手制动机及轨道车辆的制作方法

本申请涉及轨道车辆制动技术，尤其涉及一种手制动机及轨道车辆。

背景技术：

轨道车辆是连结各城市的重要交通纽带，也逐渐成为城市内的主要交通工具，轨道车辆还是实现货物运输的主要载体。轨道车辆通常包括：至少一节车厢，车厢下方设置转向架，转向架具有对车厢进行承载和提供走行的功能。转向架上设置制动缸，用于在制动状态下对车轮进行制动。停放制动是轨道车辆在临时停放或长期停放时施加的一种制动，防止车辆在停放过程中发生溜车。

手制动机是实现停放制动的主要部件，将人力作为产生制动力的原动力，并对其进行放大后作用在制动缸上。传统的手制动机是通过齿轮、丝杠或蜗轮蜗杆等结构对原动力进行放大，丝杠或蜗杆的长度限制了力的放大倍数，操作人员施加的原动力必须特别大才能达到停车制动效果，给操作过程带来了较多的不便。而且，在操作手制动机的时候，只能人为感觉制动力的施加是否到位，常常因为人的力量不同而导致停放力施加不够或过多而导致制动失效的情况发生。另外，传统的手制动机的拉力输出端通过一根链条以一分二的方式转变为两根链条与两个制动缸相连，转变后的两根链条同步运动，当其中一个制动缸发生卡滞时，导致另一个制动缸也不能进行制动，停车制动失效则会带来较大的安全隐患。

技术实现要素：

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种手制动机及轨道车辆。

本申请第一方面实施例提供一种手制动机，用于对轨道车辆的制动缸施加停放制动力，所述手制动机包括：壳体、手柄、以及设置在所述壳体内的主动轴、从动轴、第一级力放大组件、第二级力放大组件、链轮和链条；

所述主动轴的一端穿出所述壳体与所述手柄相连，以在所述手柄的驱动下转动；

所述从动轴与所述主动轴平行；

所述第一级力放大组件设置在主动轴与从动轴之间，用于将主动轴的转动力矩传递给从动轴；

两组第二级力放大组件对称设置在所述第一级力放大组件的轴向两侧，分别在第一级力放大组件的驱动下转动；

两个链轮对称设置在第一级力放大组件的轴向两侧，分别与同侧的第二级力放大组件相连以在该第二级力放大组件的驱动下转动；

所述链条与链轮啮合，所述链条的一端穿出所述壳体用于与一个制动缸相连。

本申请第二方面实施例提供一种轨道车辆，包括：如上所述的手制动机。

本申请实施例采用两组第二级力放大组件、两个链轮、两根链条对称设置在第一级力放大组件的两侧，分别在第一级力放大组件的驱动下动作。两根链条分别与一个制动缸相连，以使第一级力放大组件能够驱动两侧的链条动作，进而能够对两个制动缸施加制动力。而且，两组第二级力放大组件、链轮、链条是分别工作的，因此当其中一个制动缸发生卡滞时，不会影响另一个制动缸工作，进而不会造成制动失效，保证正常制动，提高停车安全。

而且采用第一级力放大组件和第二级力放大组件能够对人力进行两级放大，以使操作人员不需要施加较大的力就能够达到停放制动所需的制动力，使得操作更便捷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的手制动机的二维视图；

图2为本申请实施例提供的手制动机的立体图；

图3为本申请实施例提供的手制动机的爆炸视图；

图4为本申请实施例提供的手制动机中主动轴的结构示意图；

图5为图3中a区域的放大视图；

图6为图3中b区域的放大视图；

图7为本申请实施例提供的手制动机中从动轴的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的手制动机中太阳轮的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的手制动机中从动轴与太阳轮配合的立体视图；

