INDICADOR DE CARGA DEL FRENO DE MANO
Reivindicación de Prioridad Esta solicitud reivindica la prioridad de ia Solicitud de Patente Provisional Norteamericana Número 60/717,819, presentada el 16 de septiembre de 2005, cuya descripción completa es incorporada por referencia adjunto. Campo de la Invención Esta ¡nvención se refiere a mecanismos de freno operables manualmente y particularmente, a un indicador de carga de freno de mano para coches ferroviarios. Antecedentes de la Invención Los mecanismos de freno de mano de coches ferroviarios son bien conocidos y pueden incluir una rueda giratoria o palanca que proporcione la tensión ascendente en una cadena que está asegurada en su extremo distal a un varillaje de freno del coche ferroviario. Debe aplicarse suficiente fuerza en las zapatas de freno del coche ferroviario libremente para asegurar las ruedas en posición bloqueada para prevenir que el coche ferroviario se mueva. Un freno infra-aplicado puede resultar en un movimiento indeseado del coche, por ejemplo un coche desbocado. En el extremo opuesto del espectro, un sobre freno aplicado puede resultar en daño o falla al varillaje de freno Previamente, ha sido una norma común aplicar 125 libras de fuerza al extremo de la palanca del freno o 125 libras de fuerza de torsión en una rueda para aplicar correctamente el freno de mano.
Actualmente, ciertos segmentos de la industria ferroviaria han bajado el requisito de 125 libras a 74 libras. Esta reducción de umbral puede resultar en muchas más instancias cuando el freno de mano es sobre aplicado. Cuando es aplicado completamente con 125 libras, existe la posibilidad de que el freno de mano sea infra-aplicado. De esta manera, es necesario un mecanismo que alerte al operador cuando el freno es aplicado correctamente o dentro de un intervalo predeterminado. Breve Descripción de la Invención La presente ¡nvención reconoce y dirige las desventajas anteriores, y otras, de métodos y construcciones de la técnica anterior.
La presente invención proporciona un indicador de carga para uso con un freno de mano de coche ferroviario que está conectado a un varillaje de freno de coche ferroviario que comprende un alojamiento, una pluralidad de palancas montadas de forma giratoria en el alojamiento donde cada una de la pluralidad de palancas tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. Una placa está acoplada a cada uno de los segundos extremos de la pluralidad de palancas y es movible con respecto al alojamiento. Una pluralidad de resortes está cada uno acoplado operativamente entre uno de los primeros extremos de la pluralidad de palancas respectivas y el alojamiento. Por lo menos uno de los primeros extremos de la pluralidad de palancas es movible entre una primera posición en la cual la tensión ejercida en la placa del varillaje de freno del coche ferroviario está dentro de un intervalo predeterminado, y una segunda posición en la cual la tensión ejercida en la placa del varillaje de freno del coche ferroviario está fuera del intervalo predeterminado En otra modalidad, un indicador de carga para uso con un freno de mano de coche ferroviario que está conectado con un varillaje de freno de coche ferroviario comprende un alojamiento, por lo menos una palanca giratoria está montada en el alojamiento, la palanca tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto. Una placa está acoplada al segundo extremo de la palanca, en donde la placa es movible con respecto al alojamiento. Un resorte está operativamente acoplado entre el primer extremo de la palanca y el alojamiento, en donde por lo menos un primer extremo de la palanca es movible entre una primera posición en la cual una carga en la placa está dentro de un intervalo predeterminado, y una segunda posición en la cual la carga en la placa está fuera del intervalo predeterminado. Cada una de las modalidades anteriormente descritas puede tener un balancín intermedio entre resorte y al primer extremo de la palanca. La placa puede acoplarse al segundo extremo de la palanca por un sujetador roscado. Adicionalmente, el alojamiento puede tener una ventana formada en el mismo de modo que el primer extremo de la palanca es visible a través de la ventana del alojamiento. Cada una de las palancas puede montarse en forma giratoria sobre un eje de modo que mientras la fuerza es aplicada por el