专利名称：具有人工快速释放特性的应用弹簧的制动组件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及用于一铁路车辆(railway vehicle)制动系统的一停车制动组件，更具体涉及用于在铁路车辆制动系统中一种不用空气驱动的制动系统的一应用弹簧的停车制动组件。本发明的应用弹簧的停车制动组件可应用于货车(truck)和车厢(car)安装的制动组件。
如通常在铁路工业中众所周知的那样，当铁路车厢脱离一列车(train)和停在一侧轨或停车场时，在至少某些车厢上应用手工制动或停车制动以防止车厢的不需要的或不希望有的运动。一普通铁路车厢手工制动系统包括一设备，该设备通过转动一手轮或摆动在连接于铁路车厢的手动制动机构上的一棘轮手柄人工地将一个或多个制动块施加于和偏置于铁路车厢的一个或多个车轮的触轨面上。
如图4所示，在货车安装的制动系统中，手动制动机构通常是连接于铁路车厢的一外侧端壁的一铸造或冲压金属齿轮箱，并有一可转动的链条盘，转动手轮可转动链条盘使一制动链条卷绕到链条盘上。制动链条的另一端通常延伸通过齿轮箱的底部并与一缆索或其它杠杆机构例如一手动制动杆互连到达装有制动块的制动梁，以致在需要时卷绕在链条盘上的制动链条将对制动链条和连杆机构施加张力，从而拉动互连的制动块使其靠在相邻的铁路车厢轮子的触轨面上，因此按预定的那样进行手工制动。
这现有技术类型的手工制动机构的一缺点是一操作者必须人工将停车制动加于每节车厢，这需要相当长的时间和劳力。另外，操作者必须确定将手轮转了一足够的角度以保证啮合了停车制动。也存在操作者可能完全忘记施加制动的可能性，这能造成停在侧轨或停车场的车厢的不希望有的运动。并且，操作手轮要求从一别扭的位置施加相当大的体力。这又使手工制动难以实施。
简言之，本发明包括一圆筒形壳体，该壳体与一铁路车辆制动系统相结合。包括一活塞和一活塞杆的一活塞组件设置在该圆筒形壳体内。安装该活塞组件以便在对该活塞组件施加和/或消除气动压力时在该壳体内沿纵向运动。在活塞杆上设置一连接装置，用来将活塞组件与该制动系统的无气缸传力杆相连，以致在活塞组件纵向运动时对这无气缸传力杆施加一力。至少一根弹簧件，最好是两根弹簧件设置在这圆筒形壳体内。这些弹簧件有抵靠于圆筒形壳体一端壁的第一端和接触活塞的第二端，并对活塞组件施加一力，以在作用于制动系统和活塞组件的气动压力消失时完成活塞组件的纵向运动。来自弹簧件的这恒定的作用力使活塞组件缩进壳体内和使传力杆(forcetransfer lever)逆时针方向转动，从而引起对制动系统的制动作用。这样，一旦到车脱离列车(train consist)和切断来自气动制动系统的空气供应，就自动对列车施加制动。
在圆筒形壳体上至少设置一孔，使气动压力能作用于活塞组件，使这活塞组件沿纵向运动，并压缩弹簧和运动活塞杆移出圆筒形壳体，又引起无气缸传力杆(non cylinder force transfer lever)逆时针方向运动，并使制动释放。
本发明的应用弹簧的停车制动器还包括一人工快速释放系统，它允许在调车操作期间或没有压缩空气、希望移动车辆的任何时候释放停车制动。这人工快速释放系统包括操作在一“钥匙孔”形槽中的一半月形凸轮。在通常操作期间这半月形凸轮横向地处于钥匙孔的圆形端内。将连接于凸轮的手柄用人工操作以通过转动凸轮使凸轮与钥匙孔形槽的延长部分对齐而达到快速释放。在应用弹簧的停车制动器中的弹簧力以第一方向拉动凸轮进入槽内，从而有效地释放由应用弹簧的停车制动器施加在无气缸传力杆上的力，并因此引起停车制动的释放。