图10为本申请实施例提供的手制动机中从动轴与太阳轮配合的二维视图；

图11为本申请实施例提供的手制动机中行星轮与侧板相连的结构示意图；

图12为图3中c区域的放大视图。

附图标记：

1-壳体；11-罩板；111-链条穿孔；12-侧板；13-固定板；14-端盖；

2-手柄；21-第二棘轮；22-第二棘爪；23-手柄弹簧；

3-主动轴；31-第一棘轮连接部；32-凹槽；33-第二棘轮连接部；34-圆轴；

4-从动轴；41-大齿轮连接部；42-键槽；43-第一伞齿；44-压紧连接部；

5-链轮；51-内齿；

6-链条；61-链条固定座；

71-力调节套筒；72-压力传感器；73-压力调节螺母；74-压紧弹簧；

81-小齿轮；82-大齿轮；83-太阳轮；831-第二伞齿；84-行星轮；85-保持架；

91-缓解手柄；911-第一棘爪；92-第一棘轮；93-缓解手柄弹簧；94-缓解手柄转轴。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供一种手制动机，能够应用于轨道车辆中，该轨道车辆可以为内燃机车或电力机车，可以为动车组、地铁、轻轨或有轨电车等。该手制动机用于对轨道车辆的制动缸施加停放制动力，制动缸设置在转向架上。

图1为本申请实施例提供的手制动机的二维视图，图2为本申请实施例提供的手制动机的立体图，图3为本申请实施例提供的手制动机的爆炸视图。如图1至图3所示，本实施例提供的手制动机包括：壳体1、手柄2、以及设置在壳体1内的主动轴3、从动轴4、第一级力放大组件、第二级力放大组件、链轮5和链条6。

其中，主动轴3的一端穿出壳体1与手柄2相连，以在手柄2的驱动下转动。主动轴3与从动轴4平行，第一级力放大组件设置在主动轴3与从动轴4之间，用于将主动轴3的转动力矩传递给从动轴4。第二级力放大组件的数量为两组，对称设置在第一级力放大组件的轴向两侧，以在第一级力放大组件的驱动下转动。链轮5的数量为两个，对称设置在第一级力放大组件的轴向两侧，分别与同侧的第二级力放大组件相连以在该第二级力放大组件的驱动下转动。链条6的数量也为两个，一根链条6与一个链轮5啮合，两根链条6的一端各自穿出壳体1分别与一个制动缸相连。

当需要进行手制动的时候，操作人员手握手柄2转动，带动主动轴3转动，通过第一级力放大组件将转矩传递给从动轴4，使从动轴4随之转动，再驱动链轮5转动，带动链条6的一端向下移动，进而对制动缸施加停放制动力。

本申请采用两组第二级力放大组件、两个链轮5、两根链条6对称设置在第一级力放大组件的两侧，分别在第一级力放大组件的驱动下动作。两根链条6分别与一个制动缸相连，以使第一级力放大组件能够驱动两侧的链条6动作，进而能够对两个制动缸施加制动力。而且，两组第二级力放大组件、链轮5、链条6是分别工作的，因此当其中一个制动缸发生卡滞时，不会影响另一个制动缸工作，进而不会造成制动失效，保证正常制动，提高停车安全。

而且采用第一级力放大组件和第二级力放大组件能够对人力进行两级放大，以使操作人员不需要施加较大的力就能够达到停放制动所需的制动力，使得操作更便捷。

在上述技术方案的基础上，本实施例提供一种手制动机的具体实现方式：

如图1至图3所示，壳体1包括：罩板11、侧板12和固定板13，其中，罩板11的数量为一个，截面呈帽型，其两端可通过螺栓固定在侧墙或其他结构上。侧板12的数量为两个，通过螺栓固定在罩板11的两端，手制动机的各个部件设置在两个侧板12与罩板11围成的空间内。固定板13的数量为两个，与侧板12平行，间隔设置在侧板12与罩板11围成的空间内，起到对各个部件进行固定、连接或支撑的作用。罩板11的底部设置四个链条穿孔111，链条6可从链条穿孔111穿出。两个固定板13可通过焊接的方式与罩板11固定在一起，也可以与罩板11形成为一体结构。

第一级力放大组件包括：小齿轮81和大齿轮82。其中，小齿轮81设置在主动轴3上，与主动轴3同步转动。大齿轮82设置在从动轴4上，与从动轴4同步转动。小齿轮81与大齿轮82以平行轴外啮合的方式啮合，则主动轴3带动小齿轮81转动，进而带动大齿轮82和从动轴4转动。小齿轮81作为主动齿轮，大齿轮82作为从动齿轮，小齿轮81带动大齿轮82转动，能够对原动力进行放大。

