铁路车辆的手制动杆.pdf

一种在安装有转向架的铁路车辆制动系统(20)上使用的手制动杆(90)，包括第一长形部(40)和第二长形部(100)，当该手制动杆安装在该车辆制动系统中时该第一长形部水平设置，以及该第二长形部连接至该第一长形部并且沿着基本竖直的方向以预定角度设置，以使当该手制动杆安装在该系统中时，该第二长形部的第二端(104)与转向架承梁(14)相隔预定距离。多个孔(39，57，72，78)贯穿该第一长形部，用于使该手制动杆能分别连接至制动致动器(70)、制动梁(22)、减速调整器触发机构(68)和减速调整器机构(50)，孔(106)贯穿该第二长形部，用于将手制动链连接于此。

1.  一种在安装有转向架的铁路车辆制动系统上使用的手制动杆，在安装手制动器时，该制动系统需要使手制动链的末端沿朝向转向架承梁的方向移动，所述手制动杆包括：
(a)第一长形部，在所述手制动杆安装在该车辆制动系统中时该第一长形部基本水平设置，第一长形部具有第一预定长度、第一预定厚度和第一预定形状；
(b)贯穿所述第一长形部的预定的多个孔，用于使所述手制动杆能连接至制动致动器、制动梁、减速调整器触发机构和减速调整器机构，其中能将该减速调整器机构连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔设置在邻近所述手制动杆的第一长形部的第一端的位置，且与所述手制动杆的第一长形部的第一端相间隔；
(c)第二长形部，该第二长形部的第一端连接至所述手制动杆的第一长形部的第一端，并且该第二长形部沿基本竖直的方向且以预定角度设置，以使当所述手制动杆安装在该系统中时，所述第二长形部的第二端与所述转向架承梁相距预定距离；所述第二长形部具有第二预定长度、第二预定厚度和第二预定形状；以及
(d)贯穿所述第二长形部的孔，其紧邻所述手制动杆的第二长形部的第二端，以使该手制动链的末端能连接至所述第二端。

2.  根据权利要求1所述的手制动杆，其中使所述制动致动器能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔设置在紧邻所述手制动杆的第一长形部的第二端的位置。

3.  根据权利要求2所述的手制动杆，其中使所述制动梁能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔设置在所述手制动杆的第一长形部的两端之间，且邻近用于将所述制动致动器连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔。

4.  根据权利要求3所述的手制动杆，其中使所述减速调整器触发机构能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔设置在使所述减速调整器机构能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔与使所述制动梁能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔之间。

5.  根据权利要求1所述的手制动杆，其中所述手制动杆的第一长形部包括凹部，该凹部形成于所述手制动杆的第一长形部的顶面，并且该凹部设置在使所述制动梁能连接至所述第一长形部的所述孔与所述手制动杆的第一长形部的第一端之间，所述凹部形成了所述手制动杆的第一长形部的厚度减小部分。

6.  根据权利要求5所述的手制动杆，其中使所述减速调整器机构能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔和使所述减速调整器触发机构能连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔贯穿所述手制动杆的第一长形部的厚度减小部分。

7.  根据权利要求5所述的手制动杆，其中所述手制动杆的第一长形部的厚度减小部分为所述手制动杆的第一长形部在所述减速调整器机构的分叉端构件的内部提供了预定的配合。

8.  根据权利要求1所述的手制动杆，其中所述手制动杆的第一长形部的面向转向架承梁的边缘的一部分沿着朝向所述手制动杆的第一长形部的纵向轴线的方向以预定角度渐缩，所述边缘的渐缩部分起始于所述第二长形部的第一端和第一长形部的第一端的连接处附近，并终止在使所述减速调整器触发机构连接至所述手制动杆的第一长形部的所述孔与能连接所述制动梁的所述孔之间，所述边缘的渐缩部分利用所述减速调整器机构的分叉端元件和所述减速调整器触发机构的分叉端元件至少其中之一在水平面内提供操作间隙。

