释放杆和安全阀致动器，图中示出了与棘轮啮合的爪和在闭合位置的安全阀。

图11是图10的链轮和棘轮的剖视图，它包括释放杆和安全阀。

图12是类似于图10的视图，但示出了与棘轮脱离的爪和在打开位置的安全阀。

图13是图12的链轮和棘轮的剖视图，它示出了在打开位置的安全阀。

图14是另一形式的爪的视图。

图15是一示意图，它示出了本发明手动刹车的液压系统。

图16是刹车指示器的剖视图。

图17是刹车指示器的端视图。

图18是在打开位置的安全阀的剖视图。

图19是图18的安全阀的端视图，它示出了在关闭位置的用虚线表示的安全阀的把手。

图20是本发明制动系统的泵构件的另一较佳实施例的正面视图。

图21是图20的诸泵构件的端视图。

图22是图20的诸泵构件的剖视图。

图23是图20的诸泵构件的另一剖视图。

图24是图20的诸泵构件的另一剖视图。

图25是一采用图20的诸泵构件的液压系统的示意图。

较佳实施例的说明

所举例的实施例不是很详尽的，但它们可使本领域的技术人员能够使用本发明。

本发明的刹车10包括一外壳12，它可安装于铁路车厢的端部或侧面，非常靠近形成车厢制动系统的一部分的驱动链条14。链条14绕在链轮16上，链轮16被轴颈支承，以在外壳12的轴承18内转动。链轮16包括一同轴的一体的小齿轮20。

一对缸体22、24安装在外壳12内，这对缸体最好是用液压驱动的。每一缸体22、24内安装有一活塞杆26。每一活塞杆带有一齿条28。齿条28位于链轮16的小齿轮20的相对两侧，与小齿轮传动啮合，使得当一个齿条延伸以驱动链轮时，另一齿条缩回也驱动链轮。因此，当齿条28延伸和缩回与小齿轮20传动啮合时，链轮16将如图所示逆时针方向旋转。

与缸体22、24相关联的是四个泵，用P1、P2、P3和P4表示。泵P1-P4如图15和25所示通过液压线路连接于缸体22、24。泵P1-P4还通过一组连接件34互连于泵把手30和一连接的驱动轴32。轴32由轴颈支承在外壳12中的合适的轴承内，并当泵把手30进行抽吸或往复运动时，通过连接件34使泵往复驱动。当泵把手30和连接轴32如图1所示逆时针运动时，泵P1和P4将液压燃料或油抽吸到缸体22、24中，根据具体情况使齿条28伸出和缩回，泵2和泵3充满燃料油或液压流体，当泵把手和轴32作往复运动时，即如图1所示作顺时针方向运动时，泵P2、P3把油泵入缸体22，24，以使齿条28继续伸出和缩进。同时泵P1和P4被注入油或液压流体。每一泵P1-P4包括一内缸或类似的抽吸机构，当泵把手往复运动时，通过该抽吸机构，迫使液压流体从泵内喷出。

一棘轮38同轴安装在链轮16上。在棘轮38的外周上有多个齿40。棘轮38安装在一沿链轮16的轴线方向形成的正方形轴41上，使得棘轮稳定地与链轮一起旋转。一爪42轴颈支承在安装于外壳12的销44上，并可从如图1、8和10所示的啮合或锁定位置转到如图12中所示的脱开或松开位置。当链轮16如图所示被逆时针驱动时，爪42在棘轮的齿40上滑动。当链轮停止旋转时，爪锁定棘轮的齿40，这样就不让链轮作本来会放松链条14的顺时针转动。一释放把手46也可枢转地连接在销44上，并包括一解扣部分(trip part)48和一从销44的相对侧伸出的延伸部分50。一连接于外壳12的加强支架52伸过爪42和释放把手46，以接受和支承销44。释放把手46构造成在旋转约5°时，解扣部分48与爪42啮合，以迫使爪相对棘轮38朝外，从而使爪脱离棘轮，使链轮16可作顺时针方向旋转。释放把手的延伸部分50通过一销52连接于一安全阀56的臂54。当释放把手46绕销44沿顺时针方向继续转动时，把手的延伸部分50使安全阀的臂54转动，以打开安全阀。释放把手和它的至臂54的连接件做到：当释放把手总的摆动或转动打开运动达到30度时，安全阀的臂54旋转90度，从而完全打开包括一大小经过选择的出口63的安全阀，以控制液压流体的排出或排放率。图12示出了与棘轮38完全分离的爪42和在完全打开位置的安全阀56。释放把手46沿图所示的逆时针方向的转动释放爪42使之藉重量向下的运动而与棘轮齿40啮合。一弹簧58在一与枢销44间隔开的地方连接在把手46与外壳12之间，使把手具有如图10所示的过中心位置(over-centered position)，在这些位置，爪啮合棘轮38，安全阀56被关闭，在图12中，爪保持在一与棘轮分开的延伸位置，安全阀56处在其完全打开位置。这样，释放把手46将具有由弹簧58的两个过中心位置决定的工作位置(打开和关闭)。

