Результат интеллектуальной деятельности: РУЧНОЙ ТОРМОЗ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области механики и, в частности, к ручному тормозу.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ручной тормоз представляет собой механизм, установленный на тормозном устройстве транспортного средства и действующий за счет мышечной силы человека в качестве движущей силы, при этом он, главным образом, используется в железнодорожных вагонах. Когда железнодорожный вагон вводится в эксплуатацию или паркуется с помощью ручного тормоза, приводимого в действие вручную за счет мышечной силы человека в качестве движущей силы, создается тормозное усилие, которое передается на тормозную колодку посредством основного тормозного устройства, в результате чего тормозная колодка соприкасается с колесом, обеспечивая торможение. Обычный ручной тормоз обычно содержит штурвал, цепь, корпус, приводной вал в сборе, расположенный в корпусе, зубчатое колесо и основание, при этом штурвал и приводной вал в сборе соединены, один конец цепи закреплен на зубчатом колесе, а другой конец соединен с фиксированным шкивом, расположенным в нижней части транспортного средства, оснащенного тормозом, посредством тяги ручного тормоза. При торможении штурвал приводит шестерню во вращение по часовой стрелке посредством приводного вала и затем приводит зубчатое колесо во вращение против часовой стрелки, при этом храповик и собачка поворачиваются в противоположных направлениях. Когда зубчатое колесо поворачивается, цепь наматывается вокруг шпинделя зубчатого колеса, тем самым прикладывая тормозное усилие к тяге основного тормозного устройства. Когда ручной тормоз работает, шестерня соединена с приводным валом посредством зубчатой муфты, в это время поворачивают штурвал, при этом приводной вал будет вращаться; когда оператор отпускает штурвал, храповик стремится поворачиваться в обратном направлении за счет силы тяжести цепи, однако, благодаря блокирующему действию собачки, храповик не будет поворачиваться и не будет позволять цепи двигаться, с тем чтобы сохранять тормозящее действие. При необходимости освобождения на зубчатую муфту воздействуют так, чтобы отделить шестерню от приводного вала. В это время цепь движется под действием силы тяжести и заставляет шестерню поворачиваться относительно приводного вала посредством зубчатого колеса для достижения действия по ослаблению. Однако, этот тип ручного тормоза имеет следующие недостатки: (1) когда пассажирский вагон сцепляют с товарным вагоном, обычно штурвал ручного тормоза перекрывает ветровое стекло; (2) тяга цепного ручного тормоза и канавка фиксированного шкива не находятся на прямой линии, поэтому конструкция является необоснованной, что не только ухудшает внешний вид, но также приводит к низкому коэффициенту полезного действия передачи, что легко ведет к износу фиксированного шкива и рычага ручного тормоза.

Чтобы решить проблему того, что штурвал ручного тормоза перекрывает ветровое стекло, ручной тормоз, известный из уровня техники, должен быть смещен на 125 мм или более наружу транспортного средства в горизонтальном направлении, что приведет к созданию смещения в боковом направлении приблизительно на 100 мм между центром цепи на конце вала для наматывания цепи и центром цепи на конце фиксированного шкива. Таким образом, при смещении в 100 мм ручной тормоз легко обеспечивает торможение, цепь и корпус заедают, и цепь и подвижный шкив препятствуют друг другу, влияя на эффективность ручного тормоза. Кроме того, чрезмерное смещение может привести к сниженному коэффициенту полезного действия передачи фиксированного шкива, и плохой визуальный эффект ухудшается. Структурный анализ пассажирских вагонов и ручного тормоза показал, что невозможно гарантировать эффективность системы ручного тормоза товарных вагонов только за счет регулировки положения установки ручного тормоза на транспортном средстве для решения проблемы, заключающейся в том, что штурвал ручного тормоза перекрывает пассажирское ветровое стекло, и необходимо улучшение структуры ручного тормоза типа NSW.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Чтобы решить вышеупомянутые проблемы, касающиеся ручного тормоза, настоящее изобретение предлагает ручной тормоз с ограничительным устройством.