9.  一种用于铁路车辆的手制动系统，其包括：一对彼此间隔的制动梁，所述一对制动梁安装在所述制动系统的两端，各所述制动梁具有能连接于所述制动梁的各端的闸瓦托，各所述闸瓦托上承载有闸瓦，各所述闸瓦托定位于在实行制动时使相应的所述闸瓦能与相应的铁路车轮相接合的位置，各所述制动梁具有枢转连接在该制动梁的两端之间的位置的传力杆；第一力传递构件，其与各所述传力杆的相对第一端连接；以及第二力传递构件，其与各所述传力杆的相对第二端连接，所述第二力传递构件包括制动致动器装置，该制动致动器装置能响应于供应至此的液压而操作，以增加所述第二力传递构件的长度，从而增加所述一对制动梁之间的间隔，便于施加所述闸瓦，所述手制动系统的改进包括：
(a)手制动杆，该手制动杆的第一端固定至第一传力杆的第一端，并且该手制动杆沿基本竖直的方向且以预定角度设置，以使当所述制动系统安装在转向架承梁中时，所述手制动杆与所述转向架承梁相距预定距离；当安装所述手制动杆时，所述手制动杆的第二端沿着朝向所述转向架承梁的方向移动，所述手制动杆具有预定长度、预定厚度和预定形状；
(b)凹部，所述凹部形成于所述第一传力杆的顶面，并且所述凹部形成了所述第一传力杆的厚度减小部分，用于至少与所述第一力传递构件的一连接端协同配合；以及
(c)渐缩部，其形成于所述第一传力杆的面向转向架承梁的边缘中，并且沿着朝向所述第一传力杆的纵向轴线的方向以预定角度渐缩，所述边缘的渐缩部起始于所述手制动杆的第一端和所述第一传力杆的第一端的连接处附近，并终止于使所述减速调整器触发机构连接至所述第一传力杆的所述孔与使所述制动梁能连接至所述第一传力杆的所述孔之间，所述边缘的渐缩部至少为所述第一力传递构件的一连接端在水平面内提供操作间隙。

10.  根据权利要求9所述的手制动系统，其中所述第一传力杆的厚度减小部分介于大约0.795英寸和大约0.805英寸之间。

11.  一种安装于铁路车辆的转向架承梁上的制动系统，所述制动系统包括：
(a)彼此间隔的第一制动梁和第二制动梁，各所述制动梁具有能连接于所述制动梁的各端的闸瓦托，各所述闸瓦托上承载有闸瓦，各所述闸瓦托定位于在实行制动时使相应的所述闸瓦能与相应的铁路车轮相接合的位置，
(b)第一传力杆，其具有第一长形部和第二长形部，其中：该第一长形部在第一制动梁的两端之间的位置枢转连接至该第一制动梁，当所述手制动杆安装在所述制动系统中时，所述第一长形部基本水平地设置；该第二长形部的第一端连接至所述第一传力杆的第一长形部的第一端，并且沿着基本竖直的方向以预定角度设置，以使当所述第一传力杆安装在所述制动系统中时所述第二长形部的第二端与所述转向架承梁相隔预定距离，所述第二长形部具有贯穿所述第一传力杆的第二长形部且紧邻所述第一传力杆的第二长形部的第二端的孔，以使手制动链能连接至所述第一传力杆的第二长形部的第二端，从而当安装手制动器时所述第二长形部和所述手制动链能沿着朝向所述转向架承梁的方向移动；
(c)第二传力杆，其在第二制动梁的两端之间的位置枢转连接至该第二制动梁；
(d)第一力传递构件，其连接至各所述第一传力杆和第二传力杆的相对第一端；以及
(e)第二力传递构件，其连接至所述第一传力杆和第二传力杆的相对第二端；所述第二力传递构件包括制动致动器装置，该制动致动器装置能响应于供应至此的液压而操作，以增加所述第二力传递构件的长度，从而增加所述一对制动梁之间的间隔，便于施加所述闸瓦。

12.  根据权利要求11所述的制动系统，其中所述第一力传递构件包括减速调整器机构，该减速调整器机构的一端连接至所述第一传力杆的第一长形部，并与该第一长形部的第一端相邻且间隔开。

13.  根据权利要求12所述的制动系统，其中所述第一力传递构件还包括减速调整器触发机构，该减速调整器触发机构可操作地连接至所述减速调整器机构，且与所述减速调整器机构的所述一端相邻，并且该减速调整器触发机构的一端在所述减速调整器机构的所述一端的连接处和所述第一长形部的第二端之间连接至所述第一传力杆的第一长形部。

14.  根据权利要求11所述的制动系统，其中所述制动系统包括贯穿所述第一长形部的预定的多个孔，用于使所述第一传力杆能分别连接至所述第一制动梁、所述第一力传递构件和所述第二力传递构件。

