專利名稱：低外形轉(zhuǎn)轍機齒輪箱的制作方法
參見美國專利申請NO.09/149,195，申請日1998年9月8日，名稱“具有單傳轍位置標(biāo)板的固系位置檢測系統(tǒng)”，和美國專利申請NO.09/120,610，申請日1998年7月22日，名稱“鐵路轉(zhuǎn)轍路線控制器”，這兩個專利與本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域相同，并共為本申請人所有。
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)轍裝置，用于轉(zhuǎn)換鐵軌的位置，以使火車從一個軌道轉(zhuǎn)換到另一軌道。更具體地說，本發(fā)明涉及一種有低垂直外形的齒輪箱，其用于一電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)轍機中。
鐵道網(wǎng)線的運行要求能將火車從一個軌道上轉(zhuǎn)換到另一軌道上。提供這種轉(zhuǎn)換能力的普通方法是在鐵軌的道岔尖軌旁設(shè)置一與其互連的電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)轍機。這種轉(zhuǎn)轍機通常有一或多個手動的操作方式，以在某此不能使用電機例如停電的情況下，能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)道的位置。
兩種典型地與轉(zhuǎn)轍機為一體的手動操作裝置是手動曲柄和手扳操作裝置。手動曲柄使操作者能轉(zhuǎn)動一手動曲柄在道岔尖軌轉(zhuǎn)換鐵軌，以進行維修和安裝。當(dāng)控制信號不能從遠方的控制裝置到達轉(zhuǎn)轍機時，手扳操作裝置使操作者在轉(zhuǎn)轍機處例如通過扳動轉(zhuǎn)轍機來轉(zhuǎn)換鐵軌。
普通設(shè)計的作法是將用于控制手扳操作方式的手扳裝置設(shè)置在轉(zhuǎn)轍機的驅(qū)動軸之一例如曲柄的上方，這種作法不僅能在轉(zhuǎn)轍機的頂部產(chǎn)生一不希望的碰撞，而且，也使現(xiàn)有的轉(zhuǎn)轍機有一高的垂直外形。然而，這種作法實際上提供了更簡單的齒輪箱，其比手板裝置不位于驅(qū)動軸之一上方時有較少的部件，如US專利5,494,242(授予Ludwicket al)中公開的低外形的相關(guān)技術(shù)，并在下面進一步描述。安裝在典型的轉(zhuǎn)轍機組件上的低外形齒輪箱從而提供了一低垂直外形，并且，對于許多場合，不希望有從其頂部表面延伸的突出部。特別是，對于轉(zhuǎn)運的場合，通過轉(zhuǎn)轍機保持一低的外形是基本的，以消除外形由臺階限定的鐵道車輛間隙，第三鐵道電接收器，和其他類型的從中轉(zhuǎn)車或機車向下延伸的地面清除設(shè)備。
對于附加的安全和維修的原因，也需要一沒有過頂突出的低外形的轉(zhuǎn)轍機。因為其苛刻的環(huán)境，轉(zhuǎn)轍機可能受到各種方式的損壞。例如，可以與轉(zhuǎn)轍機接觸并損壞的車輛或物體包括鐵道維修設(shè)備，落在鐵道上的外部物體，在該區(qū)域行駛的當(dāng)?shù)氐钠嚮蚩ㄜ?，和通過轉(zhuǎn)轍機上方或附近的其他物體。


圖1中顯示了用于一典型的先有技術(shù)轉(zhuǎn)轍機的齒輪箱100的頂部視圖，其由美國的Pittsburgh PA的聯(lián)合開關(guān)和信號公司生產(chǎn)。圖2是圖1中沿線II-II的轉(zhuǎn)轍機齒輪箱的右側(cè)剖視圖，如先有技術(shù)中所示，一手扳軸105可由一與其連接的手扳桿110轉(zhuǎn)動大約180度。同樣，一偏心軸115可由一與其連接的選擇器桿120獨立于手扳軸105并在該軸105中轉(zhuǎn)動大約180度(參見圖2)。手扳軸105和偏心軸115通過一固定于外殼123一側(cè)的手扳軸承122共同固定。典型地，一擋板側(cè)軸承124固定于外殼123的相對側(cè)，并在一樞軸126上可轉(zhuǎn)動地保持一離合器支架125。