Изобретение применяет следующие технические решения: ручной тормоз содержит штурвал, цепь, корпус, приводной вал в сборе, расположенный в корпусе, зубчатое колесо и основание в сборе. Штурвал соединен с приводным валом в сборе, и один конец цепи прикреплен к зубчатому колесу посредством заклепки, при этом главный вал зубчатого колеса представляет собой вал для наматывания цепи. Другой конец цепи соединен с фиксированным шкивом, расположенным на нижней части транспортного средства, оснащенного тормозом, посредством тяги ручного тормоза. Приводной вал в сборе содержит приводной вал, цевочное колесо, зубчатую муфту, храповик, шестерню и концевую часть, расположенные последовательно. Штурвал расположен на конце, ближнем к приводному валу, и неподвижно соединен с приводным валом; зубчатое колесо расположено на конце, ближнем к шестерне, и введено в зацепление с шестерней. Концевая часть ручного тормоза соединена с приводным валом с помощью упругих цилиндрических штифтов, вместо сварки, как в ручном тормозе типа NSW, что может облегчать техническое обслуживание приводного вала в сборе.

Корпус оснащен ручкой переключения режимов, собачкой, пальцем собачки и держателем собачки, при этом ручка переключения режимов неподвижно соединена с пальцем собачки, и собачка ограничена на пальце собачки с возможностью поворота посредством держателя собачки. Противовес расположен на стороне пальца собачки на расстоянии от собачки. Собачка зажата между соседними зубьями храповика так, чтобы храповик мог поворачиваться по часовой стрелке, приводимый в движение приводным валом, при этом предотвращается поворот храповика против часовой стрелки.

Ручной тормоз дополнительно содержит ограничительное устройство, расположенное на валу для наматывания цепи между зубчатым колесом и основанием. Часть в основании, в которой помещается ограничительное устройство, представляет собой углубление, удерживающее ограничительное устройство. Ограничительное устройство содержит подшипник I, торсионную пружину, направляющую пластину и держатель направляющей пластины; торсионная пружина надета снаружи на подшипник I, держатель торсионной пружины расположен на стороне торсионной пружины, ближней к зубчатому колесу, направляющая пластина и держатель направляющей пластины последовательно расположены на стороне торсионной пружины, ближней к основанию; стопорный стержень III закреплен на стороне держателя торсионной пружины, направленной к торсионной пружине, стопорный стержень I закреплен на стороне направляющей пластины, направленной к торсионной пружине; стопорный стержень II закреплен на стороне основания, направленной к держателю направляющей пластины. Оба конца торсионной пружины представляют собой изогнутые крюки; направляющая пластина и держатель направляющей пластины представляют собой круглые конструкции. Дугообразный паз выполнен в направляющей пластине и может проходить сквозь нее, при этом ширина паза не менее, чем диаметр стопорного стержня II, и длина дуги паза не должна превышать три четверти периметра. Отверстия, совпадающие со стопорным стержнем II, расположены на держателе направляющей пластины, и стопорный стержень II за счет отверстия проходит в держатель направляющей пластины и поворачивается в дугообразном пазу.

Торсионная пружина выполнена из материала 65Mn; количество витков торсионной пружины составляет N, при этом 3≤N≤6; и диаметр проволоки торсионной пружины составляет r, при этом 4 мм≤r≤6 мм. Два кончика в виде крюков торсионной пружины проходят по одной и той же продольной оси, то есть расстояние между двумя концами в виде крючков составляет N полных окружностей.

Конец торсионной пружины, ближний к держателю торсионной пружины, прижат к стопорному стержню III, при этом конец торсионной пружины, ближний к направляющей пластине, прижат к стопорному стержню I. Прижатие означает, что изогнутые крюки на конце торсионной пружины соединены с соответствующим стопорным стержнем. Высота стопорного стержня III составляет H_3, высота стопорного стержня II составляет H₂, и высота стопорного стержня I составляет H₁; r≤H3≤ (N-1) * r, r≤H1≤ (N-1) * r, H₂ больше, чем толщина держателя направляющей пластины, не больше, чем сумма толщины направляющей пластины и держателя направляющей пластины. Один конец торсионной пружины прижат только к стопорному стержню III, и другой конец торсионной пружины прижат только к стопорному стержню I, кроме того, стопорный стержень II не прижат к торсионной пружине.