铁路车辆的手制动杆
技术领域
总体而言，本发明涉及用于安装有转向架的铁路车辆制动系统的手制动器(hand brake)，并特别地，本发明涉及一种手制动杆(hand brake lever)，其特别设计成能将连接于该手制动杆的手制动链(chain)拉向铁路车辆转向架承梁(truck bolster)，而不是远离该转向架承梁。
背景技术
在构思和开发出本发明之前，手制动杆是设计成使连接至制动系统的链条移动远离承梁，以将手制动器安装在配备有转向架的制动系统的车辆上。
当必须改变手制动杆的移动方式和移动方向时，就申请人所知那时还没有任何一种可用的手制动杆系统能满足这种需求。
此外，那时的手制动系统仍然需要满足该系统整体安全性所需的闸瓦力(brake shoe force)。
发明内容
本发明提供一种用于手制动器的手制动杆，该手制动器连接于安装有转向架的铁路车辆制动系统，其当安装该手制动器时该制动系统需要沿朝向转向架承梁的方向移动链。这种手制动杆包括第一长形部，当该手制动杆安装在该系统中时，该第一长形部基本水平设置。该第一长形部具有第一预定长度、第一预定厚度和第一预定形状。形成有预定的贯穿该第一长形部的多个孔，以能将该手制动杆连接至制动致动器(brake actuator)、制动梁、减速调整器(slack adjuster)触发机构和减速调整器机构。用于将该减速调整器机构连接至手制动杆的第一长形部的孔设置成与手制动杆的第一长形部的第一端邻近并间隔开。第二长形部的第一端连接在手制动杆的第一长形部的第一端，并且在该手制动杆安装在该系统中时该第二长形部沿基本竖直的方向设置，以使在该手制动杆安装在该系统中时该第二长形部的第二端与转向架承梁相隔预定距离。在紧邻该手制动杆的第二长形部的第二端处设有孔，以能将该手制动链连接至其上。该第二长形部具有第二预定长度、第二预定厚度和第二预定形状。
发明目的
因此，本发明的主要目的在于提供一种用于铁路车辆上手制动系统的手制动杆，当在该车辆上安装该手制动器时，允许将链拉向转向架承梁。
本发明的另一目的在于提供一种用于铁路车辆上手制动系统的手制动杆，其能通过冲压或铸造而形成为单个部件。
本发明的又一目的在于用于铁路车辆上手制动系统的手制动杆，其能使该手制动系统获得最小的制动力(brake force)。
除了本发明的上述各种目的和优点之外，熟悉相关领域的人能从本发明后续的更详细的描述中(特别是在所述描述是通过结合附图而进行时)更加容易地理解本发明的各种其它目的和优点。
附图说明
图1是示出了用于铁路车辆手制动系统的手制动杆的目前优选实施例的立体图，其中该铁路车辆手制动系统连接至铁路车辆制动系统和手制动链；
图2是示出了图1所示手制动杆的立体放大图；
图3是图1和图2所示手制动杆的俯视图；以及
图4是沿图3所示4—4线的手制动杆的剖视图。
具体实施方式
在阅读本发明的更详细文字描述之前，应当注意的是：为了清楚且便于理解，在附图所示的各个附图中，采用相同的附图标记表示具有相同功能的相同部件。
参考附图中的图1至图4，其中示出了大体用附图标记20表示的铁路车辆制动系统，其包括一对彼此平行间隔的制动梁22和24，制动梁22和24适于通过导向滑靴(guide foot)26安装在铁路车辆(未示出)的转向架10上，导向滑靴26形成于相应梁的可拆卸闸瓦托(brake head)28上。闸瓦托28安装在制动梁22、24的端部，并承载用于与铁路车辆转向架10的轮12接合(engagement)的闸瓦(brake shoes)30。位于转向架承梁14的侧面机架(side frame)16、18内的导沟(未示出)设置成以公知的方式容置制动梁导向滑靴26，以支撑制动梁22、24并将闸瓦30导引至与车轮踏面产生合适的制动接合。
制动梁22和24可以是传统的桁架设计，包括压力件(compressionmember)32、张力件(tension member)34和支柱件(strut member)36。压力件32和张力件34的外端彼此焊接在一起，闸瓦托30通过铆钉或其它合适的固定件而可拆卸装配在所述外端。支柱件36刚性连接在压力件和张力件的中点之间。由于结构重量相对较轻，因此众所周知这种设计提供了一种能支撑高闸瓦力的低成本制动梁。
