制动蹄支撑组件及其组装方法 |
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| 申请号 | CN201080016041.X | 申请日 | 2010-02-04 | 公开(公告)号 | CN102387951B | 公开(公告)日 | 2014-09-10 |
| 申请人 | 西屋控股公司; | 发明人 | 彼得·D·马瑟恩; 罗兰德·S·穆尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 制动 蹄 支撑 组件及其组装方法。所述制动 蹄支 撑组件能够跟随轮的横向移动，该轮典型地是允许轮的横向移动的转向车架上的轮。在操作中，轮缘推制动蹄支撑组件的一侧，从而沿销推制动蹄支撑组件，并且压缩弹性 偏压 结构。当轮返回至中心或中间 位置 时，被压缩的弹性偏压结构展开，从而将制动蹄支撑组件推回至初始位置。弹性偏压结构还使在正常制动 载荷 下按压在轮的锥部上的制动蹄支撑组件的横向移动最小化，从而防止制动蹄脱离。弹性偏压结构可以封入适于防止污染物侵入的壳体中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制动蹄支撑组件，包括： |
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| 说明书全文 | 制动蹄支撑组件及其组装方法[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请通过引用Bogenshutz的美国专利No.4,406,444和Engle relating的美国专利No.3,696,892而引入铁路车辆制动系统和适用于铁路车辆制动系统的制动器吊架。 技术领域背景技术[0004] 众所周知，铁路车辆会相对于车轮不时地作横向移动，例如当铁路车辆在铁轨的弯曲段上行驶时。在某些在先公开的专利中披露了以下制动器吊架：在制动期间，吊架弯曲以允许制动蹄相对于枢转地固定吊架的车架作有限的横向移动。这种可弯曲制动器吊架例如披露于Hoke的美国专利No.1,166,521。根据该专利的制动器吊架由棒形材料形成为开环或闭环，其中制动器吊架的横向间隔侧被锻造成大致平面，以便响应于车架相对于轮的横向移动来更容易地弯曲。该重复的弯曲使制动器吊架的侧面易于结晶，从而使侧面产生断裂的安全隐患，并且可能因制动装置掉落在轮前方的轨道上而引起脱轨。Schaefer的美国专利No.1,509,907讨论了这些缺点，该专利提出了铰接式制动器吊架的改进结构，该结构要求制动器吊架的上端和下端为球窝接头连接，以防止制动器吊架的大致刚性的横向间隔的侧臂弯曲。然而，这些球窝接头连接需要额外的维护，并且其自身在接头等冻结时可能成为断裂源。 [0005] 在Stjarne的美国专利No.5,277,280、No.5,242,037和No.5,240,091中披露了以下制动器吊架：具有包括左支撑垫圈、衬套和右支撑垫圈的球形枢轴颈。该接头允许两个悬挂的吊架自由旋转或摆动，并且沿着将制动蹄施用在胎面上的方向以及跟随轮的侧向移动的方向枢转。 [0006] Stjarne等的美国专利No.4,630,714披露了与可轴向移动的轮接合的制动蹄保持件。制动期间该制动蹄保持件可通过分别由一叠片簧构成的一对枢接吊架来相对于制动执行器横向移动。 [0007] Bogenschutz的美国专利No.4,406,444披露了包括上突耳、下突耳和中间片簧的制动器吊架。片簧由一条弹性材料横向连接，以允许下突耳相对于上突耳横向移动。 [0008] Roush的美国专利No.3,643,766披露了以下多轴铁路车辆车架：其包括具有稳定装置的制动装置，当各个轮轴充分地横向移动进而使各个轮缘与制动蹄接触时，该稳定装置可弹性屈服，以允许任一制动蹄向外偏转。 [0009] 虽然已知在制动期间允许制动蹄相对于车架作有限的横向移动的制动器吊架，但仍希望对制动器吊架进行改进，以使该制动器吊架具有横向的灵活性，进而允许制动蹄在更大程度上作横向移动。 发明内容[0010] 一般而言，如本文中所述，根据本发明实施例的制动蹄支撑组件能够跟随轮的横向移动，该轮典型地是允许轮的横向移动的转向车架上的轮。