在通常的空气压力驱动的制动被释放之前，应用弹簧的停车制动器将保持在被释放的位置，同时快速释放手柄被拉出。当这发生时，活塞和杆组件将运动，压缩弹簧使凸轮在槽内或以第二方向向前运动。当凸轮进入钥匙孔的圆形端，凸轮轴上的一扭转弹簧将使凸轮转动，使它再次横向处于钥匙孔内。当这发生时，手柄顺时针方向转动并撞击连接于停车制动机构前面的一碰撞板。此时应用弹簧的停车制动器复位以便正常操作。
本发明的一个目的是提供用于一铁路车辆制动系统的一应用弹簧的制动组件，该组件是可代替目前使用的人工驱动的手工制动组件的人与机械控制的组件。
本发明的另一个目的是提供用于一铁路车辆的制动系统、特别是可应用于TMX货车安装的制动系统(TMX是本发明的受让人Westinghouse空气制动公司的注册商标)的一应用弹簧的制动组件。
本发明的又一个目的是提供用于一铁路车辆制动系统的一应用弹簧的制动组件，可以利用它代替目前使用的人工驱动的手轮手工制动。
本发明的又一个目的是提供用于一铁路车辆制动系统的一应用弹簧的停车制动组件，它不用制动系统中的空气来驱动，并保证车厢在脱离列车的空气制动系统后立即驱动停车制动器，这样显著地减少了时间和劳力。
本发明的又一个目的是提供用于一铁路车辆制动系统的一应用弹簧的停车制动组件，它在车厢脱离列车的空气制动系统时自动被驱动，这样在停车制动作用期间消除了操作者失误和/或伤害的可能性。
本发明另外的一个目的是提供一人工快速释放杆结构，以在调车操作期间或在没有来自气动制动系统的空气时希望移动车辆的任何时候，能使本发明的应用弹簧的停车制动快速释放。
虽然以上已经相当详细地叙述了本发明的许多目的和优点，对于那些熟悉本领域的技术人员从本发明的以下更详细的叙述，特别是当本发明的这些详细叙述与附图和所附权利要求书相结合时，应用弹簧的制动组件的许多其它目的和优点将变得更明显。
图1是表示包括本发明的应用弹簧的停车制动的-TMX货车安装的制动组件的视图。
图2是货车安装的制动组件的无气缸传力杆的钩端的放大图。
图3是表示本发明的应用弹簧的停车制动组件的剖面图。
图4是表示具有如上所述的一传统现有技术手轮手工制动或停车制动的一货车安装的制动组件的视图。
图5是本发明的应用弹簧的停车制动器的快速释放手柄部分的放大图。
图6是包含本发明的应用弹簧的停车制动的一车厢安装的制动组件的视图。
在更详细地叙述本发明之前，应该注意到，为了清楚起见，在所有的附图中具有相同功能的相同部分用相同的标号表示。
请参见图1，用于包括一普通型手工制动杆50的一铁路车厢(未示出)的一货车安装的制动组件的目前较佳实施例总的用标号“10”表示。该制动组件10包括总的用标号“2”和“3”表示的基本相同的制动梁。每个制动梁2、3包括一承压件4、一张力件6和一支撑件8。承压件4和张力件6的相对端较佳地通过沿在承压件4和张力件6的相对端处的外段4a-6a,4b-6b焊接永久地连接在一起。在它们相对端之间的基本是中间的位置处，各梁2,3的承压件4和张力件6充分地分开以允许在之间连接支撑件8。安装在制动梁2和3的外端段4a-6a和4b-6b的是闸瓦托12。
一气缸传力杆14和一无气缸传力杆16由销子18可驱转地连接于各制动梁2和3的支撑件8。各传力杆14和16的各端24和26通过可为一自动松驰调节器装置形式的一传力件28互连。无气缸传力杆16的相对端36连接于一传力件或返回推杆组件32。
制动气缸组件20在承压件4和张力件6之间的空间内连接于邻近其一侧的支撑件8和承压件4。在这结构中，制动气缸组件和传力件的重量由制动梁2和3支承，制动梁2和3再由车辆侧向框架(未示出)支承。
在施加制动作用时，制动气缸组件的增压造成对气缸传力杆14施加一力，引起气缸传力杆14逆时针方向转动。气缸传力杆14再推动松驰调节器组件28，使无气缸传力杆28逆时针方向转动，并推动返回推杆组件。