freno de mano en el varillaje de freno del coche ferroviario, la placa se mueve con respecto al alojamiento. Las figuras anexas las cuales están incorporadas en y constituyen una parte de esta especificación, ilustran una o más modalidades de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. Breve Descripción de los Dibujos Una completa y fácil descripción de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigido a un experto en la técnica, es establecida en la especificación, la cual hace referencia a los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva de un mecanismo de freno de mano acoplado a un indicador de carga de la presente invención; La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece del indicador de carga de la figura 1 ; La figura 3 es un corte parcial del indicador de carga de la figural ;
La figura 4A y 4B son vistas en perspectiva del freno de mano y del indicador de carga de la figura 1 en operación; y Las figura 5A, 5B y 5C son vistas en perspectiva del freno de mano y el indicador de carga de la figura 1 mostrado en varias modalidades de operación. El uso repetido de caracteres y dibujos de referencia en la presente especificación están pensados para representar las características o elementos similares o análogos de la invención. Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Se hará ahora referencia detalladamente a las modalidades actualmente preferidas de la invención, uno o más ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos anexos. Cada ejemplo está proporcionado en forma de explicación de la invención, sin limitar la invención. De hecho, será evidente a los expertos en la técnica que las modificaciones y variaciones pueden hacerse en la presente invención sin salirse del alcance y espíritu de la misma. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una modalidad pueden usarse en otra modalidad para producir aún una modalidad adicional. De este modo, se desea que la presente invención cubra tales modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes. Refiriéndose a la figura 1 , un mecanismo de freno de mano 10 se muestra montado sobre un indicador de carga 12 de la presente invención. El mecanismo de freno de mano 10 puede ser cualquier forma manual de freno de mano manual para uso en vehículos, tales como coches ferroviarios. Los ejemplos de un freno de mano para uso con la presente invención incluyen un mecanismo de freno de mano tipo palanca, por ejemplo como se muestra en la Patente Norteamericana
No. 6.397.978 publicada por Jackson y colaboradores y un mecanismo de freno de mano tipo rueda, por ejemplo como se muestra en la Patente Norteamericana No. 4.714.142 asignada a Ellcon-National, Inc. El freno de mano tipo palanca ilustrado en la figura 1 incluye una palanca 14 acoplada de forma giratoria sobre un eje 16 a un mecanismo de engranaje (no mostrado). La palanca trinquetea sobre un eje de la flecha en una primera dirección y aplica una fuerza de torsión giratoria a la flecha y mecanismo de engranaje en una segunda dirección opuesta. El mecanismo de engranaje y flecha están acoplados a una cadena 18 y están configurados para aplicar la tensión ascendente en la cadena 18, la cual está asegurada en su extremo distal a un varillaje de freno del coche ferroviario. De este modo, la tensión ascendente en la cadena 18 causa que el varillaje de freno se acople a las zapatas y el tambor de freno o rotor, de este modo fija en forma giratoria las ruedas del coche ferroviario. Ya que estos tipos de frenos de mano son bien conocidos por un experto en la técnica, una discusión detallada de la operación de freno de mano tipo palanca y del tipo rueda no se incluirá en la presente. Refiriéndose a la figura 2, el indicador de carga 12 se muestra con un alojamiento trasero 20, un alojamiento delantero 22, una placa de carga 24, palancas múltiples 26, 28 y 30, resortes múltiples 32, 34 y 36 y balancines 38, 40 y 42. Los alojamientos trasero y delantero 20 y 22, respectivamente, pueden formarse de cualquier material conveniente tal como acero inoxidable, aleaciones de metal, hierro y polímeros. En otra modalidad preferida, los alojamientos están formados de una aleación de metal y están sujetados juntos para formar una sola unidad. Debe entenderse que los alojamientos delantero y trasero pueden sujetarse juntos por