安全阀56包括一外壳60，一球阀部分62坐落在该外壳60内。球阀62通过一柄64连接于臂54。当臂54和相连的柄64转动时，安全阀的球阀部分在图18所示的打开位置与防止液压流体流过阀中的通道66的一关闭位置之间转动。

参阅图15，它是本发明手动刹车的一个液压系统的示意图，图中所示的泵把手30以往复运动的形式可以在“a”与“b”位置之间移动。当把手移动到位置“a”时，泵P1和P4被驱动，以通过止回阀C1、C4和C5将液压流体抽吸到缸体22和24中。同时，泵P2和P3由于因互连诸泵的成组连接件34所引起的在诸泵中形成的吸入而被注入来自供应罐68的液压流体。在泵P1和P4驱动过程中，链轮16通过齿条28的移动而转动。链轮的这个前进使得绕在链轮上的链条14驱动相关铁路车厢的制动系统。当泵把手30如图15所示离开位置“a”到位置“b”时，泵P2和P3通过止回阀C2、C3和C5将液压流体抽吸到诸缸体22和24中。同时，泵P1和P4由于因它们通过连接件34的协同的联动运动引起的在诸泵内形成的吸入而被注入来自诸罐68的流体。链轮16通过使更多的链条绕在链轮上和进一步拉紧链条和对铁路车厢刹车系统进行的相关调节的齿条28的继续移动而再进一步旋转。随后通过手动使泵把手从位置“b”返回到位置“a”，它再开始前述的抽吸程序。当泵把手在位置“a”与“b”之间往复时，泵1和4以及泵2和3交替地将液压流体泵入缸体22和24，使链轮16上的链条14步进，使链条进一步张紧而进一步启动刹车系统。

在将增加的制动力施加到铁路车厢的刹车的过程中，当链条14上的张力增加时，缸体22、24中的压力上升，泵把手在位置“a”与“b”之间的往复运动所需的力也增加。在一预先设置的诸如1000psi的压力下，溢流或安全阀R2打开，使泵P4卸载，将其液压流体卸到池68中。泵把手的继续往复运动驱动泵P1、P2和P3，直到缸体22、24内的压力上升到一第二预先设置的诸如2000psi极限。此时，溢流阀R1打开，P3卸载，其液压流体返回到一池68中。通过大小尺寸的安排，相对而言，泵3和4是大容积低压泵，而泵P1和P2是小容积高压泵。或者，阀R1和R2在一选定的压力可同时打开，使泵P3和P4都卸载。泵把手在位置“a”与“b”之间的继续驱动交替地驱动泵P1和P2，这样由于这些泵的尺寸而减小了泵把手的力。止回阀C3和C4保持由泵P1和P2产生的较高的压力，而大的泵P3和P4由于安全阀R1和R2的打开而抽吸或卸载到池68中。泵P1和P2的继续驱动进一步使诸齿条28移动，使链轮16进一步旋转，将绕在链轮上的链条14拉得更紧，同时增加刹车驱动力(actuation force)，直至达到所需的最大驱动力，诸如7000psi。在该预先设定的驱动力下，压力溢流或压力安全阀R3打开。齿条28的进一步前进被中止，链轮16停止，由爪42卡住。当爪42在棘轮38上经过并与之啮合时，驱动泵把手的操作工将不再听到爪42发出的卡嗒声。这种听觉指示告诉操作工已达到合适的制动压力。此外，一旦所有的安全阀R1、R2和R3都打开，使刹车把手往复运动所需的压力或力保持不变，这进一步告诉操作工任何进一步的抽吸都不再起作用。此时，与棘轮38的齿啮合的爪42确保链轮16不再反转或解绕运动，刹车系统被锁住。

