專利名稱：自動設定和松開手制動氣動回路設計ii/自動應用功能的制作方法
技術領域：
總體上來說，本發明涉及一種應用于鐵路類機動車輛上的手制動裝置。特別的，本發明涉及一種用于自動致動并應用鐵路機動車輛的制動系統的設備，而不需要操作者來手動卷繞所述手制動器上的鏈條。
背景技術：
在本發明構思并提出之前，鐵路汽車手制動系統已為本領域所公知。該系統通常包括一個設置于垂直平面中并安裝在一個驅動軸上的大的可旋轉手輪，該手輪可通過一個齒輪系旋轉一個鏈條滾筒，從而卷起一個鏈條，該鏈條在其遠離鏈條滾筒的一端緊固到鐵路車輛的制動元件上。當手輪在一個方向上旋轉時，制動器被使用，并由一個與手輪驅動軸上的棘輪嚙合的棘爪防止手輪驅動軸在相反方向上旋轉。
可通過使棘爪從止動棘輪上脫離而松開制動器，但這會導致手輪以及齒輪系的齒輪的快速旋轉。為避免手輪的快速旋轉，已經提出了稱作“快速松開”機構的手制動機構。一般地，這些快速松開機構包括一個位于手輪軸與齒輪系之間的可松開的聯接裝置。當聯接裝置松開時，齒輪系的齒輪快速旋轉，不受棘爪和止動輪的約束，而手輪保持靜止。
美國鐵路協會(AAR)公開了關于鐵路手制動系統的設計及操作說明。據此，垂直板，齒輪傳動鏈以及手制動系統被分為三類(1)標準壓力類—通過在直徑為22英尺的輪邊緣施加125磅的壓力可在鏈條上平均得到3350磅的力；(2)中級壓力類—通過在直徑為22英尺的輪邊緣施加125磅的壓力可在鏈條上平均得到4475磅的力；(3)高級壓力類—通過在直徑為22英尺的輪邊緣施加125磅的壓力可在鏈條上平均得到6800磅的力。
在設置了制動系統后，當手制動系統釋放時，齒輪鏈條的齒輪快速旋轉。這將會導致齒輪及其它組件遭受很高的力并產生震動，特別是當鏈條從鏈條鼓上完全放松時。
最近，AAR在其說明中又增添了壽命試驗，沒有通過壽命試驗的手制動系統不能應用在美國鐵路聯運系統的鐵路汽車上。AAR快速釋放手制動的壽命試驗要求該手制動要能夠耐受3000次這樣快速釋放的操作。
為了滿足這樣的壽命試驗要求，甚至是標準壓力的手制動系統，在進行壽命試驗時都不得不進行改進。當在該壽命試驗應用前銷售的中級壓力的手制動系統進行該壽命試驗時，我們就會發現，該手制動系統過早地被損壞或破壞。而且，人們發現必須在手制動系統前增加一個減震器或吸收器以克服這樣的損壞或破壞。當然，這樣外加的減震器是人們所不希望的，不僅因為其添加到手制動的外部，而且因為其增加了成本。并且，在使用中級壓力的手制動來代替標準壓力手制動時，還需要對鐵路汽車設備的場地進行改進。
當在該壽命試驗應用前銷售的高級壓力的手制動系統進行該壽命試驗時，同樣不能通過該壽命試驗。我們頭腦中應當有這樣一種觀念，即這樣高級壓力的手制動通常有附加的齒輪以提供鏈條上所需的力，這樣就會導致在手制動釋放過程中至少一部分齒輪的高速的旋轉。
盡管外部減震器的使用可以解決高級壓力手制動系統的問題，但必須對AAR的公開說明進行修改以充許使用這樣外加的減震器。人們試圖通過重新設計高級壓力手制動系統，如將其制得更堅固，以使其在不增加外部減震器的情況下滿足壽命試驗的要求，但此種嘗試都沒有成功。
本發明所涉及的鐵路汽車手制動系統的特征是施加到鏈條上的力，因此，對于手制動的各個部分，這種力是非線性的而取決于手制動使用或釋放的程度。因此，在使用手制動的過程中，相對小的力用于將鏈條及手制動傳動裝置收緊。但根據AAR的要求，最終鏈條上施加的力必須與以前施加的力一樣。也就是說，對于標準壓力的手制動系統為3350磅，對于中級壓力的手制動系統為4475磅，對于高級壓力的手制動系統為6680磅。
在傳動裝置被拉緊后，可能會需要鏈條移動5-15英寸，鏈條上的力就會呈指數倍地增加，如從200磅至進一步轉動手制動輪以進行制動的最后值。在鏈條拉緊至達到最后值，鏈條可能僅移動2或3英寸。同樣，當手制動釋放時，鏈條上的力呈指數倍地減少，在手制動釋放后很短的一段時間內就達到了一個相對較小的值。
發明內容
本發明的第一方面在于提供一種用于手制動系統的設備，它能夠通過安裝在鐵路車輛上該手制動系統實現鐵路車輛的至少一種制動方式的自動應用。該設備包括一個操作件，操作件的至少一部分可安裝在固定在所說手制動系統的一個室內的齒輪部件的齒輪上。該操作件在某一方向上操縱齒輪部件以引起至少一種制動方式的應用。有一種液壓源與該操作件相連以周期性地提供一種預定的壓力給操作件，這將足以導致至少一種制動方式的應用。另外，還有一個部件與液壓源相連，以為操作件提供一個初始壓力，從而引起通過手制動系統的至少一種制動方式的自動應用。