當(dāng)選擇器桿120位于齒輪箱100右側(cè)時，如圖1所示，齒輪箱100已知為一“電動模式”，因為離合器支架125(圖2)使離合器盤組件127降低與一蝸輪130嚙合，從而通過一電機(未示)驅(qū)動轉(zhuǎn)轍機，電機連接于一典型地位于減速箱138中的減速齒輪132，134，136。
選擇器桿120可以轉(zhuǎn)動180度到齒輪箱100的左側(cè)。當(dāng)選擇器桿120位于齒輪箱100的左側(cè)時，齒輪箱100已知為一“手動模式”，因為離合器支架125(圖2)使離合器盤組件127上升，與一頂部的軸承斜齒輪145嚙合，該斜齒輪與一大直徑的手扳斜齒輪147嚙合。當(dāng)齒輪箱100是在手動位置時，手扳桿110使手扳斜齒輪147轉(zhuǎn)動，并且手扳斜齒輪147使頂部軸承斜齒輪145和離合器盤組件轉(zhuǎn)動，從而轉(zhuǎn)動主曲柄軸150，于是，在一先有技術(shù)中已知的方式操作“手動模式”，大直徑的手扳斜齒輪147典型地要求外殼123有一整體工作高度H1，如圖2所示。整體工作高度H1典型地在大約9英寸的范圍中。
圖3顯示了根據(jù)先有技術(shù)的離合器盤組件127的部分切掉的側(cè)視圖。如先有技術(shù)中已知，離合器盤組件包括一上離合器160，一上離合器盤164，一下離合器166，一下離合器盤170，和一離合器彈簧172。上離合器160典型地有一組垂直齒162，和與上離合器160配合的上離合器盤164一起可滑動地繞主曲柄軸150(圖2)安裝。同樣，下離合器166典型地有一組垂直齒168，和與下離合器166配合的下離合器盤170一起可滑動地繞主曲柄軸150(圖2)安裝。離合器彈簧172典型地繞主曲柄軸150可滑動地安裝，并使上離合器160和上離合器盤164與下離合器166和下離合器盤170分離。離合器盤組件127典型地要求一組件高度H2，典型地為大約5.25英寸，和一組件寬度W2，典型地為4.1875英寸。組件高度H2典型地占有整個工作高度H1的一部分。
因為轉(zhuǎn)轍機可以安裝在鐵軌的或者左側(cè)或者右側(cè)，手扳桿110和選擇器桿120必需能從齒輪箱100的一側(cè)移動到另一側(cè)，從而適應(yīng)左側(cè)的和右側(cè)的形狀，普通的齒輪箱設(shè)計，例如圖1-2中的設(shè)計，典型地要求整個齒輪箱100可以拆除并再進行組裝，以完成從齒輪箱100一側(cè)到另一側(cè)的移動。如能很好地從圖1-2中看出，手扳軸105和偏心軸115從圖2的左側(cè)向右側(cè)的移動要求至少拆除并再組裝手扳軸承122，擋板側(cè)軸承124，手扳軸105，偏心軸115，離合器支架125，樞軸126，離合器盤組件127，頂部軸承斜齒輪145，和手扳斜齒輪147。典型的轉(zhuǎn)換時間可能多于一個小時，并要求各種工具，包括多口扳手，螺絲刀，套筒板手，鉗子等等。
另外，如圖2所示，齒輪箱100的整個工作高度H1通常防止轉(zhuǎn)轍機接近鐵軌安裝，并且，轉(zhuǎn)轍機安裝軌枕通常要求切掉或挖槽，以使轉(zhuǎn)轍機相對于軌道頂面降低，從而位于車輛間隙線的下方，以避免與運動的鐵道車輛和設(shè)備發(fā)生干涉。
在Ludwick的對比文件中，用于鐵軌的轉(zhuǎn)轍機有一低的垂直外形，而不增加現(xiàn)有轉(zhuǎn)轍機的軸向長度。并且，在新的尺寸限制范圍內(nèi)，保持了由電機，手動曲柄或手扳操作的能力。一特定的電機和齒輪箱組合由于其小的尺寸而有低的整體外形。Ludwick的對比文件中一蝸輪軸用于驅(qū)動蝸輪和連接于手動曲柄的雙重目的，于是，保持了低的外形，同時增加了軸的功能。另外，在曲柄驅(qū)動軸附近提供手動驅(qū)動軸，以提供一手扳操作模式，同時保持轉(zhuǎn)轍機的低的外形。從Ludwick的對比文件中第5欄第37-42行可以看到，其提供了一第三垂直軸，即，手扳軸，其是分離地和水平地位于曲柄軸附近，從而，使轉(zhuǎn)轍機垂直外形減少比現(xiàn)有的轉(zhuǎn)轍機低4英寸以上。然而，手動和選擇器桿不容易從轉(zhuǎn)轍機一側(cè)移動到另一側(cè)，而不花費折卸和組裝部件的時間。