当需要释放铁路车厢制动系统时，使释放把手46从其关闭的过中心位置运动到其打开位置，这需要约转动30度。当释放把手46转到其打开位置时，其解扣部分48啮合爪42，以迫使爪脱离其与棘轮38的互锁关 系，从而释放链轮16。同时，把手46的延伸部分50使安全阀56逐渐打开，以便释放把手到达它的全过中心的打开位置，爪42完全脱离于棘轮，安全阀转入其完全打开位置。当安全阀56打开时，缸体22、24内的在它们工作侧23的液压流体经安全阀孔63卸入一池68中，手动刹车系统中流体压力下降。链轮16与一螺旋弹簧70相关联，该弹簧70位于轮子下面，固定在刹车的轮子与外壳12之间。在链轮的卷绕运动过程中，即在刹车系统驱动和调节过程中，弹簧70盘绕起来。当安全阀56打开、缸体22和24排液时，弹簧70使链轮反转，因此在驱动链条14中造成松弛，以释放铁路车厢制动系统。链轮的这种反转运动还使齿条28平移，使齿条返回到它们的初始位置，并重新定位缸体22和24中的活塞26。这通常使缸体工作侧23内的所有液压流体卸入一池68中。同时，液压流体从池经管道27被抽到缸体的不工作侧25，见图15。要知道的是，在系统作用过程中，即当泵P1-P4将液压流体导入缸体的工作侧23时，使流体从缸体不工作侧15排入池中。

当需要再驱动手动刹车系统时，释放把手46在其过中心驱动中从其打开位置移到闭合位置，允许爪46通过重力下降到与棘轮38锁定接触并使安全阀56也同时关闭。此时泵把手30可以上述方式往复运动，使链轮16转动、驱动链条14张紧，从而驱动制动系统。要知道的是，在某些场合中，本发明可改变成使用两个泵，诸如泵P1和P4，此时要求泵把手的驱动量是使用所述四个泵时的两倍，才能获得所需的最大的预定刹车压力。还可采用一电动机使连接件34往复运动，使诸泵进行抽吸工作。

图25示出另一液压系统。图25中所示的该系统的诸构件如果以相同的方式完成相同的功能则其编号和字母均类似于图15中的那些。如图所示，省略了止回阀C5，但加入了吸入止回阀C6和C7。图25所示系统的操作方法与图15系统相似，其中安全阀R1、R2和R3完成相同的功能。关于图15和25所示的两个液压系统，如果当泵P1-P4到达它们的安全(释放)压力时采用从泵P3和P4的液压的卸载释放，则泵把手为达到所需的制动力所需要的行程量(stroke)可以减少。这种释放可以采用柱形阀或其等效物。

图20-24示出本发明泵系统的第二实施例。图25描述了该实施例。所示的没有延伸部分的泵把手30通过连接件341连接于泵P1-P4。在该实施例中，连接件341是一通过滑动接合件72连接于泵P3和P4的摇杆。与图1所示分开式泵不同，泵P1和P4以及泵P2和P3同轴连接，使得成对的泵(P1和P4，P2和P3)的每一对作为一个单元工作。