tornillos, pernos, remaches o por cualquier otro medio conveniente de sujetar las dos partes, y en una modalidad preferida, los alojamientos delantero y trasero son soldados juntos. El alojamiento trasero 20 es en forma generalmente rectangular y define una pluralidad de aberturas a través de una placa trasera 64. En particular, las aberturas consisten de una pluralidad de aberturas generalmente rectangulares 44, 46 y 48 y una pluralidad de aberturas generalmente circulares 50, 52, 54, 56, 58, 60 y 62. El alojamiento delantero 22 también es de forma generalmente rectangular y define una pluralidad de aberturas a través de una placa delantera 72. Específicamente, las aberturas consisten de tres aberturas generalmente rectangulares 66, 68 y 70 que se alinean con las aberturas 44, 46 y 48 y una pluralidad de aberturas generalmente circulares 74, 76, 78, 80, 82, y 84. Dos aberturas extendidas verticales 86 y 88 están formadas paralelas generalmente una de otra en la esquina izquierda superior de la placa delantera 72. El propósito de las aberturas es discutido detalladamente en la presente. Refiriéndose a la figura 3, los alojamientos delantero y trasero 22 y 20, respectivamente, se muestran formando un alojamiento unitario con la placa de carga 24 movible montada sobre el mismo vía las palancas 26, 28 y 30. Un experto en la técnica debe entender que la forma de los alojamientos delantero y trasero puede cambiarse mientras que ellos se ajustan juntos para formar un alojamiento conveniente para las partes de trabajo. La placa de carga 24 es en forma generalmente rectangular e incluye tres patas de montaje 90, 92 y 94 para asegura de manera liberable el mecanismo de freno manual 10 a la placa de carga. Tres aberturas generalmente circulares 96, 98 y 100 están formadas a través de la placa de carga 24 y se alinean con las aberturas de placa delantera 74, 76 y 78, respectivamente. Adicionalmente, tres agujeros de montaje 102, 104 y 106, y un área de corte rectangular 108 está también formada en y a través de la placa de carga 24. Varias aberturas y agujeros facilitan el montaje de la placa de carga al alojamiento y el alojamiento al coche ferroviario, como además se explica en mayor d
detalle posteriormente. La siguiente discusión se enfoca a detalle en la interconexión de la palanca 26 y la placa de carga 24 con el entendimiento que la conexión de las palancas 28 y 30 es similar. Refiriéndose a las figuras 2 y 3, la palanca 26 es recibida en forma giratoria sobre una flecha 1 10 a través de una perforación 1 12 formada transversal al eje longitudinal de la palanca. La flecha 1 10 es recibida en las aberturas generalmente circulares 58 y 80 de modo que la palanca 26 pueda girar sobre la flecha 1 10. De igual manera, las palancas 28 y 30 son recibidas en forma giratoria en las flechas respectivas 1 .14 y 1 18 a través de las perforaciones respectivas 1 16 y 120 formadas a través de las palancas. La flecha 1 14 está montada en las aberturas generalmente circulares 62 y 84, y la flecha 1 1 8 está montada en las aberturas generalmente circulares 60 y 82. Para facilitar un movimiento suave de cada palanca, un espaciador 122 está montado en cada flecha intermedia de la palanca y placa trasera 64. La palanca 26 está acoplada a un resorte 32 que es recibido en las aberturas de la placa trasera y delantera 44 y 66. Un extremo 32a del resorte 32 está acoplado a un perno 124 y el otro extremo del resorte 32b está acoplado al balancín 38. El balancín 38 incluye un perno 126 acoplado al extremo del resorte 32b y una base curvada 128 que se acopia con la palanca 26. Los resortes 34 y 36 son recibidos en aberturas similares en las placas trasera y delantera y acoplan las palancas 28 y 30 respectivas a través de los balancines 40 y 42 respectivos. Los balancines 40 y 42 cada uno tiene un perno132 y 138 y una base curvada 134 y 140, respectivamente. En una modalidad, preferida, los resortes 32, 34 y 36 son resortes de troquel pero, un experto en la técnica debe entender que los resortes pueden ser resortes Belleville, resortes en onda, resortes en espiral o cualquier otro resorte conveniente. Adicionalmente, el material del resorte puede elegirse de cualquier material conveniente tal como aleaciones de metal, acero inoxidable, polímeros y elastómeros. La placa de carga 24 está unida en movimiento a las placas