Принцип работы данного изобретения:

(1) Функция торможения: перевести ручку переключения режимов в «обычное» положение и поворачивать штурвал по часовой стрелке для поворота цевочного колеса на приводном валу и передачи крутящего момента на шестерню через зубчатую муфту, при этом шестерня поворачивает зубчатое колесо, чтобы получить торможение.

(2) Функция быстрого ослабления: в состоянии торможения повернуть штурвал против часовой стрелки на 20～60° для выполнения зубчатой муфтой осевого перемещения. Зубчатая муфта разъединяет передачу между приводным валом и шестерней для достижения функции быстрого ослабления. Угол поворота против часовой стрелки составляет лишь 20～60°, так что быстрое ослабление не вызовет поворот штурвала.

(3) Функция регулировки усилия: перевести ручку переключения режимов в положение «регулировки усилия»; в это время собачка внутри ручного тормоза не будет работать, повернуть штурвал по часовой стрелке для поворота цевочного колеса на приводном валу и передачи крутящего момента на шестерню через зубчатую муфту, при этом шестерня поворачивает зубчатое колесо для достижения торможения. В зависимости от потребностей, поворот штурвала против часовой стрелки может уменьшить тормозное усилие, а поворот штурвала по часовой стрелке может увеличить тормозное усилие для достижения функции регулировки усилия.

До усовершенствования, когда ручной тормоз находится в полностью ослабленном состоянии под действием силы тяжести, цепь пребывает в положении и состоянии, показанном на фиг. 10. После усовершенствования, за счет установки ограничительного устройства с обратной стороны зубчатого колеса, цепь пребывает в положении и состоянии, показанном на фиг. 11, когда ручной тормоз в полностью ослабленном состоянии. После усовершенствования при полностью ослабленном состоянии цепь ручного тормоза имеет смещение вправо на 47 мм.

Процесс торможения: цепь, расположенная в положении, показанном на фиг. 11, в начальном ослабленном положении. В это время один конец торсионной пружины ограничен стопорным стержнем I, и другой конец ограничен стопорным стержнем III. Направляющая пластина, соединенная со стопорным стержнем I, ограничена стопорным стержнем II. При приложении торможения штурвал поворачивается по часовой стрелке, чтобы поворачивать цевочное колесо посредством приводного вала и таким образом поворачивать шестерню по часовой стрелке посредством зубчатой муфты. Шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом, чтобы поворачивать зубчатое колесо против часовой стрелки. Так как стопорный стержень III неподвижно расположен на зубчатом колесе, стопорный стержень III будет поворачиваться вместе с зубчатым колесом, в это время торсионная пружина не движется. Когда зубчатое колесо поворачивается на один оборот, кончик одного конца торсионной пружины блокируется стопорным стержнем III, в это время торсионная пружина поворачивается против часовой стрелки вместе с зубчатым колесом, приводимым в движение стопорным стержнем III. Когда зубчатое колесо продолжает поворачиваться на один оборот, кончик другого конца торсионной пружины блокируется стопорным стержнем I, в это время зубчатое колесо поворачивается на два оборота (задействуется приблизительно 500 мм цепи). Так как стопорный стержень I неподвижно расположен на направляющей пластине, при продолжении поворота зубчатого колеса, торсионная пружина будет поворачивать направляющую пластину 4 против часовой стрелки за счет приведения в движение стопорного стержня I. В это время стопорный стержень II, закрепленный на основании в сборе, перемещается относительно направляющей пластины 4, и поворачивается по часовой стрелке в пазу направляющей пластины 4. Когда стопорный стержень II поворачивается по большей мере на три четверти окружности в пазу направляющей пластины 4, как показано на фиг. 7, направляющая пластина 4 блокируется стопорным стержнем II. В это время, при продолжении поворота, торсионная пружина будет создавать крутящий момент для препятствования торможению.