本發明的第二方面在于，在上述設備之外，提供一種控制部件與操作件和液壓源相連以控制將預定壓力周期性地提供給操作件。另外，一種放空部件與操作件相連以放空操作件的液壓。
本發明的第三方面在于，在上述第一及第二方面之外，本發明還提供一種與操作件和控制件相連的部件，以用于隔斷預定壓力至操作件的供應，從而使得至少一種制動方式阻斷。
發明目的因此，本發明的一個主要目的就是提供一種自動應用手制動系統，該系統可提供更加可靠的操作。
本發明的另一個目的在于提供一種自動應用手制動系統，該系統中配置有緊急關閉裝置以停止手制動的自動應用系統。
本發明的還一個目的在于提供一種自動應用手制動系統，可以在改型后用于現有鐵路汽車系統。
本發明另外一個目的在于提供一種自動應用手制動系統，其制備相對較經濟。
本發明進一步的目的在于提供一種自動應用手制動系統，其維護要求很低。
本發明附加目的在于提供一種自動應用手制動系統，該系統充分滿足AAR關于所用應用的要求。
除了本發明以上詳細描述的目的及優點外，我們應當認識到，通過本發明以下的詳細描述，特別是結合附圖以及權利要求所進行的描述，本發明各種其它目的及優點對本領域的普通技術人員來講是顯而易見的。
圖1是用于本發明所公開的自動激勵手制動繞線機構的，優選的操作設備示意圖；圖2是用于本發明公開的帶有緊急關閉功能的自動激勵手制動繞線機構的，優選的操作設備示意圖；圖3是用于本發明公開的帶有與控制閥結合一體的緊急關閉功能的自動手制動繞線機構的，優選的操作設備示意圖；圖4是一種本發明公開的手制動系統的主視圖，該自動應用手制動系統在可完全縮回的位置與控制汽缸相結合；圖5是一種本發明公開的手制動系統的主視圖，該自動應用手制動系統在可完全伸出的位置與控制汽缸相結合；圖6是一種本發明公開的自動應用手制動系統的剖視圖，特別顯示出本發明的一個保持鎖定棘爪(holding lock pawl)。
具體實施例方式
通過以上的討論可以看出，如同本發明背景技術中所討論的，在手制動系統中采用自動應用設備以降低制動過程所需的力將是非常有利的。前面所提到的未授權專利09/507,227提出了一種用于手制動系統的自動應用設備，使得該手制動系統較現有的手制動系統具有很多優點。前面所提到的未授權專利60/313,235提出了一種改進和自動應用手制動器，滿足了在申請號09/507,227中所未達到的使用氣體的所有輸入設計要求。
然而，以未授權專利60/313,235所提供的自動應用手制動系統的改進設計(在這里我們稱之為第二設計)為基礎。我們發現通過改進汽路系統可以實現連貫操作。而且，我們還發現增加緊急關閉裝置以停用自動制動功能是非常有利的。
本發明的自動應用手制動器與第二設計的自動應用手制動器相比其改進之處在于，其氣動回路的安排更加可靠，且采用了一種緊急關閉系統來阻止手制動系統的自動應用。
以下所提供的背景技術信息用于幫助讀者理解本發明所應用的典型環境。除非本發明中特別聲明的以外，這里的用詞均不用于限定本發明作較窄的解釋。
為了更清楚地理解本發明，在對本發明具體實施方式
進行描述之前，應該注意到，在此處所列的附圖中，對于起相同作用的相同的部件均用相同的附圖標記來進行表征。
參照附圖4和5，本發明的自動應用手制動系統包括一個可與手制動系統相嚙合的操作件，標記為30。在一個優選的實施方式中，該操作件包括一個帶有從一端伸出的操作桿33的雙作用汽缸。該操作桿33的一部分連接到與控制桿152相連的操作臂37的一端。
至少一個操作爪154與控制桿152銷接以及一個彈簧156用于使操作爪154與棘齒150相連。該棘齒150與手制動系統的齒輪設備40的至少一個齒14相嚙合，該齒輪設備40安置在手制動系統20的一個室內。應用到操作汽缸30上的一個力就會引起操作臂37從操作汽缸30向外移動，給控制桿152施加一個向下的力，從而使操作爪154的一個齒與棘齒150嚙合。