在如本发明所采用的制动梁22和24的优选结构中，制动梁在中点处弯曲以形成V形，正如转让给本发明受让人的美国专利号4,830,148所揭示的那样。这种布置方式能更好地适应制动传动部件(brake riggingcomponents)的安装，而不会与制动梁构件发生干涉，同时允许制动作用力(brake application force)与闸瓦力一同(in line with)施加，以防止制动梁产生转矩。
在张力件34的附近，长形的传力杆40通过销38可枢转地安装在与制动梁22关联的支柱件36的升高部分。销38容置在孔39中，该孔39贯穿传力杆40并设置在传力杆的外端之间。类似地，长形的传力杆42通过销44可枢转地安装在与制动梁24关联的支柱件36的升高部分。在将这些传力杆40和42安装在张力件34上时，传力杆40和42可以位于相应梁的张力件附近，而不会在传力杆旋转时与相应梁的张力件发生干涉。上述弯曲梁的构思允许传力杆40、42从梁的中点上升，同时仍使这些杆与制动梁的末端保持共面，闸瓦力施加在该梁的中点而不会将制动转矩施加于梁上。
传力杆40和42的相应相对端通过力传递构件46和48互相连接。
力传递构件46可以是简单的连接杆，或是如这里所示的减速调整器机构50，诸如转让给本发明的受让人的美国专利号4,662,485所揭示的减速调整器机构。美国专利号4,662,485所教导的内容通过援引而合并入本文中。减速调整器本体的一端52通过容置于孔57内的销56连接至传力杆40的第一端54，该孔57贯穿该传力杆40且与第一端54相邻地间隔，而减速调整器本体的相对端58通过销62以类似的方式连接至传力杆42的第一端64，且与可相对于减速调整器壳体沿轴向移动的致动杆60相关联。减速调整器触发机构67可枢转地安装于减速调整器壳体上，并通过容置于孔69内的销68连接至传力杆40，该孔69贯穿该传力杆40且设置在孔57和孔39之间。
力传递构件48包括气压制动器的致动装置，例如图1至2所示的传统活塞式制动缸70或2003年8月21日递交的申请号为10/645,035的美国专利申请所揭示的可膨胀气囊致动器。该申请转让给本发明的受让人，并且该申请所教导的内容通过援引而合并入本文中。
制动缸70通过螺栓或其它方式固定至梁压力件32上而适当地安装在制动梁22上，并且位于压力件32和张力件34之间的支柱件36的一侧的位置。或者，制动缸70可以由制动系统20承载，而不是直接安装到制动梁，特别是在采用轻重量型制动缸例如可膨胀气囊的情况下。不论采用上述那一种安装布置方式，活塞推杆72通过销74连接至传力杆40的第二端76。销74容置在贯穿传力杆40的孔78内。如图3最佳地示出，使制动致动器70连接至传力杆40的孔78设置在紧邻传力杆40的第二端78处且与传力杆40的第二端78相间隔。
连杆80的一端通过销82连接至传力杆44的第二端84。连杆80的另一端连接至制动缸70的凸耳(lug)86。这种回转接头(swivel connection)允许相应的制动梁和相关联的链环(links)相对地竖向和横向运动，而无需结合于制动缸-连杆的接合处。
上述制动系统20配合地设置有大体标记为90的手制动杆，在安装手制动器(未示出)时该手制动杆连接至链2，并且该手制动杆能使该链2朝向转向架承梁14的方向移动，其中该手制动器传统地安装于铁路车辆(未示出)的一端。
下面请读者参阅图3至图4。这里所图示的是根据本发明目前的优选实施例构造的手制动杆90。上文已详细描述的传力杆40一体地结合于该手制动杆90中，其中当该手制动杆90安装在制动系统20中时，传力杆40基本水平设置。据此，传力杆40此后被称为手制动杆90的第一长形部40。第一长形部40具有第一预定长度、第一预定厚度和第一预定形状。简而言之，多个孔39、57、72和78形成为贯穿该第一长形部40，以允许将手制动杆90分别连接至制动梁22、减速调整器机构50、制动致动器70和减速调整器触发机构68。为了实现在安装手制动器(未示出)时使手制动杆90沿着朝向转向架承梁14的方向移动，孔57设置成邻近手制动杆90的第一长形部40的第一端54且与其相间隔，其中孔57能将减速调整器机构50连接至手制动杆90的第一长形部40。