传力杆14和16与松驰调节器组件28、返回推杆组件32和制动气缸组件一起组成制动梁驱动连杆机构，这制动梁驱动连杆机构通过驱转销18互连各制动梁2和3，这样所要求的制动驱动力有效地沿这些销子18作用。这些力的合力表示在“X”处。因为在制动作用期间，松驰调节器组件28起一刚性件的作用，所以重要的是随着在工作期间制动块的磨损和/或损失一制动块允许增加松驰调节器组件28的长度，从而制动气缸活塞组件的运动藉助制动梁连杆机构将使这些制动梁2和3运动分离，直至制动块与车辆轮子的触轨面接触。
当铁路车厢脱离列车和停在一侧轨或停车地的一停车状态期间，如上所述不再能利用气动制动系统。这样，为了施加制动防止车辆的不需要的或不希望的运动，可以使用安装在每节车厢上的一手动制动机构。
请参阅图4，示出了在一货车安装的制动组件上的总的以标号“40”表示的目前使用的手动制动机构。手动制动机构40包括总的以标号“42”表示的一壳体，该壳体包括安装在一铁路车厢上的一后板或壁部分44和一罩壳件46。罩壳件46被固定于后壁部分44。
如在铁路工业中通常使用的那样，将用于施加和释放制动的一链条48通过一手动制动杆50连接于制动装置。该链条48连接于并卷绕在一卷绕盘52上。手动制动杠杆52又连接于气动传力杆14。
为了施加制动，顺时针转动手轮54，从而将链条48卷绕在卷绕盘52的周围，并沿离开制动装置10的方向向外拉动手动制动杆50。这引起传力杆14逆时针方向转动，造成活塞推杆38向外被拉动和所要求的力作用于松驰调节器组件。这力与在气缸组件20增压时气缸组件的制动气缸活塞和活塞杆所作用的力相类似的方式作用。
本发明用一应用弹簧的/释放空气的停车制动组件代替这人工驱动的手轮/链条/手工制动杆系统。在车厢已脱离列车和用于驱动以上讨论的货车安装的制动系统的气动制动系统被切断时，本发明的应用弹簧的/释放空气的停车制动组件即被自动驱动。一旦车厢已与列车再连接和气动制动系统再次发挥作用，就释放本发明的应用弹簧的停车制动组件。
请参阅图1，总的以标号“60”表示的应用弹簧的停车制动组件较佳地靠在返回推杆组件32旁边安装在制动系统的无制动气缸侧的制动梁组件3上。这位置能使应用弹簧的停车制动组件60对无气缸传力杆16作用一力，以使该传力杆逆时针方向转动而施加制动，以及在应用弹簧的停车制动组件60内施加气动压力时使该传力杆顺时针转动，从而释放制动。虽然附图表示应用弹簧的停车制动组件60安装在制动梁3上，也可以安装在其它位置上，只要这些位置能充分地支承应用弹簧的制动组件60，并保证该应用弹簧的停车制动组件60能施加一力，以使无气缸传力杆16沿所需方向转动即可。本发明的应用弹簧的停车制动组件60可用任何众所周知的装置，例如螺栓/螺帽装置等安装于制动系统。
无气缸传力杆16包括延伸超过返回推杆组件32的连接点36的一延伸装置62。该延伸装置62有一比目前使用在普通货车安装的制动系统中的传力杆还要长的无气缸传力杆。图2中所示的一钩子64设置在该延伸装置62的端部，这能使活塞杆66、特别是一活塞拉杆通过如图3所示的连接装置68连接于无气缸连力杆16。这钩子便于无气缸传力杆16运动到一施加制动的位置。