所以，用于轉(zhuǎn)轍機的齒輪箱需要一低的外形(高度)，其減少了轉(zhuǎn)轍機的整個工作高度，允許轉(zhuǎn)轍機能接近鐵軌安裝，但仍能保持低于軌道車輛間隙外形(clearance profiles)，并且，其中，手動和選擇器桿可以容易地從齒輪箱一側(cè)移動到另一側(cè)，從而，能適應(yīng)轉(zhuǎn)轍機在鐵軌左側(cè)和右側(cè)的安裝。
所以，本發(fā)明的主要目的是克服前面提到的與低垂直外形轉(zhuǎn)轍機齒輪箱相關(guān)的問題，從而減少轉(zhuǎn)轍機的整體垂直外形，同時保留現(xiàn)有轉(zhuǎn)轍機的所有各種功能，包括電機、手搖曲軸和手扳操作功能。
與現(xiàn)有設(shè)計比較，本發(fā)明一個特征是將內(nèi)部的離合器盤組件繞主曲軸轉(zhuǎn)動90°，從而提供一與偏心軸平行的而不是如現(xiàn)有轉(zhuǎn)轍機一樣與偏心軸垂直的離合器支架樞軸。
根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，水平偏心軸可轉(zhuǎn)動地安裝在齒輪箱內(nèi)部，在主曲軸附近，并基本垂直于沿第一垂直軸線穿過齒輪箱的主曲軸。一手扳軸可自由地繞偏心軸沿第一水平軸線轉(zhuǎn)動，并可通過一固定在齒輪箱外面手扳軸上的一手扳桿轉(zhuǎn)動。一電動/手動模式選擇器桿可固定在齒輪箱外面的偏心軸上，從而以一已知的方式轉(zhuǎn)動偏心軸。水平手扳軸的轉(zhuǎn)動使固定于其上的一斜齒輪轉(zhuǎn)動，斜齒輪的轉(zhuǎn)動使一組合齒輪轉(zhuǎn)動，該組合齒輪與斜齒輪可配合地嚙合并沿一第二垂直軸線固定在外殼上。組合齒輪可配合地與一在其附近的繞主曲軸可轉(zhuǎn)動安裝的主曲軸齒輪嚙合。一離合器支架可滑動地繞離合器盤組件和主曲軸安裝，可在第一端沿一樞軸轉(zhuǎn)動，該樞軸沿一與第一水平軸平行的樞轉(zhuǎn)軸線定位。主曲軸齒輪可配合地與離合器盤組件嚙合，當(dāng)模式選擇器桿選擇一手扳(人工)模式時而偏心軸的轉(zhuǎn)動驅(qū)動離合器支架的第二端向下時，該組件可與主曲軸嚙合并與一蝸輪脫離。另外，當(dāng)模式選擇器桿選擇一電動模式而偏心軸的轉(zhuǎn)動使離合器支架轉(zhuǎn)動時，主曲軸齒輪可配合地嚙合離合器盤組件，可與主曲軸脫離而與蝸輪嚙合。偏心軸的轉(zhuǎn)動作用可由一接近傳感器檢測，其可檢測一與離合器支架第二端相關(guān)的標(biāo)板。模式選擇器桿在一個方向轉(zhuǎn)動180度將選擇轉(zhuǎn)轍機齒輪箱的電動操作模式，模式選擇器桿在另一方向轉(zhuǎn)動180度將選擇轉(zhuǎn)轍機齒輪箱的人工操作模式。
本發(fā)明提供了一種低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，有一模式選擇器，用于在包括一電動模式和一手動模式的一組模式中進行選擇，和一手扳桿用于手動模式操作齒輪箱，齒輪箱包括一曲柄軸；一主曲軸齒輪可繞所述曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一蝸輪可繞所述曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一偏心軸位于所述曲柄軸附近并基本垂直于曲柄軸，通過一模式選擇器可在第一方向和與第一方向相對的第二方向繞一水平軸線轉(zhuǎn)動；一手扳軸可繞所述偏心軸自由轉(zhuǎn)動，能通過手扳桿進行轉(zhuǎn)動；一彈簧加載的離合器組件機構(gòu)，能與所述曲柄軸配合地嚙合，當(dāng)與之嚙合時用于轉(zhuǎn)動所述的曲柄軸，其中，所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)在與手動模式脫離的同時與電動模式接合，并在與手動模式接合的同時與電動模式脫離；一轉(zhuǎn)換機構(gòu)，有一可