一种手制动机及列车的制作方法

本发明涉及轨道客车制动领域，尤其涉及一种手制动机及列车。

背景技术：

手制动机是制动装置中以人力作为产生制动力的原动力，并对其进行放大，从而实现车辆的停放制动的部分。主要用于长期停放或在站内进行调车作业时起到防溜作用。

如图1和图2所示，目前我国25型客车普遍使用的蜗轮蜗杆手制动机主要由蜗杆02、锥形链轮05、立轴04、蜗轮03、摇把01、制动链06、手制动拉杆(未在图中标出)等主要部件组成。

需要施加制动时，将摇把01拉出后顺时针旋转，摇把带动蜗杆02顺时针转动，蜗杆2带动蜗轮3、立轴4与锥型链轮5转动，链条6卷绕在锥型链轮5上，因此拉动手制动拉杆使闸片贴近制动盘，产生制动作用。

摇把1停止转动时，因蜗轮3蜗杆2有自锁功能，手制动装置可以保持制动不发生缓解。

需要缓解时，将摇把1拉出后逆时针旋转，摇把1带动蜗杆2逆时针转动，蜗杆2带动蜗轮3、立轴4与锥型链轮5转动，卷绕在锥型链轮5上的链条松开，因此使拉动闸片贴近制动盘的手制动拉杆松开，产生缓解作用。

蜗轮蜗杆式手制动机由于结构简单，使用轻便灵活，制动力较大，在现有客车上大量使用，但在使用过程中，原有手制动机逐渐暴露出一些问题，如：因过度缓解导致二次制动、手制动机对人力的放大倍率小、整体机械传动效率较低等。这些问题已逐渐影响到车辆运行过程的可靠性和安全性，增加了检修频率和检修内容。已难以适应新型提速客车的运用需求。

技术实现要素：

本发明与现有技术相比，所要解决的技术问题是提供一种手制动机，以解决上述至少一种技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种手制动机，包括：

箱体，所述箱体固定在列车墙体上；

摇把，所述摇把安装在齿轮轴的一端上；

所述齿轮轴的另一端安装在箱体上，且与所述箱体转动连接；

传动轴，所述传动轴相对于齿轮轴垂直设置在箱体内，且与所述箱体转动连接；

齿轮传动机构，所述传动轴通过齿轮传动机构与传动轴的一端传动连接；

直线传动机构，所述直线传动机构安装在传动轴上，所述直线传动机构随着传动轴转动可沿着传动轴做往复的直线运动；

连接缆，所述连接缆的一端安装在直线传动机构上，其另一端穿过箱体向外伸出后与手制动拉杆连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述箱体包括：

背板，所述背板位于箱体背面；

两个侧板，两个所述侧板箱体两侧；

面板，所述面板位于箱体正面；

顶板，所述顶板位于箱体顶部；

第一安装板，所述第一安装板安装在箱体内，用于安装传动轴靠近齿轮传动机构的一端；

第二安装板，所述第二安装板安装在箱体内，用于安装传动轴远离齿轮传动机构的另一端；所述第二安装板上开设有连接缆安装孔，所述连接缆的一端穿过连接缆安装孔伸出箱体外。

进一步，所述齿轮传动机构包括：

主动锥齿轮，所述主动锥齿轮安装在齿轮轴上；

从动锥齿轮，所述从动锥齿轮安装在传动轴的一端上，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮传动连接。