图4为本申请实施例提供的手制动机中主动轴的结构示意图。如图4所示，小齿轮81设置在主动轴3的中部，可通过键连接的方式与主动轴3相连。或者，小齿轮81也可以与主动轴3为一体结构，相当于主动轴3为齿轮轴。

手柄2用于驱动主动轴3转动进行停放制动，当不需要进行停放制动或者处于停放制动状态时，可采用缓解手柄91将主动轴3锁紧，限制主动轴3转动。

图5为图3中a区域的放大视图。如图3、4、5所示，在主动轴3上设置有第一棘轮连接部31，用于与第一棘轮92相连。具体的，第一棘轮连接部31可以为多边形面或者花键，用于与第一棘轮92相连，第一棘轮92与主动轴3同步转动。在第一棘轮连接部31上还设有用于安装卡簧的凹槽32，卡簧安装在凹槽32内可限制第一棘轮92产生轴向移动。

缓解手柄91的一端插入壳体1内且转动连接在壳体1上，缓解手柄91中位于壳体1内的端部设有第一棘爪911，用于限制第一棘轮92的转动。具体的，缓解手柄91的中部通过缓解手柄转轴94设置于固定板13上，缓解手柄91能够相对于固定板13转动。采用缓解手柄弹簧93连接在固定板13与缓解手柄91之间，对缓解手柄91产生弹性扭力，促使缓解手柄91处于自然状态时第一棘爪911压紧在第一棘轮92上，限制第一棘轮92转动，进而限制了主动轴3转动。当需要进行手制动操作或缓解制动操作时，操作人员转动缓解手柄91，以使第一棘爪911与第一棘轮92分离，使得主动轴3可以在手柄2的作用下转动。

对于手柄2与主动轴3之间的传动，本实施例提供一种具体的实现方式：图6为图3中b区域的放大视图。如图3、4、6所示，手柄2的一端为中空结构，采用第二棘轮21设置在主动轴3的端部，第二棘爪22与手柄2相连，手柄2转动促使第二棘爪22推动第二棘轮21转动，进而带动主动轴3转动。具体的，主动轴3穿出壳体1的部分设置有第二棘轮连接部33，第二棘轮连接部33可以为多边形面或花键，用于与第二棘轮21相连，以与第二棘轮21同步转动。

手柄2内设有容纳空腔，第二棘轮21和第二棘爪22位于该容纳空腔内。第二棘爪22与手柄2相连且通过手柄弹簧23将第二棘爪22压紧在第二棘轮21上。在手制动过程中，沿第一方向转动手柄2，通过第二棘爪22推动第二棘轮21转动一定角度，然后沿反向转动手柄2一定角度后，再沿第一方向转动手柄2，反复多次促使第二棘爪22间歇推动第二棘轮21转动，进而驱动主动轴3转动。

如图4所示，主动轴3的两端为圆轴35，其中一端的圆轴35用于与手柄2的侧壁开孔配合相对转动，另一端的圆轴35用于与设置在左侧侧板12外侧的端盖14内的轴承或轴套配合相对转动。

如图3所示，第二级力放大组件包括：太阳轮83和行星轮84，二者以平行轴外啮合的方式啮合。行星轮84的数量为三个或四个，本实施例采用了三个行星轮84，均匀分布在太阳轮83的外围。

图7为本申请实施例提供的手制动机中从动轴的结构示意图。如图3和图7所示，从动轴4的中部设有大齿轮连接部41，该部分直径较大，其上设置有键槽42，用于与通过键与大齿轮82相连，以与大齿轮82同步转动。大齿轮连接部41的轴向两端面分别设有第一伞齿43，用于与太阳轮83啮合。

图8为本申请实施例提供的手制动机中太阳轮的结构示意图，图9为本申请实施例提供的手制动机中从动轴与太阳轮配合的立体视图，图10为本申请实施例提供的手制动机中从动轴与太阳轮配合的二维视图。如图3、7、8、9、10所示，太阳轮83套设在从动轴4上，太阳轮83的轴向端面设置有第二伞齿831，用于与第一伞齿43啮合，以使从动轴4通过大齿轮连接部41带动太阳轮83转动。