如图3所示，应用弹簧的制动组件包括与铁路车辆制动上结合的圆筒形壳体70。总的以标号“72”表示的一活塞组件安装在圆筒形壳体70内可进行纵向运动。该活塞组件包括一活塞74和一活塞拉/推杆66。在活塞杆66上设置一挂钩端形式的连接装置68，用于连接活塞组件72与无气缸传力杆16，以在活塞组件72沿纵向运动时对无气缸传力杆16施加一力。在圆筒形壳体70内设置至少一根弹簧件78。在圆筒形壳体70内最好设置第二根弹簧件80。这些弹簧件有抵靠圆筒形壳体70的一端壁83的第一端81和接触活塞74的第二端82，并在作用于制动系统和活塞组件72的气动压力消失时对活塞74施加一力，致使活塞组件72自动沿纵向运动。来自弹簧件的这持续作用力使活塞组件72缩进壳体70内和传力杆沿逆时针方向转动，从而引起对制动系统施加制动。这样，一旦列车脱离了列车和已切断了用于气动制动系统的空气供应，就自动对列车施加制动。
在圆筒形壳体上设置至少一孔86，以能将气动压力供应给活塞组件72，从而使活塞组件沿着将弹簧78、80压缩的纵向运动并驱动活塞杆66移出圆筒形壳体，又引起无气缸传力杆16顺时针方向运动，并引起释放这制动。在圆筒形壳体70内设置有活塞阻挡装置88，用于在气动压力作用于圆筒形壳体70内时限制活塞74的向前运动。
虽然上述说明针对一货车安装的制动系统所使用的本发明应用弹簧的停车制动组件，但是本发明应用弹簧的停车制动组件也可应用于车厢安装的制动系统。
请参阅图6，示出了总的用标号“110”表示的用于一铁路车辆(未示出)的车厢安装的制动组件。车厢安装的制动组件110包括与一气缸传力杆114相连的制动气缸112，也与气缸传力杆114相连的一松驰调节器116和总的以标号“118”和“120”表示的、安装在车厢安装的制动组件110的各端的一对制动梁。还设置一手动制动或停止制动器122，并与气缸传力杆114相连。制动梁118,120通过气缸传力杆114和一系列附加的杠杆和连杆机构由制动气缸112或手动制动器122驱动。利用制动杆通过制动系统传递、增加或减小制动力以及传递或改变力的方向。这样，在施加制动期间由制动气缸112或手工制动器122施加一力，这样杆和棒将制动力传递给制动梁118和120，因此传递给闸瓦托124和其上安装的制动块126。
应用弹簧的停车制动组件130与从制动气缸112沿一相对方向延伸的气缸传力杆114相连，这样在该制动系统不再是气动制动系统时，应用弹簧的停车制动组件130自动地变成被驱动，并以与制动气缸112和/或手工制动器122相类似的方式对气缸传力杆114施加力，从而转动气缸传力杆114，产生一制动作用。
本发明应用弹簧的停车制动器还包括总的以标号“90”表示的一人工快速释放系统，该系统在调车操作期间或在气动制动系统没有(压缩)空气压力时希望移动车辆的任何时候允许释放该停车制动。如图3和5所示，该人工快速释放系统位于活塞组件72的活塞杆端上，并包括作用在一钥匙孔形槽94中的一半月形凸轮92。这半月形凸轮92在正常工作期间横向位于钥匙孔94的圆形端96内。一手柄98连接于凸轮92，并可由人工操作，通过转动凸轮92，使凸轮与钥匙孔形槽94的延长部分102相对齐而进行快速释放。弹簧件78,80的力拉动凸轮92进入槽94的延长部分102。凸轮92沿第一方向进入槽94的延长部分102的纵向运动释放了停车制动器60作用在无气缸传力杆16上的力，因此引起了停车制动的释放。
停车制动将保持在被释放的位置，同时手柄被拉出，直至正常的空气压力驱动的制动被释放为止。在这发生时，活塞组件72将移动，压缩弹簧件78、80，并且将凸轮92向前或沿第二方向移入槽94。当凸轮进入钥匙孔形槽94的圆形端96时，凸轮轴上的扭转弹簧104将使凸轮92转动，使它再次横向处于钥匙孔94之中。当这发生时，手柄顺时针方向转动并撞击连接于停车制动组件60的前安装脚的一碰撞板106。一旦手柄98已回到它的正常位置，就恢复了应用弹簧的停车制动组件以便正常工作。如果没有(压缩)空气可用于恢复停车制动组件的情况发生时，可使用人工驱动的手轮手工制动器40(图4)来施加停车制动。