进一步，所述传动轴为螺杆轴，所述螺杆轴的一端通过轴承安装在第一安装板上；

所述螺杆轴的另一端通过轴承安装在安装座内，所述安装座安装在第二安装板上；

所述直线传动机构为梯形螺母，所述梯形螺母套设在螺杆轴上，所述连接缆的一端安装在梯形螺母的外壁上。

进一步，所述第二安装板的纵截面为l型，所述第二安装板的一个面板固定在背板上，其另一个面板上开设有用于安装安装座的第一通孔。

进一步，所述第一通孔内侧设有内螺纹，所述安装座外侧设于与内螺纹相匹配的外螺纹，所述安装座与第一通孔通过螺纹连接。

进一步，所述箱体内设有直线导轨，所述直线导轨用于对梯形螺母进行限位和导向；

所述直线导轨与螺杆轴相对平行设置，所述梯形螺母的外壁设有滑块，所述滑块伸入直线导轨内，且可沿着所述直线导轨滑动；

所述直线导轨的包括制动端和与制动端相对设置的缓解端，所述缓解端设有限位块，所述限位块限制了滑块继续滑动。

进一步，所述背板上开设有第一齿轮轴安装孔，所述面板上开设有第二齿轮轴安装孔，所述第二齿轮轴安装孔与第一齿轮安装孔位置相对应；

所述齿轮轴未安装摇把的一端先穿过第一齿轮轴安装孔，且通过轴承安装在第一齿轮安装孔处；

所述齿轮轴未安装摇把的一端再穿过第二齿轮轴安装孔，且通过轴承安装在第二齿轮安装孔处。

进一步，所述面板的外侧设有齿轮轴盖板，所述齿轮轴盖板安装在第二齿轮轴安装孔上。

进一步，所述侧板上开设有检修孔，所述侧板在检修孔上设有盖板；

所述盖板与侧板之间设有密封垫，螺栓穿过盖板、密封垫和侧板将三者固定在一起；所述盖板和侧板接触处设有密封胶。

本发明与现有技术相比，所要解决的技术问题是提供一种列车，以解决上述至少一种技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种列车，包括列车制动系统，所述列车制动系统包括所述的手制动机。

综上所述，本发明提供一种新型的手制动机，手制动机包括箱体，摇把，齿轮轴，传动轴，齿轮传动机构，直线传动机构及连接缆，其制动原理为制动时顺时针转动摇把，带动齿轮传动机构动作，使直线传动机构在沿着传动轴向上提升，连接缆的一端安装在直线传动机构上，连接缆随着直线传动机构向上提升，从而带动连接缆的另一端的手制动拉杆使闸片贴近制动盘，从而实现制动作用。

本发明通过齿轮传动机构和直线传动机构有效增大的手制动机对人力的放大倍率，提高了整体机械传动效率。摇把延续采用了原有手制动机的操作手轮结构，方便使用者使用，不必重新掌握新的操作技能。通过直线传动机构的旋转传动机构，将摇把的旋转运动变换为连接缆的直线运动，通过正向或反向转动摇把时直线传动机构只能向上或向下一个方向直线运动的原理，避免在制动过程中过度缓解导致二次制动的问题。

附图说明

图1为蜗轮蜗杆式手制动机局部剖面结构示意图；

图2为图1的a-a剖面结构示意图；

图3为本发明主视结构示意图(面板去掉部分)；

图4为本发明右视局部剖面示意图；

图5为本发明中箱体的右视局部剖面示意图；

图6为本发明中第二安装板的主视结构示意图；

图7为图6的a-a剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2至图7，本发明涉及一种手制动机，包括：

箱体1，所述箱体1固定在列车墙体上；

摇把2，所述摇把2安装在齿轮轴3的一端上；

所述齿轮轴3的另一端安装在箱体1上，且与所述箱体1转动连接；

传动轴4，所述传动轴4相对于齿轮轴3垂直设置在箱体1内，且与所述箱体1转动连接；

齿轮传动机构5，所述传动轴4通过齿轮传动机构5与传动轴4的一端传动连接；

直线传动机构6，所述直线传动机构6安装在传动轴4上，所述直线传动机构6随着传动轴4转动可沿着传动轴4做往复的直线运动；

连接缆7，所述连接缆7的一端安装在直线传动机构6上，其另一端穿过箱体1向外伸出后与手制动拉杆连接。

本发明提供一种新型的手制动机，手制动机包括箱体1，摇把2，齿轮轴3，传动轴4，齿轮传动机构5，直线传动机构6及连接缆7，其制动原理为制动时顺时针转动摇把2，带动齿轮传动机构5动作，使直线传动机构6在沿着传动轴4向上提升，连接缆7的一端安装在直线传动机构6上，连接缆7随着直线传动机构6向上提升，从而带动连接缆7的另一端的手制动拉杆使闸片贴近制动盘，从而实现制动作用。

本发明通过齿轮传动机构5和直线传动机构6有效增大的手制动机对人力的放大倍率，提高了整体机械传动效率。摇把2延续采用了原有手制动机的操作手轮结构，方便使用者使用，不必重新掌握新的操作技能。通过直线传动机构6的旋转传动机构，将摇把2的旋转运动变换为连接缆7的直线运动，通过正向或反向转动摇把时直线传动机构6只能向上或向下一个方向直线运动的原理，避免在制动过程中过度缓解导致二次制动的问题。