在操作汽缸30內至少提供一個復位彈簧34，用于將操作臂37拉回至其初始位置。棘齒150的旋轉將會引起手制動系統的齒輪設備40的齒14在一個方向上的旋轉，從而引起制動的應用。在操作汽缸30上重復施加壓力會使得手制動齒輪設備的齒轉動足夠的數量以實現制動的應用。
一個保持爪158與棘齒150配合，最好如圖6所示。至少一個控制閥與連到控制桿152上的扳機172連接，以控制操作汽缸30的操作。較好的實施方式為至少一個控制閥是雙控制系統以互相協作提供對操作汽缸30的往復操作。該控制閥系統包括一個第一往復閥構件220以及第二往復閥構件230。
提供至少一個控制閥件240，用于改變液壓的回路至汽缸30末端的桿上，并幫助復位彈簧34一起將活塞32完全拉回至其原位。而且，提供至少一個控制閥件250，用于在緊急情況下撤銷一些不期望的手制動的自動應用。最后，在優選的實施方式下，閥構件280用于從操作汽缸30中快速釋放液壓至大氣。或者，該閥構件也可僅僅是預定直徑的管子以用于調節液壓的流動。另外，閥構件200，210，220 230和240可通過各種的動力方式如手動，機械，電，電子或氣動來控制。
現在參照圖1進行詳細說明，假設目前，我們正處于一種穩定的狀態，其中汽缸活塞32通過彈簧34而完全返回。因此，在活塞32的后面沒有空氣壓力，啟動時所需要做的只是致動連接到閥構件200上的致動按鈕202即可，該閥構件200就會啟動使閥卷起的整個過程。流體壓力50被允許從應急存貯器(未示出)通過所說的閥200流至連接致動閥210的活塞212內。
本發明優選的流體壓力是氣壓。在活塞212內壓力積累至一預定值時引起閥210打開，允許液壓50通過閥210流至第一往復閥220以及第二往復閥230。進一步參照圖4，第一扳機170與連接到閥230上的按鈕232嚙合以允許液壓50通過閥230流入到與第一往復閥220相連的活塞224內。
在活塞224內預定的壓力會引起閥220升高，允許液壓50通過閥220流向四個方向。液壓流動的最主要的方向是流至活塞32的背部，引起活塞32驅動桿33向下擠壓空氣，使得空氣通過排氣閥290從汽缸返回至大氣284。而且，最重要的是沿順時針方向旋轉桿152以引起手制動20進行纏繞。
另外，當負載完全加上時，液壓將會流至連接到致動閥210上的活塞214內，引起活塞210上升進入到排空位置，并切斷來自應急存貯器的液壓源50。而且，液壓將會通過快速排泄閥280排放至連接轉換閥240的活塞242，以引起閥240上升并允許液壓源50流至活塞32的前方，進一步幫助其返回至初始位置。
其它，液壓將通過阻氣門282排放至大氣中。優選的方案是，阻氣門282是一種調節型，以向活塞242提供預定的液壓。
一旦活塞32至達其沖程的底部，扳機172將會致動連接第一往復閥220按鈕222，關閉該閥220。而且，復位彈簧34將會驅動活塞32至其初始位置，推動空氣從氣缸通過快速排泄閥排出至大氣中。扳機172嚙合按鈕232，打開閥230，這會引起空氣重新進入至汽缸內。設備10將會持續該循環，直至手制動20完全纏繞以得到大約3350磅的負載。在得到該負載后，閥220和閥290之間的壓力將會增加引起閥210上升，并排空至大氣24，但最重要的是，關閉流體壓50的供應。同時，在活塞242內的預定壓力會引起閥240上升，以使得液壓流至汽缸30底側，并與復位彈簧34一起釋放與保持爪158的嚙合，從而將支持桿(未示出)應用于手制動20。
本發明的最后一方面在于，包括一種用于倒轉制動動作或取消不希望的制動過程的，切斷自動制動系統應用的組件。進一步參照附圖2，這些組件包括至少一個位于第一往復閥220及操作汽缸30線路內的閥250。該閥250最好由按鈕252來致動，并具有一個彈簧復位構件254。由按鈕252致動的該閥250關閉液壓向操作汽缸30的流動，引起在閥250及汽缸30之間的管線通過閥250排放至常壓。通過將第一往復閥220以及緊急切斷閥250之間管線258內的液壓將會升高至大于活塞214內的壓力216以及活塞242內的壓力246的某一預定值。這樣就會引起第一往復閥220升高，從而切斷液壓源50向回路內的供應。
或者，應急切斷裝置可以安裝在某一閥內，以降低回路內閥的數量，特別是當制動系統不需要應用手制動致動裝置10所提供的所有功能時。如圖3所示，閥260就提供了這樣的功能。閥260拉開時具有自動應用手制動功能，推入時具有應急切斷功能。