图11为本申请实施例提供的手制动机中行星轮与侧板相连的结构示意图，图12为图3中c区域的放大视图。如图3、11和图12所示，行星轮84的转轴的一个端部固定至侧板12的内表面，行星轮84可相对于该转轴转动。各行星轮84转轴的另一端部与一个环形的保持架85相连，从动轴4穿过保持架85与太阳轮83啮合。保持架85可以通过行星轮84转轴上设置的卡簧进行固定。

链轮5的内壁设有用于与行星轮84外啮合的内齿51，行星轮84与太阳轮83均位于链轮5内。太阳轮83、行星轮84和链轮5各自的转动中心均保持不动，太阳轮83带动行星轮84转动，进而带动链轮5转动。

链条6套设在链轮5的外周面，与链轮5外周面设置的凹槽配合，链轮5转动可带动链条6的两端向上或向下移动。链条6的一端穿出壳体1的开孔(即：上述链条穿孔111)后与制动缸相连，另一端穿出链条穿孔111后与链条固定座61相连。链条固定座61的尺寸大于链条穿孔111的尺寸。

链条穿孔111为圆孔，链条固定座61为一端为圆柱体另一端为球体的结构，其圆柱体部分的直径大于链条穿孔111。链条固定座61位于壳体1的外部，受壳体1的阻碍，链条固定座61不能通过链条穿孔111进入壳体1内，限制了与之相连的链条的移动，达到了对链条进行限位的作用，防止链条滑落。当施加手制动时，链轮5带动链条6转动，使得链条固定座61一侧的链条松动，另一侧的链条拉紧制动缸施加制动。缓解时只需松开缓解手柄91即可，此时棘轮不再受限可以自由转动。制动缸上设置的弹簧通过弹力带动链条移动恢复至原位置。链条固定座61的作用就是防止在缓解的时候制动缸拉动链条产生的惯性力使链条滑落，起到限位作用。

上述方案中，第二级力放大组件采用太阳轮83、行星轮84与链轮5配合，实现第二级力的放大。而且通过第一级力放大组件和第二级力放大组件对手制动力进行两级放大，更方便手制动操作。

另外，手柄2具有一定长度，主动轴3位于手柄2的一端，操作人员施加的手动力作用在手柄2的另一端，因此手动力对应的力臂较长，相当于通过手柄2对手动力进行了放大，实际上该手制动机具有三级力放大结构。

在上述技术方案的基础上，采用压紧组件和压紧弹簧设置在从动轴4的两端，具体是位于太阳轮83的外侧，压紧弹簧沿轴向压设在压紧组件与太阳轮83之间。通过弹性力从两侧向内压紧太阳轮83和大齿轮连接部41，以使太阳轮83与大齿轮连接部41紧密啮合。

具体的，参照图3、7、9、10所示，从动轴4的两端设有外螺纹，外螺纹的轴向内侧设有压紧连接部44，压紧连接部44可以为多边形面或键槽，本实施例采用多边形面。压紧组件包括：力调节套筒71、压力传感器72和压力调节螺母73。其中，力调节套筒71套设在从动轴4的端部，位于压紧弹簧74的外侧。力调节套筒71具体是装配在上述压紧连接部44上，与从动轴4固定连接以同步转动。力调节套筒71具体为法兰结构，其法兰面与压紧弹簧74接触。力调节套筒71的内壁为多边形或与花键配合的结构以与压力连接部44配合，确保力调节套筒71与从动轴4同步转动且在轴向方向可移动。力调节套筒71的外周为光轴结构，穿设在固定板13上相对于侧板12转动。

压紧弹簧74套设在从动轴4上，位于力调节套筒71和太阳轮83之间。压力传感器72套设在从动轴4上，位于力调节套筒71的外侧。压力调节螺母73位于压力传感器72的外侧，与从动轴4端部的外螺纹配合固定。通过调节压力调节螺母73的位置，可调整对压紧弹簧74的压力，进而调节太阳轮83与大齿轮连接部41之间的压紧力，通过调整压紧力来改变大齿轮连接部41传向太阳轮83之间的力。