图20-25所示的泵机构的操作方式与图1中所示的抽吸系统相类似。泵P1-P4的结构提供了一更为紧凑和经济的机构。当泵把手30往复运动时，摇杆摆动，泵P1和P4以及泵P2和P3在泵系统的外壳76内的各自的空腔74内往复运动，从而如前述的图1所示的实施例那样，一组泵的抽吸作用与另一组泵的充注作用交替进行。在图中，种种安全阀、止回阀和入口以及出口都具有适当的标记。当缸体22、24内的压力到达第一选定压力时，安全阀R2打开，使泵P4排液到池68中。当到达下一个选定的缸体压力时，安全阀R1打开，使泵P3排液到池中。在安全阀R1和R2打开之前，所有泵的液压流体流到缸体22和24。因此，泵P4抽吸液压流体经过止回阀C4，C1进入缸体22及24。泵P1抽吸流体经过止回阀C1进入缸体；泵P3抽吸液压流体经过止回阀C3和C2到缸体，泵P2抽吸液压流体经过止回阀C2到缸体。止回阀C6和C7允许使流体从池抽入诸泵，同时防止流体旁路安全阀R1和R2而流到池中。当缸体22和24内的压力到达所需的驱动压力时，安全阀R3打开，使泵P1和P2将它们的液压流体通过安全阀排卸到池68。当到达选定的缸体压力时，安全阀R1和R2已经打开。一旦被连接的释放把手46的驱动所打开时，是主安全阀的阀56如前所述允许在缸体22、24中的工作侧23加压的液压流体卸入池68中，从而降低缸体中的液压压力，使链轮16在弹簧70的偏置下反转，使所连的链条14松弛，齿条28复位，为下一次的抽吸工作作准备。同时，流体从池经管道27抽入缸体的不工作侧25。

参阅图20，连接件80容纳从缸体22、24返回的油。连接件82连接于安全阀56。连接件84是让液压流体从缸体22、24返回的，连接件86是一至缸体的液压流体出口。连接件88是用以使液压流体流到安全阀R3的。

为了对本发明刹车系统的操作工或使用者提供一视觉指示，图1实施例的外壳12或图20实施例的外壳76支承了一指示器90。从图16和17可以看出，指示器90包括一圆筒形壳体92，一往复运动的活塞94位于其中。活塞94包括一通过弹簧98保持在缩回位置的销延伸件96。销延伸件96的顶端伸过刹车系统的外壳，诸如外壳12。一密封柱塞100穿过壳体92的底部与缸体94相接触，柱塞100通过合适管道连接于缸体22、24的流体管道压力。这样，当缸体22、24中的压力由于泵P1-P4而上升时，将轴100相对于壳体92朝内推动，使活塞94朝外移动，这使刹车使用者能更清楚地看见销延伸件，压缩弹簧98。一可转动的螺纹壳体盖102调节或设定弹簧98的阻力，因此而设定指示器的工作压力，使得当缸体22、24和刹车系统内的所需刹车压力到达最大时，销延伸件从壳体92伸出一定的距离(在图15中距离的大小为“X”)，从而为刹车使用者提供一视觉指示器，指示刹车系统已到达其制动压力。一旦压力阀56被驱动，使缸体22、24进行排液，弹簧98使活塞94返回到其缩回位置，导致轴100相对于壳体朝外推动。指示器90对检查员也起到视觉指示器的作用，指示铁路车厢上的刹车系统已被刹住，没有出现可能会释放系统的液压泄漏现象。

最后参阅图14，图中示出了爪的经改变的实施例。爪421由部分42a和部分42b两部分构成。每一部分42a和42b绕销44轴颈支承。爪的部分42a比爪的部分42b长，使得当爪的每一部分经过棘轮38的齿时，只有一个爪部分的齿与棘轮上的齿互锁，而另一个爪部分的齿虽与棘轮的另一组齿对齐但不互锁。以这种方式，爪的两个部分提供了交替的锁定点，从而能够比较精密正确地控制爪与棘轮之间的啮合或锁定力。

本发明并不限于上述细节，而是完全可以在以下权利要求书的范围内对本发明进行种种改变和修改。

Claims (19)

1.一用于铁路车厢的手动刹车，所述车厢具有一包括一驱动链条的刹车系统，所述刹车可连接于所述驱动链条，并包括一可连接于所述链条的链轮、一包括一驱动活塞的第一液压缸，所述驱动活塞包括与所述链轮啮合的传动装置，以当活塞延伸时将旋转运动赋予链轮使所述链条绕在链轮上，从而驱动所述刹车系统，还包括连接于所述第一液压缸的用于将液压流体引导到所述第一液压缸的泵装置，以及当所述第一液压缸中的压力到达第一选定的液压压力时使所述泵装置停止工作的装置。