在開啟了緊急切斷功能后，閥260關閉液壓源50向操作汽缸30的流動。通過使在閥220以及閥260之間的管線228內的液壓升高至大于活塞214內的壓力216以及活塞242內的壓力246的某一預定值。這樣就會引起第一往復閥220升高，從而切斷液壓源50向回路內的供應。
實施本發明的具體優選方式，以及可能實施本發明的方式均在此進行了詳細的描述。那些本發明手制動技術領域內的普通技術人員，在沒有脫離本發明的精神以及所附權利要求范圍內，能夠以各種變換的方式來實現本發明。
相應地，為了促進科學的發展及技術的應用，對于所附權利要求范圍內的主題，我們通過獨占的專利權在一定的期限內進行自我保護。
這套操作系統可通過轉換用于現已公開的自動應用手制動纏繞設備。本操作系統在同樣未授權的序列號為60/313,235的專利申請，以及序列號為09/507,227的專利申請中進行詳細的討論。
權利要求
1.一種與手制動器嚙合的設備，用于自動應用至少一個緊固到帶有該手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置，該設備包括(a)一種操作件，操作件的至少一部分可安裝在固定在所說手制動系統的一個室內的齒輪部件的齒輪上，該操作件在某一方向上操縱齒輪部件以引起至少一種操作方式的應用；(b)一種液壓源，與該操作件相連以周期性地提供一種預定的壓力給操作件，這將足以導致至少一種制動方式的應用；(c)一種與液壓源相連，以向操作件提供一個初始壓力的部件，從而引起通過手制動系統的至少一種制動方式的自動應用。
2.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含有一種控制部件，與操作件和液壓源相連以控制將預定壓力周期性地提供給所述操作件。
3.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含有一種放空部件，與操作件相連以放空操作件的液壓。
4.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含有一種部件，與操作件和控制件相連，以用于隔斷預定壓力至操作件的供應，從而使得至少一種制動方式阻斷。
5.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述操作件包含至少一種閥組件用于連接所述的液壓源及所述操作件。
6.按照權利要求5所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述操作件包含一組閥組件用于連接所述的液壓源及所述操作件。
7.按照權利要求5所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述的設備進一步包含用于從所述至少一個閥組件中放空所述液壓的放空部件。
8.按照權利要求6所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含用于從所述一組閥組件中放空所述液壓的放空部件。
9.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述液壓源為風動的。
10.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述與液壓源相連，以向操作件提供一個初始壓力的部件為按鈕、氣動信號、電子信號、頗率信號以及電信號中的至少一種。
11.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含一種控制閥部件，以用于改變液壓的方向至操作件相對側。
12.按照權利要求11所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，提供一種部件，以控制液壓源至一預定的水平，以致動所述控制閥部件，從而改變液壓的方向至操作件的相對側。
13.按照權利要求1所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，其中進一步包含一種通過反轉所述操作件，以對操作件進行液壓放空的部件。