这样，本发明已经以这样完整的、清楚的、简明的和准确的术语进行了叙述，以致能使熟悉本技术领域的有关技术人员制造和使用本发明。应该理解，本技术领域的熟悉人员在不脱离所附权利要求书所述的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明的所述实施例的各部分进行变化和修改和做出等价物和替代物。
权利要求
1．用于一铁路车辆制动系统的一应用弹簧的停车制动组件，该铁路车辆制动系统包括与至少一个传力件相连的一传力杆，以发动制动作用，所述应用弹簧的停车制动组件包括(a)包括用于在其内施加或消除气动压力的一装置的一壳体；(b)安装在所述壳体内进行纵向运动的一活塞组件，所述活塞组件能在对其施加或消除气动压力时进行纵向运动，所述活塞组件包括一活塞和一活塞杆；(c)设置在所述活塞杆上用来连接所述活塞组件与所述传力杆的连接装置，以致在所述活塞组件沿纵向运动时对所述传力杆施加一力；以及(d)至少一弹簧件处于所述壳体的一内端表面和所述活塞的一面对表面之间，所述弹簧件在对所述活塞组件的气动压力消失时能对所述活塞组件施加一力以实现所述活塞组件的纵向运动，并引起所述活塞组件缩回进入所述壳体内和引起所述传力杆沿一个方向转动，以发动在这铁路车辆制动系统中的一制动作用。
2．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括所述壳体上的若干孔，使能将气动压力施加于所述活塞组件，以致使所述活塞组件沿纵向运动而压缩至少一根弹簧并驱动所述活塞杆移出所述圆筒形壳体，又引起所述传力杆沿一个方向转动，再引起释放该铁路车辆制动系统中的制动。
3．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括在所述壳体内的一活塞阻挡装置，用来在所述壳体内施加气动压力时限制所述活塞的向前运动。
4．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括至少两根弹簧件，用来在作用于所述活塞组件的气动压力消失时对所述活塞组件作用一力，以实现所述活塞组件的运动，并引起所述活塞组件缩回进入所述壳体内。
5．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，这铁路车辆制动系统包括至少一制动梁组件，其中所述壳体安装于所述至少一个制动梁组件。
6．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括与所述活塞杆相连的一手柄和凸轮结构，用于人工快速释放所述停车制动组件。
7．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括设在所述传力杆上的一延伸装置，用来将所述传力杆连接于设置在所述活塞杆上的所述连接装置。
8．如权利要求7所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括设在所述延伸装置的一端上的钩子，用于与所述连接装置相连接。
9．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，所述应用弹簧的停车制动组件包括一人工快速释放手柄。
10．如权利要求9所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，所述人工快速释放手柄连接于处在一钥匙孔形槽内的一半月形凸轮。