在操作中，轮缘推动制动蹄支撑组件的一侧，从而沿销推动制动蹄支撑组件，并且压缩弹性偏压结构。当轮返回至中心或中间位置时，被压缩的弹性偏压结构展开，从而将制动蹄支撑组件推回至初始位置。弹性偏压结构还使在正常制动载荷下按压在轮的锥部上的制动蹄支撑组件的横向移动最小化，从而防止制动蹄脱离。弹性偏压结构可以封入适于防止污染物侵入的壳体中。 [0011] 一般而言，在一个实施例中，制动蹄支撑组件包括安装架、吊架体、制动蹄保持件和弹性偏压结构。安装架可适于安装至制动执行器。吊架体与安装架枢转地连接，并且包括对置侧，对置侧限定了位于对置侧之间的接纳槽。制动蹄保持件通过枢销与对置侧枢转地连接，枢销在对置侧之间延伸并且穿过制动蹄保持件的一部分。制动蹄保持件布置在枢销上布置为使得在接纳槽中，在制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间存有间隔。弹性偏压结构与枢销连接并且被设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间的间隔中。所述弹性偏压结构能够在轨道的弯曲段中对铁路车辆的轮执行制动操作之后进行操作将所述制动蹄保持件返回至中间位置，其中在所述弯曲段中所述弹性偏压结构被所述轮压缩。 [0012] 在一个实施例中，弹性偏压结构可以包括设置在枢销上的多个弹簧垫圈。弹性偏压结构容纳在壳体中。壳体设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一个之间的间隔中，并且包围枢销的至少一部分。壳体为多件式壳体。 [0013] 在一个应用中，制动蹄支撑组件可以作为铁路车辆制动系统的一部分。在该应用中，铁路车辆制动系统包括铁路车辆制动执行器和制动蹄支撑组件。制动蹄支撑组件通常包括安装架、吊架体、制动蹄保持件和弹性偏压结构。安装架安装至制动执行器。吊架体与安装架枢转地连接，并且包括对置侧，对置侧限定了位于对置侧之间的接纳槽。制动蹄保持件通过枢销与对置侧枢转地连接，枢销在对置侧之间延伸并且穿过制动蹄保持件的一部分。制动蹄保持件布置在枢销上布置为使得在接纳槽中，在制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间存有间隔。弹性偏压结构与枢销连接并且被设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间的间隔中。所述弹性偏压结构能够在轨道的弯曲段中对铁路车辆的轮执行制动操作之后进行操作将所述制动蹄保持件返回至中间位置，其中在所述弯曲段中所述弹性偏压结构被所述轮压缩。 [0014] 在一个实施例中，弹性偏压结构可以包括设置在枢销上的多个弹簧垫圈。弹性偏压结构容纳在壳体中。壳体设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一个之间的间隔中，并且包围枢销的至少一部分。壳体为多件式壳体。 [0015] 在另一个实施例中，提供组装制动蹄支撑组件的方法。该方法一般包括：提供安装架， [0016] 将吊架体与安装架枢转地连接，将制动蹄保持件与吊架体枢转地连接，以及将弹性偏压结构与制动蹄保持件连接。 [0017] 吊架体包括对置侧，对置侧限定了位于对置侧之间的接纳槽。制动蹄保持件枢销与对置侧枢转地连接，枢销在对置侧臂之间延伸并且穿过制动蹄保持件的一部分。制动蹄保持件在枢销上布置为使得在接纳槽中，在制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间存有间隔。弹性偏压结构与枢销连接，以将将弹性偏压结构设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间的间隔中。所述弹性偏压结构能够在轨道的弯曲段中对铁路车辆的轮执行制动操作之后进行操作将所述制动蹄保持件返回至中间位置，其中在所述弯曲段中所述弹性偏压结构被所述轮压缩。 [0018] 弹性偏压结构可以包括设置在枢销上的多个弹簧垫圈。该方法还可以包括将弹性偏压结构封入防护壳体中的步骤。