14.按照權利要求13所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述放空部件是至少一種快速泄壓閥，一組快速泄壓閥以及一種具有預定直徑的液壓管線中的一種。
15.一種與手制動器嚙合的設備，用于自動應用至少一個緊固到帶有該手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置，該設備包括(a)一種操作件，該操作件的至少一部分與放置在手制動系統一個室內的齒輪系統的一個齒相嚙合，以在一種將會引起至少一種制動方式應用的方向上操作該齒輪；(b)一種液壓源，該液壓源與所述操作件相連，以用于周期性地提供預定的壓力給所述操作件，以足夠引起至少一種制動方式的應用；(c)一種與所述液壓源相連的部件，以用于開始向所述操作件提供預定的壓力，從而引起通過該手制動系統的至少一種自動制動方式的應用；(d)一種控制部件，用于連接所述的操作件與所述的液壓源，以控制向所述操作件周期性提供預定的壓力；(e)一種連接所述操作件的放空設備，用于將操作件液壓放空。
16.按照權利要求15所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述操作件包含一組閥組件用于連接所述液壓源及所述操作件。
17.按照權利要求15所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述設備進一步包含用于將所述液壓從所述閥組件中放空的放空設備。
18.一種與手制動器嚙合的設備，用于自動應用至少一個緊固到帶有該手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置，該設備包括(a)一種操作件，該操作件的至少一部分與放置在手制動系統一個室內的齒輪系統的一個齒相嚙合，以在一種將會引起至少一種制動方式應用的方向上操作該齒輪；(b)一種液壓源，該液壓源與所述操作件相連，以用于周期性地提供預定的壓力給所述操作件，以足夠引起至少一種制動方式的應用；(c)一種與所述液壓源相連的部件，以用于開始向所述操作件提供預定的壓力，從而引起通過該手制動系統的至少一種自動制動方式的應用；(d)一種控制部件，用于連接所述的操作件與所述的液壓源，以控制向所述操作件周期性提供預定的壓力；(e)一種連接所述操作件的放空設備，用于將操作件液壓放空；(f)一種用于連接所述操作件的連接部件，用于阻斷所述預定壓力向操作件的供應，從而阻斷至少一種制動組件的應用。
19.按照權利要求18所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述的用于阻斷液壓向操作件供應的組件是一種連接所述操作件及所述預定壓力源的閥組件。
20.按照權利要求18所述的，用于自動應用至少一個緊固到帶有手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置的設備，其特征在于，所述的用于阻斷液壓向操作件供應的組件是一種與致動裝置結合一體的閥組件，該閥組件連接于所述操作件及向所述操作件提供預定壓力的液壓源之間。
全文摘要
本發明涉及一種與手制動器嚙合的設備，用于自動應用至少一個緊固到帶有該手制動器組件的鐵路車輛上的制動裝置。該設備包括一種操作件，該操作件的至少一部分與安裝在制動設備的一個室內的齒輪的至少一個齒相連。一種液壓源與操作件相連，用于周期性地提供預定壓力給操作件。一種控制設備連接所述液壓源，以用于開始供應所述預定壓力給操作件。一種進一步的控制設備，與所述液壓源相連，以用于調節所述預定壓力向操作件的供應，以引起通過手制動設備的制動系統的自動應用。一種附加的控制設備與所述液壓源相連，以用于，在緊急情況下或撤銷誤操作的情況下，停止制動系統的自動應用。
文檔編號B61H13/00GK1669857SQ200410008930
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月15日 優先權日2004年3月15日
發明者羅伯特·A·赫里 申請人:西屋氣動剎車技術公司