具体的，本发明的一种实施例中，本发明涉及一种手制动机，包括：

箱体1，所述箱体1固定在列车司机室内；所述箱体1竖直设置，

所述箱体1包括：

背板11，所述背板11位于箱体1背面；所述背板11上开设有多个固定孔，螺钉穿过固定孔将背板固定在列车司机室内；

两个侧板13，两个所述侧板13箱体1两侧；

面板12，所述面板12位于箱体1正面；

顶板14，所述顶板14位于箱体1顶部；

第一安装板15，所述第一安装板15安装在箱体1内，用于安装传动轴4靠近齿轮传动机构5的一端；所述第一安装板位于顶板14和第二安装板16之间，

第二安装板16，所述第二安装板16安装在箱体1内，用于安装传动轴4远离齿轮传动机构5的另一端；

所述背板11、两个侧板11、面板12、顶板14、第二安装板16共同围成箱体1的整体结构。

摇把2，所述摇把2安装在齿轮轴3的一端上；本实施例中，需要制动时，顺时针旋转摇把2，摇把2带动齿轮轴3转动，需要缓解时，逆时针旋转摇把2。本发明对摇把2的结构不做限定，只要该结构可以实现经由旋转带动齿轮轴3进行转动的目的，均可以用于本发明。

所述齿轮轴3的另一端安装在箱体1上，且与所述箱体1转动连接；本实施例中，所述齿轮轴3水平设置，

具体的，所述背板11上开设有第一齿轮轴安装孔，所述面板12上开设有第二齿轮轴安装孔，所述第二齿轮轴安装孔与第一齿轮安装孔位置相对应；

所述齿轮轴3未安装摇把2的一端先穿过第一齿轮轴安装孔，且通过轴承安装在第一齿轮安装孔处；

所述齿轮轴3未安装摇把2的一端再穿过第二齿轮轴安装孔，且通过轴承安装在第二齿轮安装孔处。

优选的，所述面板12的外侧设有齿轮轴盖板121，所述齿轮轴盖板121安装在第二齿轮轴安装孔上。

当然的，本发明中齿轮轴3不限于水平设置，只要其设置的位置可以实现将摇把2的人力驱动传递的作用，即属于本发明的保护范围内，均能应用在本发明中。

传动轴4，所述传动轴4相对于齿轮轴3垂直设置在箱体1内，且与所述箱体1转动连接；本实施例中，所述齿轮轴3竖直设置，

当然的，本发明中传动轴4不限于水平设置，只要其设置的位置可以实现将齿轮轴3的人力驱动传递的作用，即属于本发明的保护范围内，均能应用在本发明中。

齿轮传动机构5，所述传动轴4通过齿轮传动机构5与传动轴4的一端传动连接；

直线传动机构6，所述直线传动机构6安装在传动轴4上，所述直线传动机构6随着传动轴4转动可沿着传动轴4做往复的直线运动；

连接缆7，所述连接缆7的一端安装在直线传动机构6上，所述第二安装板16上开设有连接缆安装孔161，所述连接缆7的另一端穿过连接缆安装孔161伸出箱体1外。优选的，所述连接缆7为强度高韧性好的钢缆。

具体的，所述齿轮传动机构5包括：

主动锥齿轮51，所述主动锥齿轮51安装在齿轮轴3上；

从动锥齿轮52，所述从动锥齿轮52安装在传动轴4的一端上，所述主动锥齿轮51与从动锥齿轮52传动连接。

本实施例中，通过齿轮传动机构5的设置，实现了齿轮轴3和传动轴4两轴相交的传动，从而达到将摇把2处的人力，传递到手制动拉杆起制动作用的目的。用于相交轴的齿轮传动机构5主要有锥齿轮传动、螺旋齿轮传动、摆线齿轮传动，其中，螺旋齿轮传动承载能力较低，磨损严重，应用很少；摆线齿轮传动虽然耐磨性好，但是制造精度要求高，对中心距误差十分敏感。故此处选用成本低、摩擦系数小、传动效率高的锥齿轮传动机构。