孔78设置成紧邻手制动杆90的第一长形部40的第二端76，其中孔78能将制动致动器70连接至手制动杆90的第一长形部40。孔39设置在手制动杆90的第一长形部40的两端之间(intermediate)，且与用于将制动致动器70连接至手制动杆90的第一长形部40的孔78相邻，其中孔39能将制动梁22连接至手制动杆90的第一长形部40。最后，孔69设置在用于将减速调整器机构50连接至手制动杆90的第一长形部40的孔57和用于将制动梁22连接至手制动杆90的第一长形部40的孔39之间(intermediate)，其中孔69能将减速调整器触发机构67连接至手制动杆90的第一长形部40。
请特别参阅图3，手制动杆90的第一长形部40的面向转向架承梁的边缘(truck bolster facing edge)92的一部分94沿朝向手制动杆90的第一长形部40的纵向轴线的方向以预定角度渐缩。渐缩部分94起始于邻近第一长形部40的第一端54的位置，终止于能将减速调整器触发机构67连接至手制动杆90的第一长形部40的孔69和能将制动梁22连接至第一长形部40的孔39之间。已经发现：在将减速调整器机构50定位于制动致动器70的左侧(如图1-2所示)、以及为减速调整器机构50的分叉端52和减速调整器触发机构67的分叉端元件至少其中之一在水平面内提供操作间隙等方面，边缘的渐缩部分94是必须的。
现请特别参考图4，其中示出了凹部96，该凹部96形成于第一长形部40的顶面，并设置在能将制动梁22连接至第一长形部40的孔39与手制动杆90的第一长形部40的第一端54之间。凹部96减小了手制动杆90的第一长形部40的第一预定厚度。已经发现：为了在未使手制动杆90发生疲劳的情况下始终如一地获得所需的闸瓦力，第一长形部40的第一预定厚度应当是大约1.0英寸。由于减速调整器机构50的分叉端52中的传统开口是构造成与传统的0.75英寸厚的传力杆相配合且尺寸在大约0.813英寸和大约0.873英寸之间，因此在连接减速调整器机构50方面产生问题。已经进一步发现：采用大约0.75英寸的传统厚度的传统传力杆，会由于第一长形部40和分叉端52之间存在配合间隙而导致减速调整器机构50的扭曲超过了所期望的程度。在将减速调整器触发机构67连接至大约1.0英寸厚的第一长形部40时会遇到类似的配合问题。因此，已经发现：为了在分叉端52内给手制动杆90的第一长形部40提供预定的配合，以及特别地为了减小减速调整器机构50的扭曲和消除手制动杆90在连续使用过程中发生的疲劳，必须在第一长形部40的一部分中形成厚度介于大约0.795英寸和大约0.805英寸之间的凹部96。因此，孔57和孔69贯穿手制动杆90的第一长形部40的厚度减小部。
进一步参考图1至图4，其中示出了第二长形部100，第二长形部100的第一端102连接至手制动杆90的第一长形部40的第一端54。第二长形部100沿基本竖直的方向以预定角度设置，以使在手制动杆90安装在制动系统20中时，第二长形部100的第二端104与转向架承梁14相距预定距离。第二长形部100具有第二预定长度、第二预定厚度和第二预定形状。在紧邻第二长形部100的第二端104的位置形成有贯穿第二长形部100的孔106，以将手制动链2连接至手制动杆90(如图1中最佳所示)。在安装手制动器(未示出)的操作过程中，第二长形部100朝向承载手制动链2的远端的转向架承梁14移动。第二长形部100的目前优选的第二预定厚度是大约1.0英寸，与第一长形部40的第一预定厚度相同。
尽管第二长形部可以焊接至第一长形部上，但是优选地，由AISI 4140钢板通过冲压或铸造的方法将手制动杆90制造为单一部件，并将手制动杆90热处理至硬度在大约33Rc和大约39Rc之间。
正如在70吨转向架(truck)上进行传统闸瓦测试所显示的，根据本发明实施例构造的手制动杆90在从手制动器输入3,000磅的情况下产生了所需的大约28,000磅的闸瓦力。
因此，上文已经全面、清楚、简明和确切地描述了本发明，以使本发明相关领域的人士能制造和使用本发明。可以理解的是，在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，熟悉本领域的人士可以对本发明实施例所具体描述的部件进行修改、调整、等同化和替换。