壳体可以设置在限定于制动蹄保持件与对置侧中的一侧之间的间隔中，并且封装枢销的至少一部分。壳体为多件式壳体。 [0019] 该方法可以包括，将安装架安装至制动执行器，并且可操作地连接制动执行器与吊架体，以实现制动蹄保持件的操作。 附图说明[0021] 图1是包括用于铁路车轮的已知制动蹄保持件的常规制动系统的正视图。 [0022] 图2是根据本发明的制动蹄支撑组件的实施例的立体图，并且随之示出了铁路车辆制动执行器。 [0023] 图3是可用于图1的常规制动系统的已知制动蹄保持件的前视图。 [0024] 图4是与图2中铁路车辆制动执行器一起示出的制动蹄支撑组件的正视图。 [0025] 图5是图4所示的制动蹄支撑组件的实施例的正视局部剖视图。 [0026] 图6是用于图4所示的制动蹄支撑组件的安装架的立体图。 [0027] 图7是用于图4所示的制动蹄支撑组件的吊架体的立体图。 [0028] 图8是图4所示的制动蹄支撑组件的侧视图。 [0029] 图9是图5中的细节9A的细节视图。 [0030] 图9B是图5中的细节9B的细节视图。 [0031] 图10是图5所示的制动蹄支撑组件的一部分的剖视图，示出了实施例的变形。 具体实施方式[0032] 下文中为了进行描述，所使用的空间方向术语将涉及所参考的实施例在附图中的取向或者在下述详细说明中的描述。然而，应该理解，以下所描述的实施例可以具有很多可替换的变型和实施例。还应该理解，附图中所示的及文中所描述的特定制动蹄保持件和包含该制动蹄保持件的铁路车辆仅仅是示例，不应该被认为是对本发明的限制。 [0033] 本文中所描述的制动蹄支撑组件20可以用在例如，诸如图1所示的制动系统100中(也可参见美国专利No.3,696,892)，或者如本文中所述的那样与图2所示的铁路车辆制动执行器200一起使用。在常规制动系统100中，制动蹄支座110用于从车架114的一侧悬挂制动蹄112。制动蹄支撑组件20(在此为不确定的部件)通常可用于替换制动蹄支座110来支撑制动蹄112或类似的制动蹄(将在本文中进行详细描述)。在图1中，车架114经由固定于车架114的位置118处的枢销116来支撑制动蹄支座110。车架114承载位于轴122上的轮120，其中轮120具有锥形胎面124和凸缘126。制动蹄112由常规制动蹄托 128枢转地承载，而制动蹄托128经由枢销130枢转地安装至支架132。制动缸杆134经由枢销136以可操作的方式与支架132连接。如Engle的美国专利No.3,696,892所描述，由制动缸杆134的伸展运动而施加的制动压力使制动蹄112贴合在轮120上。 [0034] 图2示出了根据本发明的制动蹄支撑组件20以及铁路车辆制动执行器200。该制动执行器200是本领域中常用的，并且用于以常规的方式操作本发明的创新性制动蹄支撑组件20。如本领域中普通技术人员所知，铁路车辆制动执行器200可以安装至车架(诸如图1所示的车架114)，从而将制动蹄支撑组件20与图1所示常规布置中的轮120相关联。在该替换构造中，铁路车辆制动执行器200通常取代图1所示的制动系统100中的制动蹄支座110。如上所述，制动蹄支撑组件20可以与图1中所示的制动系统100结合成一体，由此组件20(如文中所述，减少某些部件)通常取代制动蹄支座110。因此，如本文中所描述，在将制动蹄支撑组件20直接应用在制动系统100中时，需要对组件20进行一些结构变形。 [0035] 下面参考图3，图中示出了标准刚性制动蹄支撑组件1。众所周知，刚性制动蹄支撑组件1用在铁路车辆的车架上。在一些铁路车辆中设置有三轴转向车架。通常，三轴转向车架的中轴增加了横向移动以适应弯曲。所述标准刚性制动蹄支撑组件1置于车架上，从而轮侧向移动时不会使关联的制动蹄与轮分离。然而，三轴转向车架的中轴移动得太多，就会使刚性制动蹄支撑组件1不能置于车架上，从而不能将制动蹄一直保持在轮上。在这种情况下需要能与轮一起“浮动(float)”的制动蹄保持件/吊架，以保持制动蹄与轮始终接触。本公开在前描述了制动器吊架的实例，该制动器吊架允许制动蹄在制动期间相对于车架作有限的横向移动。 [0036] 下面，进一步描述图3所示的刚性制动蹄支撑组件1，该描述仅仅为了介绍技术背景。