Как описано выше, когда ручной тормоз согласно настоящему изобретению тормозит, ограничительное устройство может обеспечивать то, что зубчатое колесо будет поворачиваться на два и три четверти оборота (задействованная длина до 800 мм или более) и торсионная пружина не будет создавать препятствование обратному ходу. Максимальное задействование используемого обычно ручного тормоза составляет лишь 458 мм, таким образом, конструкция ограничивающей структуры может полностью удовлетворять требованиям нормального торможения для ручного тормоза.

Процесс ослабления: в состоянии торможения повернуть штурвал против часовой стрелки на 20～60° для выполнения зубчатой муфтой осевого перемещения. Зубчатая муфта разъединяет передачу между приводным валом и шестерней для достижения функции быстрого ослабления. Угол поворота против часовой стрелки составляет лишь 20～60°, так что быстрое ослабление не вызовет поворот штурвала. Цепь перемещается под действием силы притяжения и вращает шестерню относительно приводного вала посредством зубчатого колеса для достижения действия по ослаблению. При ослаблении вместе с поворотом зубчатого колеса по часовой стрелке, стопорный стержень III будет вращаться вместе с зубчатым колесом, в это время торсионная пружина не движется. Когда зубчатое колесо поворачивается на один оборот, кончик одного конца торсионной пружины блокируется стопорным стержнем III, в это время торсионная пружина поворачивается против часовой стрелки вместе с зубчатым колесом, приводимым в движение стопорным стержнем III. Когда зубчатое колесо продолжает поворачиваться на один оборот, кончик другого конца торсионной пружины блокируется стопорным стержнем I, в это время зубчатое колесо поворачивается на два оборота (длина освободившейся цепи составляет приблизительно 500 мм). Так как стопорный стержень I неподвижно расположен на направляющей пластине, при продолжении поворота зубчатого колеса, торсионная пружина будет поворачивать направляющую пластину 4 по часовой стрелке за счет приведения в движение стопорного стержня I. В это время стопорный стержень II, закрепленный на основании в сборе, перемещается относительно направляющей пластины 4, и поворачивается по часовой стрелке в пазу направляющей пластины 4. Когда стопорный стержень II поворачивается до конца паза в пазу направляющей пластины 4, направляющая пластина 4 блокируется стопорным стержнем II, чтобы достичь одного уровня заклепки, прикрепленной к цепи, и вала для наматывания цепи, избежать падения цепи под действием силы тяжести, таким образом, смещение в боковом направлении между центром цепи и центром вала для наматывания цепи отсутствует.

Изобретение может достигать следующих преимущественных результатов:

(1) Межцентровое расстояние между приводным валом и цепью, которая находится на конце вала для наматывания цепи, увеличивается на 47 мм; после установки ручного тормоза, смещение в боковом направлении между центром цепи конца вала для наматывания цепи и центром цепи фиксированного шкива уменьшается до 53 мм, при условии, что ручной тормоз не мешает ветровому стеклу пассажирского транспортного средства, что не только предотвращает проблему цепи, мешающей фиксированному шкиву, при использовании ручного тормоза и таким образом влияющей на работу ручного тормоза, но и обеспечивает лучший внешний вид.

(2) Концевая часть ручного тормоза соединена с приводным валом с помощью упругих цилиндрических штифтов; по сравнению с методом приваривания для ручных тормозов, известных из уровня техники, это может облегчать техническое обслуживание приводного вала в сборе.