11．如权利要求10所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，一旦所述人工快速释放手柄转动，所述半月形凸轮能在所述钥匙孔形槽内沿第一方向纵向运动，使所述应用弹簧的停车制动组件快速释放。
12．如权利要求11所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，所述人工快速释放手柄包括在所述凸轮上的扭转弹簧，在所述应用弹簧的停车制动组件中施加的气动压力引起所述半月形凸轮在第二方向的纵向运动之后，该弹簧引起所述凸轮在所述钥匙孔形槽内转动到初始位置。
13．如权利要求12所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，还包括安装在所述应用弹簧的停车制动组件上的一碰撞板，用于在由所述应用弹簧的停车制动组件施加的气动压力重新发动所述应用弹簧的停车制动组件之后停止转动所述人工快速释放手柄。
14．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，该铁路车辆制动系统是一货车安装的制动系统，该传力杆是无气缸传力杆。
15．如权利要求1所述的应用弹簧的停车制动组件，其特征在于，该铁路车辆制动系统是一车厢安装的制动系统，该传力杆是气缸传力杆。
16．用于一应用弹簧的停车制动的人工快速释放系统，该应用弹簧的停车制动与铁路车辆制动系统的无气缸传力杆或气缸传力杆相连，该应用弹簧的停车制动组件包括具有一活塞和一活塞杆的一活塞组件和与所述活塞组件相连的至少一弹簧件，该弹簧件能对该活塞组件施加一力，使活塞纵向运动，所述人工快速释放系统包括(a)可与该活塞杆相接合的一载体件；(b)处于所述载体件内的一杆件；(c)在所述杆件中的一钥匙孔形槽，所述钥匙孔形槽有一圆端和一延长部分；(d)可横向啮合在所述钥匙孔形槽的所述圆端内的一半月形凸轮；(e)连接于所述半月形凸轮的一手柄，以致所述手柄的转动与该应用弹簧的制动组件的该至少一根弹簧件所施加的该力一起使所述凸轮运动进入所述钥匙孔形槽的所述延长部分，从而释放该应用弹簧的停车制动组件对该无气缸传力杆作用的力，因此引起在这铁路车辆上的该应用弹簧的停车制动的快速释放。
17．如权利要求16所述的人工快速释放系统，其特征在于，还包括一扭转弹簧，用于在所述至少一根弹簧件被压缩和所述半月形凸轮进入所述钥匙孔形槽内时使所述半月形凸轮在所述钥匙孔形槽内转动至初始的横向。
18．如权利要求16所述的人工快速释放系统，其特征在于，在所述人工快速手柄转动到初始位置时停止一碰撞板的转动，所述碰撞板可安装于这停车制动组件的一前安装脚上。
全文摘要
本发明提供一种铁路车辆制动系统的一应用弹簧的停车制动组件,用来在没有(压缩)空气源的情况下自动施加停车制动。该应用弹簧的停车制动组件包括内含一活塞组件的一圆筒形壳体。活塞组件安装成在对活塞组件施加和/或消除气动压力时在壳体内沿纵向运动。活塞组件与该制动系统的一传力杆相连,以致在活塞组件运动时对传力杆施加力。在圆筒形壳体内设置至少一根弹簧件。该弹簧件将一恒定力作用在活塞组件上,从而在作用于制动系统的气动压力消失时自动使活塞组件沿纵向运动,引起活塞组件缩回进入壳体内和传力杆沿一方向转动,因此发动了一制动作用。这样,一旦列车脱离列车和切断了用于气动制动系统的空气供应,就自动对列车施加制动。还提供一人工快速释放系统,在调车期间或没有(压缩)空气而希望移动车辆的任何时候,允许释放停车制动。
文档编号F16D65/22GK1312198SQ01104768
公开日2001年9月12日 申请日期2001年2月23日 优先权日2000年2月24日
发明者詹姆斯·M·泽米亚恩, 罗杰·V·刘易斯 申请人:西屋气刹车技术股份有限公司