2.如权利要求1所述的刹车，其特征在于，还包括在所述刹车系统驱动之后固定所述链轮避免所述链轮转动的可释放安全装置。

3.如权利要求2所述的刹车，其特征在于，在所述驱动活塞延伸过程中，所述安全装置只在一个方向提供所述旋转运动。

4.如权利要求3所述的刹车，其特征在于，还包括一安装所述链轮和第一液压缸的外壳，所述安全装置包括一有齿的同轴连接于所述链轮的棘轮和一可枢转地连接于所述外壳的爪。

5.如权利要求1所述的刹车，其特征在于，所述泵装置包括相连的第一和第二泵构件，以及当所述第一液压缸中的压力到达一第二选定压力，而该第二选定压力小于所述第一选定的压力时，使所述第一和第二泵构件中的一个停止工作的装置。

6.如权利要求5所述的刹车，其特征在于，还包括当所述第一液压缸中的压力到达所述第一选定的压力时使所述第一和第二泵构件中的另一个停止工作的装置。

7.如权利要求2所述的刹车，其特征在于，还包括排液所述第一液压缸使其中的液压下降的装置，同时使所述安全装置释放，以释放所述链轮进行反转。

8.如权利要求7所述的刹车，其特征在于，还包括与所述链轮关联的弹簧装置，以将所述反向旋转赋予链轮。

9.如权利要求7所述的刹车，其特征在于，所述排液装置是一连接于所述第一液压缸的并可连接到液压流体储液罐的阀，所述阀装置包括一至所述液压流体储液罐的大小选定的输出孔，以调节液压流体从所述第一液压缸经阀装置流到液压流体储液罐的速率。

10.如权利要求1所述的刹车，其特征在于，所述第一液压缸具有一工作侧和不工作侧，所述泵装置连接于所述第一液压缸，以将液压流体引导到所述第一液压缸的所述工作侧，所述第一液压缸的所述不工作侧连接于液压流体储液罐，当液压流体分别引导到所述第一液压缸的所述工作侧和从所述第一液压缸的所述工作侧排出液压流体时，可将所述液压流体从所述不工作侧排出和被抽入所述不工作侧。

11.如权利要求1所述的刹车，其特征在于，所述泵装置连接于所述第一液压缸，以在压力下将液压流体引导到所述第一液压缸，以及一响应所述压力以指示所述刹车系统的驱动状态的指示器装置。

12.如权利要求11所述的刹车，其特征在于，所述指示器装置包括一壳体和一在所述壳体内往复移动的活塞，所述活塞包括一从所述壳体向外延伸并且是可见的延伸部，所述活塞在所述壳体内的移动响应所述压力。

13.如权利要求12所述的刹车，其特征在于，所述壳体包括一覆盖在所述活塞的一侧的螺纹盖零件，一弹簧在所述壳体内以压缩状态容纳在所述活塞与所述盖零件之间，所述盖零件可移向和移离所述活塞，以调节指示器装置的工作压力。

14.如权利要求1所述的刹车，其特征在于，还包括：一具有一驱动活塞的第二液压缸，第二液压缸的驱动活塞具有与所述链轮啮合的传动装置，以当所述第二液压缸驱动活塞缩回时，使链轮转动；所述泵装置连接于所述第一液压缸和所述第二液压缸，以将液压流体引导到所述第一和第二液压缸；当所述第一和所述第二液压缸中的至少一个的压力到达选定的液压压力时，使所述泵装置停止工作的装置。

15.如权利要求14所述的刹车，其特征在于，所述泵装置包括第一、第二、第三和第四泵构件，所述每一泵构件连接于所述第一和第二液压缸，以将液压流体引导到液压缸，当在所述一个第一和第二液压缸中的一个的压力到达所述第一选定的压力时，使所述泵构件中的至少一个停止工作的装置。

16.如权利要求15所述的刹车，其特征在于，还包括当所述第一和第二液压缸中的所述一个的压力到达一大于所述第一选定的压力的第二选定的压力时，使所述泵构件其余部分停止工作的装置。

17.如权利要求14所述的刹车，其特征在于，还包括一所述刹车系统驱动之后，固定所述链轮避免其旋转的可释放安全装置。

18.如权利要求17所述的刹车，其特征在于，还包括排放所述液压缸以降低液压缸中液压、同时释放所述安全装置以让所述链轮进行反转的装置。

19.如权利要求18所述的刹车，其特征在于，还包括与所述链轮关联的弹簧装置，用以帮助所述链轮反向旋转。

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