从动轴4的两端为光轴，穿过两侧侧板12开设的通孔，与两个侧板12相对转动。压力传感器72和压力调节螺母73位于侧板12的外侧。

在正常运行过程中，从动轴4带动两端的太阳轮83转动，太阳轮83带动行星轮84转动，行星轮84带动链轮5转动，进而带动链条6移动，对相应的制动缸施加制动力。当其中一个制动缸发生卡滞时，对应的链条6停止移动，进而导致链轮5停止转动，链轮5阻止行星轮84转动，行星轮84阻止对应的太阳轮83停止转动，太阳轮83端面上的第二伞齿831对大齿轮连接部41上的第一伞齿43施加反作用力，该反作用力沿轴向的分力使得太阳轮83与大齿轮连接部41之间的咬合力不能承受转动力的传递，进而出现空转。但大齿轮连接部41与另一端的太阳轮83正常运转，进行制动，不会受到卡滞制动缸的影响。

图9和图10中，左侧的太阳轮83与大齿轮连接部41为正常啮合的状态，通过第一伞齿43和第二伞齿831相互咬合实现扭矩传递。右侧的太阳轮83与大齿轮连接部41不能正常传递力矩，处在接触的最大距离两个齿面接触位置发生空转，不能传递扭矩。

采用上述从动轴4与太阳轮83之间的连接方式，能够保证至少能对一个制动缸进行手制动，避免了因某一个制动缸发生卡滞而影响其它制动缸正常制动的问题出现，保证了手制动能正常执行，提高停车安全。

压力传感器72用于检测第一伞齿43和第二伞齿831挤压式传递给压紧弹簧74的压力。压力传感器72的信号输出端与数据采集分析单元和显示单元相连，数据采集分析单元对压力传感器检测到的压力数据进行分析后传输给显示单元进行显示，具体可以显示两个链条施加的拉力大小、施加制动的状态和制动缓解的状态，方便操作人员和司机人员在司机台上查看。

当一侧的太阳轮83与大齿轮连接部41发生空转时，该侧的压紧弹簧74所受到的轴向压紧力最大，压力传感器72检测到的压力显示在显示单元上并进行存储，以供操作人员查看。还可以发出报警消息，提示操作人员该侧的制动缸有可能发生卡滞等故障。

上述技术方案，有效地解决了传统的手制动机不能同时满足两个制动缸中当一个发生卡滞另一个也不能正常工作的问题，而且通过三级力放大组件实现了对手制动力的三级放大。并且通过压力传感器采集压力数据，能可靠地监控手制动机的状态。采用压紧组件和压紧弹簧实现了制动力的保护，不但实现了手制动机的拉力可调，拓宽了手制动机对不同载重车辆应用范围，同时能避免传统手制动机拉力不能保护而导致的制动缸拉力过大或卡滞进而不能可靠施加制动力的问题。另外，上述手制动机的结构较为简单，可靠性高，可适用车型范围广，弥补了传统手制动机的多种不足之处。

上述链条6与制动缸之间可通过钢丝或其它结构相连，以达到连接牢固并具有较高的力传递效率的效果。

上述主动轴3和从动轴4与侧板12或固定板13相对转动的位置处可以设置为圆轴，与侧板12或固定板13之间可设置轴套或轴承，以实现轴的相对转动。

上述第一级力放大组件并不限定于本实施例所提供的上述方案，例如也可以采用链条和链轮、行星齿轮的结构等。第一级力放大组件与从动轴4之间的配合方式也不限定于上述方案。

第二级力放大组件也不限定于本实施例所提供的上述方案，例如也可以采用多级平行轴齿轮组合达到相同的技术效果。

手柄2也可以直接通过齿轮或类似齿轮结构带动主动轴3转动，也可以采用其他方式。

本实施例还提供一种轨道车辆，包括如上述任一内容所提供的手制动机。本实施例提供的轨道车辆具有与上述手制动机相同的技术效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。