(3) Усовершенствованный ручной тормоз может обеспечивать эффективность системы ручного тормоза товарного вагона после регулировки положения места установки (чтобы избежать помехи для ветрового стекла), при этом коэффициент усовершенствованного ручного тормоза сопоставим с коэффициентом ручного тормоза до улучшения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 изображено схематическое представление I ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 2 изображено схематическое представление II ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3 изображено схематическое представление I ограничивающего устройства ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 4 изображен разрез A-A, выполненный по фиг. 3;

на фиг. 5 изображено схематическое представление I основания в сборе ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг.6 изображен разрез A-A, выполненный по фиг. 5;

на фиг. 7 изображено схематическое представление II основания в сборе ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 8 изображено схематическое представление I приводного вала в сборе ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 9 изображено схематическое представление II приводного вала в сборе ручного тормоза согласно настоящему изобретению;

на фиг. 10 изображено схематическое представление состояния цепи ручного тормоза, известного из уровня техники, в ослабленном состоянии;

на фиг. 11 изображено схематическое представление состояния цепи ручного тормоза в ослабленном состоянии согласно настоящему изобретению;

на фиг. 12 изображен покомпонентный вид ручки ручного тормоза согласно настоящему изобретению.

На графических материалах: 1 – корпус, 2 – вал для наматывания цепи, 3 – приводной вал в сборе, 4 – штурвал, 5 – цепь, 6 – основание в сборе, 7 – стопорный стержень III, 8 – стопорный стержень I, 9 – направляющая пластина, 10 – подшипник I, 11 – торсионная пружина, 12 – держатель торсионной пружины, 13 – зубчатое колесо, 14 – ручка, 15 – заклепка, 16 – приводной вал, 17 – цевочное колесо, 18 – зубчатая муфта, 19 – храповик, 20 – шестерня, 21 – концевая часть, 22 – основание, 23 держатель направляющей пластины, 24 – держатель подшипника, 25 – подшипник II, 26 – стопорный стержень II, 27 – собачка, 28 – палец собачки, 29 – держатель собачки, 30 – противовес.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение дополнительно описано в сочетании с графическими материалами и вариантами осуществления.

Пример 1:

Ручной тормоз, содержащий штурвал 4, цепь 5, корпус 1, приводной вал в сборе 3, который расположен в корпусе 1, зубчатое колесо 13 и основание в сборе 6; при этом штурвал 4 соединен с приводным валом в сборе 3, один конец цепи 5 закреплен на зубчатом колесе 13 с помощью заклепок, и главным валом зубчатого колеса 13 является вал 2 для наматывания цепи. Приводной вал в сборе 3 содержит приводной вал 16, цевочное колесо 17, зубчатую муфту 18, храповик 19, шестерню 20 и концевую часть 21, расположенные последовательно; штурвал 4 расположен на конце, ближнем к приводному валу 16, и закреплен на приводном валу 16, а зубчатое колесо 13 расположено на конце, ближнем к шестерне 20, и введено в зацепление с шестерней 20. Концевая часть 21 ручного тормоза соединена с приводным валом 16 с помощью упругих цилиндрических штифтов, что может облегчать техническое обслуживание приводного вала в сборе.

Корпус 1 оснащен ручкой переключения режимов 14, собачкой 27, пальцем 28 собачки и держателем 29 собачки, при этом ручка переключения режимов 14 неподвижно соединена с пальцем 28 собачки, и собачка 27 ограничена на пальце 28 собачки с возможностью поворота посредством держателя 29 собачки. Противовес 30 расположен на стороне пальца 28 собачки на расстоянии от собачки 27. Собачка 27 зажата между соседними зубьями храповика 19 так, чтобы храповик 19 мог поворачиваться по часовой стрелке, приводимый в движение приводным валом 16, при этом предотвращается поворот храповика 19 против часовой стрелки.