优选的，所述传动轴4为螺杆轴，所述螺杆轴的一端通过轴承安装在第一安装板15上；

所述螺杆轴的另一端通过轴承安装在安装座17内，所述安装座17安装在第二安装板16上；所述安装座17包括座体171和环形边板172，座体171为一端开口另一端封闭的圆筒体，座体171内安装有轴承，环形边板172安装在座体171的开口处；

所述直线传动机构6为梯形螺母，所述梯形螺母套设在螺杆轴上，所述连接缆7的一端安装在梯形螺母的外壁上。

此处直线传动机构6的作用是将人摇动摇把2带动齿轮传动机构5产生的螺杆轴的旋转运动，通过梯形螺母转变为直线运动，从而带动连接缆7上下直线运动产生制动缓解作用。另外的，将旋转运动转变为直线运动的典型机械装置有齿轮齿条传动(一般用于圆周运动轴心与直线运动方向垂直，此处不适用)、丝杠传动(一般用于圆周运动轴心与直线运动方向平行)。此处丝杠传动有两种选择，滚珠丝杠和梯形丝杠，滚珠丝杠传动效率高，但其不具备自锁功能，手制动机制动时无法保持，需增加新的限位装置，使结构复杂且制造成本高，故此处选择制造成本低的梯形螺母与螺杆轴的传动。

所述第二安装板16的纵截面为l型，所述第二安装板16的一个面板12固定在背板11上，其另一个面板12上开设有用于安装安装座17的第一通孔。

所述第一通孔内侧设有内螺纹，所述安装座17外侧设于与内螺纹相匹配的外螺纹，所述安装座17与第一通孔通过螺纹连接；具体的，所述座体171的外侧设有外螺纹，环形边板172通过螺钉固定在第二安装板16上。

本发明的另一种实施例中，所述箱体1内设有直线导轨18，所述直线导轨18用于对梯形螺母进行限位和导向；

所述直线导轨18与螺杆轴相对平行设置，所述梯形螺母的外壁设有滑块61，所述滑块61伸入直线导轨18内，且可沿着所述直线导轨18滑动；

所述直线导轨18的包括制动端和与制动端相对设置的缓解端，所述缓解端设有限位块181，所述限位块181限制了滑块61继续滑动，所述限位块181的设置解决了过度缓解导致的二次制动，解决了这一影响行车安全的隐患。

本发明的一些实施例中，所述侧板13上开设有检修孔，所述侧板13在检修孔上设有盖板131；

所述盖板131与侧板13之间设有密封垫(未在图中标出)，螺栓穿过盖板131、密封垫和侧板13将三者固定在一起；所述盖板131和侧板13接触处设有密封胶(未在图中标出)。

本实施例手制动机对人力的放大倍率可通过下式计算：

式中：i——手制动机从摇把到钢丝绳/闸线间的放大倍率；d——摇把直径；n2——从动齿轮齿数；n1——主动齿轮齿数；h——丝杠导程；

代入本实施例手制动机参数，可得：i＝3.14*360*25/6/23≈205。

如需要更大的放大倍率，更改传动齿轮参数及丝杠导程或增加动滑轮即可实现，更改简单易行。

本实施例手制动机的传动效率可达32.5％(其中手轮传动效率90％，滚动轴承传动效率99％，锥齿轮传动效率94％—97％取94％，丝杠螺母副传动效率为30％—60％取40％，连接缆传动效率90％)，传动效率高于蜗轮蜗杆手制动机。

本发明还涉及一种列车，包括列车制动系统，所述列车制动系统包括所述的手制动机。通常，现有的手制动机一般安装在车体端墙上，还可安装在机车、控制车的司机室内。

本发明的列车包括列车制动系统，该列车制动系统包括手制动机，手制动机通过齿轮传动机构5和直线传动机构6有效增大的手制动机对人力的放大倍率，提高了整体机械传动效率。摇把2延续采用了原有手制动机的操作手轮结构，方便使用者使用，不必重新掌握新的操作技能。通过直线传动机构6的旋转传动机构，将摇把2的旋转运动变换为连接缆7的直线运动，通过正向或反向转动摇把时直线传动机构6只能向上或向下一个方向直线运动的原理，避免在制动过程中过度缓解导致二次制动的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。