delantera y trasera a través de las palancas 26, 28 y 30. Es decir, cada una de las palancas 26, 28 y 30 tiene una perforación roscada respectiva 142, 144 y 146 que recibe uno de una pluralidad de sujetadores respectivos 148, 152 y 150. Cada sujetador es primero recibido a través de un agujero de montaje respectivo 1 02, 106 y 104, una abertura cuadrada respectiva 156, 160 y 158 y a través de un espaciador respectivo 154. Cada espaciador está localizado intermedio de la placa de carga 24 y su palanca respectiva y está parcialmente mantenido en una de las aberturas cuadradas 156, 158 y 160. Así, conforme la placa de carga 24 se mueve con relación a la placa delantera 22, los espaciadores actúan como topes para evitar que la placa de carga se mueva una cantidad excesiva bajo carga indebida ya que los espaciadores empalmarán las paredes de las aberturas cuadradas. Aún refiriéndose a la figura 3, el indicador de carga de freno 12 es mostrado montado a una estructura 162 del coche ferroviario. El montaje es realizado fácilmente a través de aberturas apareadas 74 y 96, 76 y 98 y 78 y 100 puesto que los agujeros de montaje respectivos 50, 52 y 56 son accesibles incluso cuando la placa de carga está unida al alojamiento delantero 22. Debido a que las aberturas en la placa de carga y placa delantera son más grandes que aquellas en la placa trasera, el usuario puede montar el sujetador con una herramienta para asegurar la placa trasera a la estructura del coche ferroviaria antes de montar el freno de mano 10 a la placa de carga. Cualquier sujetador conveniente puede usarse para montar el indicador de carga al coche ferroviario, por ejemplo, tornillos, pernos y tuercas, remaches y soldaduras. En una modalidad preferida, tuercas y pernos (no mostrados) son usados para asegurar el dispositivo indicador de carga 12 a la estructura del coche ferroviario. Con referencia a las figuras 4A y 4B, el usuario opera el freno de mano 10 levantando y bajando el maneral 14. Cada vez que el maneral 14 es levantado, éste proporciona una torsión giratoria a un engranaje de cadena (no mostrado) que mueve la cadena 1 8 arriba a través del alojamiento de freno 19 y lo regresa. Cuando el maneral es bajado, trinquetea sobre una rueda del trinquete. De esta forma, una cadena 18 se mueve a través del alojamiento de freno 19, que es el extremo distal de la cadena, la cual está conectada a un peso 164, desciende, como se muestra en la figura 4B. Mientras que la cadena es jalada a través del alojamiento 19, una fuerza de tensión ascendente Ft es colocada en la cadena 18, la cual activa a su vez el varillaje de freno en el coche ferroviario. En sistemas de freno de la técnica anterior, no era posible decir cuando una fuerza de tensión suficiente era colocada en la cadena 18. Sin embargo, en la presente invención, el indicador de carga 12 está provisto con un indicador visual que alerta al usuario cuando la fuerza de tensión Ft en la cadena es suficiente para activar el freno, es muy poca para activar el freno, o es excesiva, la cual puede dañar el varillaje de freno. Refiriéndose a la figura 5A, el freno de mano 10 muestra como el maneral 14 es levantado y bajado para que una fuerza inicial de tensión Ft sea ejercida en la cadena 1 8. Mientras que la tensión jala la cadena, la fuerza ascendente causa una reacción de fuerza descendente en el freno de mano 10, el cual a su vez se empuja en forma descendente sobre la placa de carga 24. Como se muestra en la parte amplificada de la figura 5A, debido a que la palanca 26 es más larga que las otras palancas y está dimensionada y posicionada de modo que sea visible a través de las aberturas 86 y 88, la palanca es visible a través de las ventanas 86 y 88. Una escala 167 está indicada a lo largo de la abertura 86, y la palanca 26 se muestra en un intervalo del indicador 166, el cual indica que muy poca fuerza ha sido aplicada en la cadena 18 por el freno de mano para aplicar adecuadamente el freno. Esto proporciona al usuario con información de que fuerza adicional es necesaria. Refiriéndose una vez más a la figura 3, como la fuerza descendiente es aplicada en el freno de mano 10 por la cadena 18, la placa de carga 24 es jalada descendentemente con respecto al alojamiento de la placa delantera. Esta fuerza descendente causa que las palancas 26, 28 y 30 gire cada una en sentido