制动蹄支撑组件1包括刚性安装架2，该安装架2用于通过机械紧固件将支撑组件1安装至车架，或者，作为选择，安装至制动执行器单元，该制动执行器单元安装在车架上(诸如结合图1所描述的车架114)。安装架2上悬吊着制动蹄保持件4。安装架2包括通过腹板7将两个相对侧或臂6连接在一起的刚性吊架体。安装架2经由枢销10及位于各个臂6的端部的一体式圆筒部8与车架枢转地连接，或者，作为选择，与安装在车架上的制动执行器单元枢转地连接。可以使用适合的机械紧固件来固定吊架体6与枢销10之间的枢转接合。 [0037] 制动头部16与制动缸杆(例如，图1所示的制动缸杆134)之间的连接用于以上文中结合图1所概述的方式向制动蹄保持件4施加制动力。销12设置为将安装架2与制动蹄保持件4连接在一起，从而稳固该连接。制动蹄保持件4还经由包括头部15的第二销14与对置的臂6枢转地连接。销14穿过对置的臂6并且穿过制动蹄保持件4的制动头部 16。销14的端部可以加工有螺纹以接纳螺母18等机械紧固件，从而相对于制动蹄保持件 4的制动头部16将销14固定。由安装架2和对置的臂6所提供的刚度使图3的常规制动蹄组件1成为如上所述的“刚性”组件。 [0038] 下面参考图4至图9，图中示出了根据本发明当前优选实施例的制动蹄支撑组件20。制动蹄支撑组件20包括具有基本呈侧面敞开的盒子形式的安装架22(图6中单独地示出该安装架22)，该安装架22适于安装在图2所示的制动执行器200上，而制动执行器 200安装至车架(诸如结合图1所描述的车架114)。在该构造中，制动执行器200通常取代制动蹄支座110。安装架22包括用于与制动执行器200机械连接的一系列安装衬套或安装部件23。必要时，作为选择，制动蹄支撑组件20可以省略安装架22，从而无安装架22的组件20可适于直接安装至图1所示的车架114。该选择还去除了制动执行器200，并且制动缸杆134以类似于Engle的美国专利No.3,696,892所描述的方式和上文中结合图3所描述的方式来操作制动蹄支撑组件20。 [0039] 安装架22经由吊架体26悬吊制动蹄保持件24，图7中单独示出了吊架体26的仰视图。在图7中，制动蹄保持件24用于支撑在吊架体26的对置侧27之间，对置侧27限定有位于对置侧27之间的用于容纳并支撑制动蹄保持件24的一部分的接纳槽28。吊架体26经由圆筒形支撑部29枢转地连接至安装架22，所述圆筒形支撑部29限定有容纳枢销31的中心孔30，所述枢销31穿过安装架22和圆筒形支撑部29。可以在枢销31的对置端设置适合的机械紧固件，以固定吊架体26与安装架22之间的枢转接合。 [0040] 吊架体26的对置侧27限定有一对对置的开口32，以容纳包含头部35的第二枢销34。枢销34穿过吊架体26的对置侧27上的对置开口32，并且穿过制动蹄保持件24的制动头部36。可以在各个开口32内设置衬套33，以支撑开口32内的枢销34。枢销34的端部可以加工出螺纹以接纳螺母垫圈组合37等机械紧固件，以便将枢销34固定在对置侧27之间，继而允许制动蹄保持件24相对于吊架体26作枢转运动。如图7所示，对置侧27在吊架体26的与圆筒形支撑部29相反的端部处向外突出一些，以便在制动蹄保持件24的每侧设置供制动蹄保持件24枢转操作的间隔，并且如本文中所述，允许制动蹄保持件24在枢销34上横向移动。从图4至图9可以清楚地看出，如果希望省略安装架22和制动执行器 200，并且将吊架体26直接安装至车架(诸如图1所示的车架114)，则圆筒形支撑部29可以在图1所示的枢接点116与车架114枢转地连接。在该构造中，图1所示的缸杆134经由枢销31以类似于上述Engle的专利中所述的方式与吊架体26连接。 [0041] 期望地，枢销34包括位于头部35附近的扩大部38，扩大部38限定了限制制动蹄保持件24在枢销34上沿一个方向横向移动的销肩39；在图4的视图中，销肩39限制制动蹄保持件24向右作横向移动。由吊架体26限定的接纳槽28在尺寸上足以允许弹性偏压结构40与制动蹄保持件24相连接并且将制动蹄保持件24容纳并支撑于其中。在图5的视图中，弹性偏压结构40适合或允许制动蹄保持件24向左方(如，左侧空间)横向移动。在一个实施例中，该偏压结构可以包括设置在枢销34上并且在图5的视图中作用于吊架体 26的左侧27与制动蹄保持件24的左侧之间的一系列弹簧垫圈42。 [0042] 弹簧垫圈42的存在使得制动蹄保持件24可以跟随轮(诸如图1中的轮120)的横向移动，尤其是其用在上述的三轴转向车架的情况下。以上描述中披露了将制动蹄支撑组件20并入图1所示的制动系统内的两种不同构造(如，直接并入该系统或者通过安装于作为现有技术系统的取代部分的制动执行器200)，并且两种构造均可以包括由根据本公开的弹性偏压结构40所提供的适于横向移动的特征。在操作中，轮120的凸缘126推压制动蹄保持件24的右侧，沿枢销34推压制动蹄保持件24，进而压缩弹簧垫圈42。大体如图5所示，当轮120返回至中心位置或中间位置时，例如当在轨道的弯曲段上执行制动操作之后，被压缩的弹簧垫圈42作用在制动蹄保持件24上，从而使制动蹄保持件24返回至其初始位置。弹簧垫圈42还适合于在正常制动条件下使按压在轮的锥部124上的制动蹄保持件24的横向移动最小化，从而防止制动蹄脱离。另外，制动蹄保持件24在其正常位置上的预加载能力是理想的设计特征。先前讨论的仅仅具有柔性吊架的现有技术设计由于在正常制动期间轮的锥部124将使柔性吊架横向偏转，因此不合乎需要。弹性偏压结构40有助于使正常制动载荷作用下按压在轮渐缩部124上的制动蹄保持件24的横向移动最小化，从而防止制动蹄脱离。 [0043] 期望地，弹簧垫圈42容纳在两件式壳体中，该壳体包括重叠以防止周围污染物侵入的第一或左侧部44和第二或右侧部46。可以在壳体44、46中设置密封件，以使壳体44、46的相互接合的滑动表面保持清洁。从而，在曲线制动的情况下，允许制动蹄保持件24沿枢销34作一些横向移动。在曲线制动期间，弹簧垫圈42允许轮凸缘126推动制动蹄保持件24。一旦制动被释放，制动蹄保持件24在弹簧垫圈42的作用下返回至其初始位置或状态。虽然在上述讨论中用弹簧垫圈42作为枢销34上的弹性偏压结构40，但也可以使用其它等效的机械装置，诸如可以使用设置在枢销34上的螺旋弹簧或可变形弹性衬套等，甚至可以使用作用在吊架体26的左侧27与制动蹄保持件24的主体之间的片簧来代替弹簧垫圈42。这些列举并非意在穷举和限制，而是出于示范的目的。 [0044] 最后，制动蹄保持件24的制动头部36可以限定有横向凹入区48、50，并且制动头部36还限定有在横向凹入区之间延伸的中心孔52，枢销34布置在中心孔52中。在中心孔52中可以设置一对低摩擦衬套54，以便旋转地支撑枢销34。在各个凹入区48、50中设置有密封件56，并且密封件56包括相对于外部环境密封中心孔52的O形环60。在图5的视图中，由端盖62将设置在枢销34的右侧的O形环60固定并且密封在凹入区48中，并且由容纳弹簧垫圈42的重叠的壳体44、46将左侧O形环60密封在凹入区50中。端盖62还为制动头部36提供止挡作用。O形环挡圈64可以与各个凹入区48、50中的两个O形环60一起使用，以便相对于外部环境进一步密封中心孔52。 [0045] 期望地，衬套54为低摩擦衬套轴承，诸如由GG Bearing technology制造的DX 轴承。这些衬套轴承54为具有由缩醛缩聚物制成的内层的金属衬套；由GG Bearing technology制造的DX 轴承是适用于本公开的衬套轴承的实例。优选对枢销34进行高精度抛光，以使其与衬套轴承54之间的摩擦力最小化。图10示出了替代该用作衬套54的低摩擦衬套轴承的方案。在图10中，在枢销34上加工出平面70，并且在枢销34与制动头部36之间设置垂直滚柱72。图7所示的替换实施例可以被称为线性滚柱衬套轴承，该替换实施例包括位于制动头部36与枢销34之间的滚柱部件72。 [0046] 虽然以上对用于铁路车辆车架的制动蹄支撑组件的实施例进行了描述，但本领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的范围和主旨的情况下对本实施例进行变形和替换。因此，以上描述意在说明而不是限制。以上所描述的本发明由所附权利要求书进行限定，并且落入权利要求书的等同内容的范围和含义以内的本发明的变型包含在权利要求书的范围内。 |
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