Ручной тормоз дополнительно содержит ограничительное устройство, расположенное на валу 2 для наматывания цепи между зубчатым колесом 13 и основанием 22. Ограничительное устройство содержит подшипник I 10, торсионную пружину 11, направляющую пластину 9 и держатель 23 направляющей пластины. Торсионная пружина 11 надета снаружи подшипника I 10, держатель 12 торсионной пружины расположен на стороне торсионной пружины 11, ближней к зубчатому колесу 13, а направляющая пластина 9 и держатель 23 направляющей пластины расположены последовательно на стороне торсионной пружины 11, ближней к основанию 22. Стопорный стержень III 7 закреплен на стороне держателя 12 пружины, направленной к пружине 11, стопорный стержень I 8 закреплен на стороне направляющей пластины 9, направленной к торсионной пружине 11, и стопорный стержень II 26 закреплен на основании 22, направленном к держателю 23 направляющей пластины. С двух концов торсионная пружина 11 содержит изогнутые крюки, а направляющая пластина 9 и держатель 23 направляющей пластины представляют собой круглые конструкции. В направляющей пластине 9 выполнен дугообразный паз, который проходит в направляющую пластину 9, при этом ширина этого паза не менее чем диаметр стопорного стержня II 26, и длина дуги этого паза не более чем три четверти окружности. Отверстия, совпадающие со стопорным стержнем II 26, расположены на держателе 23 направляющей пластины, и стопорный стержень II 26 за счет отверстия проходит в держатель 23 направляющей пластины и поворачивается в дугообразном пазе. Основание 23 дополнительно имеет подшипник II 25, который расположен на основании 23 с помощью держателя 24 подшипника. Снаружи держателя 24 подшипника расположен держатель 23 направляющей пластины. Держатель направляющей пластины имеет толщину 4 мм, а направляющая пластина имеет толщину 6 мм.

Торсионная пружина 11 выполнена из стали марки 65Mn; количество витков торсионной пружины 11 составляет 4; диаметр проволоки торсионной пружины 11 составляет 5 мм. Конец 11a торсионной пружины 11, ближний к держателю 23 пружины, прижат к стопорному стержню III 7, и конец 11b торсионной пружины 11, ближний к направляющей пластине 9, прижат к стопорному стержню I 8. Высота H₃ стопорного стержня III7 составляет 5 мм, высота H₂ стопорного стержня II 26 составляет 9 мм и высота H₁ стопорного стержня I 8 составляет 5 мм.

Так как после усовершенствования с зубчатым колесом ручного тормоза применяется ограничивающая конструкция, в нормальном состоянии, между центром цепи и центром вала для наматывания цепи в боковом направлении присутствует расстояние в 47 мм. Ручному тормозу, известному из уровня техники, недостает ограничительного устройства, и цепь в нормальных условиях падает под действием силы тяжести, таким образом, смещение в боковом направлении между центром цепи и центром вала для наматывания цепи отсутствует.

Усовершенствованный ручной тормоз может обеспечивать эффективность системы ручного тормоза товарного вагона после регулировки положения места установки (чтобы избежать помехи для ветрового стекла), при этом коэффициент усовершенствованного ручного тормоза сопоставим с коэффициентом ручного тормоза до улучшения. Расстояние между приводным валом ручного тормоза и центральной линией цепи на конце вала для наматывания цепи на 40 мм больше, чем это же расстояние до усовершенствования.

Таблица 1 – Сравнение технических параметров ручного тормоза согласно настоящему изобретению и ручного тормоза, известного из уровня техники

Пример 2:

Отличие от примера 1 следующее: количество витков торсионной пружины 11 составляет 3; диаметр проволоки торсионной пружины 11 составляет 6 мм. Высота H₃ стопорного стержня II I7 составляет 10 мм, высота H₂ стопорного стержня II 26 составляет 7 мм и высота H₁ стопорного стержня I 8 составляет 6 мм.

Пример 3:

Отличие от примера 1 следующее: количество витков торсионной пружины 11 составляет 5; диаметр проволоки торсионной пружины 11 составляет 4 мм. Высота H₃ стопорного стержня II I7 составляет 6 мм, высота H₂ стопорного стержня II 26 составляет 10 мм и высота H₁ стопорного стержня I 8 составляет 14 мм.

Пример 4:

В отличие от примера 1, витков торсионной пружины 11 – шесть, а диаметр проволоки торсионной пружины 11 составляет 4 мм. Высота H₃ стопорного стержня II I7 составляет 8 мм, высота H₂ стопорного стержня II 26 составляет 8 мм, а высота H₁ стопорного стержня I 8 составляет 8 мм.