de las manecillas del reloj con respecto a sus flechas respectivas que causan que los extremos de la palanca proporcionen una fuerza ascendente en contra de sus balancines y resortes respectivos. La interacción de la base curvada del balancín y la palanca permite al balancín inclinarse a medida que la desviación ascendente es aplicada por la palanca en contra del resorte. Esta acción de inclinación distribuye uniformemente la carga en el resorte a través del extremo de resorte de modo que el resorte no se tuerza. En una modalidad preferida, los resortes de compresión son usados en caso de que la falla de uno o más resortes en un estado de compresión sea incierta. Deberá entenderse, sin embargo, que los resortes de tensión (no mostrados) o resorte en espiral (no mostrados) pueden también usarse para conectar la palanca al alojamiento. Sin embargo, la confiabilidad de estos tipos de conexiones entre el alojamiento, el resorte y la palanca no son tan confiables en comparación a la modalidad descrita. Refiriéndose a la figura 5B, el movimiento continúo de la palanca
14 ejerce una fuerza de tensión FT más grande en la cadena 18, de tal modo que resulta en una fuerza de reacción descendente más grande en la placa de carga 24. Como resultado, las palancas 26, 28 y 30 son además giradas en sentido de las manecillas del reloj en contra de la inclinación descendente de sus resortes 32, 34 y 36 respectivos. Por lo tanto, la palanca 26 se mueve dentro de un intervalo indicador 168, el cual indica que la fuerza óptima está siendo aplicada por el freno de mano 10 en el varillaje de freno del coche ferroviario. Refiriéndose a la figura 5C, el movimiento adicional de la palanca 14 causa una fuerza de tensión agregada en la cadena 18 y al varillaje de freno del coche ferroviario. La fuerza de reacción descendente en la placa de carga 24 resultante causa el giro adicional en sentido de las manecillas del reloj de las palancas. En consecuencia, la palanca 26 se mueve ascendentemente en contra de la inclinación descendente del resorte 32 dentro de la posición mostrada en la parte en despiece de la figura. Es decir, la palanca 26 se mueve dentro de un intervalo del indicador de carga 170, que indica que la fuerza excesiva ha sido aplicada al varillaje de freno. En esta situación, el operador puede liberar el mecanismo de freno de mano 10 y volver a aplicar la tensión en la cadena 1 8 hasta que la palanca 26 se mueva dentro del intervalo óptimo del indicador 168. Aunque la descripción detallada anteriormente se centra en el movimiento de la palanca 26 a través de la placa de carga 24, como está descrito previamente, todas las palancas están conectadas a la placa de carga 24 a través de los sujetadores 148, 150 y 1 52. De esta manera, como las cargas descendentes están colocadas en la placa de carga 24, todas las palancas giran en sentido de las manecillas del reloj alrededor de sus flechas respectivas. Por lo tanto, las fuerzas de compresión combinadas de todos los tres resortes contrarrestan la fuerza descendente ejercida por el freno de mano. De esta manera, varios factores afectan la carga óptima que puede aplicarse por el freno de mano 1 0. Por ejemplo, el índice del resorte, el número de palancas y la longitud de la palanca 14 todos afectan el manejo de carga del indicador de carga 12. Por ejemplo, incrementando el tamaño de los resortes, el índice del resorte y/o el número de palancas incrementará la cantidad de carga que puede ejercerse en la placa de carga por el freno de mano. Así, la aplicación específica del indicador de carga 12 dictará el índice del resorte, el tamaño de los resortes y el número de palancas. Mientras una o más modalidades preferidas de la invención han sido descritas anteriormente, deberá entenderse que cualquiera y todas las realizaciones equivalentes de la presente invención son incluidas dentro del alcance y espíritu de la misma. Las modalidades representadas son presentadas a modo de ejemplo y no se desean como limitantes en la presente invención. De este modo, los expertos en está técnica deberán entender que la presente invención no está limitada a estas modalidades puesto que pueden hacerse modificaciones. Por lo tanto, está contemplado que todas y cualquiera de las modalidades incluidas en la presente invención, están dentro del alcance y espíritu de la misma.