樞轉(zhuǎn)的第一端部，和一可被上下驅(qū)動的第二端，該機構(gòu)與所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)可配合地嚙合；其中，當(dāng)用選擇器桿選擇了手動模式時，所述偏心軸在所述第一方向的轉(zhuǎn)動向上驅(qū)動所述第二端，通過與所述主曲軸齒輪的嚙合和與所述蝸輪的脫離而實現(xiàn)所述手動模式，并且，當(dāng)選擇器桿選擇電動模式時，偏心軸在所述第二方向的轉(zhuǎn)動向下驅(qū)動所述第二端，通過與所述蝸輪的嚙合和與所述主曲軸齒輪的脫離而實現(xiàn)電動模式。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是手扳桿和電機/手動模式選擇器桿能從齒輪箱左側(cè)移動到右側(cè)，反之一樣，其是通過拆卸一側(cè)上的一組螺栓，將手扳/選擇器桿組件轉(zhuǎn)移到另一側(cè)，并將前面拆卸的螺栓重新固定，而不用拆卸離合器支架樞軸和其他外殼內(nèi)的部件。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是手扳/選擇器桿從齒輪箱一側(cè)到另一側(cè)的轉(zhuǎn)移只要求簡單的工具，例如最好是一有0.75英寸套筒的棘輪和其延長件。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是從齒輪箱一側(cè)到另一側(cè)的轉(zhuǎn)換工序可以在少于大約10分鐘的時間內(nèi)完成，并對于鐵道公司是足夠簡單可以考慮進行“野外”作業(yè)，而不是“停運”作業(yè)，從而允許鐵道公司貯存僅一種轉(zhuǎn)轍機，而不是考慮貯存左側(cè)或右側(cè)的轉(zhuǎn)轍機。
下面通過實施例并參照附圖對本發(fā)明進行描述。
圖1是根據(jù)先有技術(shù)的轉(zhuǎn)轍機的頂部視圖；圖2是圖1中沿II-II線的轉(zhuǎn)轍機齒輪箱的從右側(cè)的剖視圖；圖3是根據(jù)先有技術(shù)的離合器組件的剖視圖；圖4是本發(fā)明最佳實施例的顯示了從前方，頂部和左側(cè)看的切開的內(nèi)部構(gòu)件的透視圖；圖5是圖4中最佳實施例的頂部視圖；圖6是本發(fā)明最佳實施例的偏心軸等比例圖；圖7是圖4中實施例的稍微向上轉(zhuǎn)動的透視圖，其中，外殼用虛線表示，并且頂板和擋板側(cè)軸承被省略了；圖8是根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的離合器支架的透視圖；圖9是如圖5中所示的最佳實施例的齒輪箱的近看的頂部視圖，其中，手扳臂，電機臂和組合齒輪被省略了；圖10是如圖4中所示最佳實施例的齒輪箱的左側(cè)近看的透視圖，其中，手扳桿，電動/手動選擇器桿，和擋板軸承被省略了，外殼用虛線表示；圖11是根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的離合器盤組件的剖視圖。
1.對附圖的描述。
參見附圖，特別是圖4-5，顯示了本發(fā)明的齒輪箱210，其有一低的外形，典型地用于一電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)轍機中(未示)。圖4是最佳實施例的主要部件的部分切掉的透視圖，從而，外殼212被部分地切掉，顯示了其中的主要部件。圖5是圖4中最佳實施例的頂部視圖，顯示了虛線表示的外殼212。
在最佳實施例中，外殼212通常為一矩形的箱子，有一前側(cè)壁214，一后側(cè)壁216，一頂壁218，一底壁219，一左側(cè)壁220和一右側(cè)壁222。一頂板224用一組緊固件例如螺栓226固定在頂壁218的下側(cè)。一手扳軸承230可以延伸穿過右側(cè)壁222和接收一可轉(zhuǎn)動安裝在該處的手扳軸235(圖9)，該軸可以通過大致垂直固定在手扳軸235端部的手扳桿240轉(zhuǎn)動，手扳軸延伸到外殼212的外面。
圖6中顯示了本發(fā)明最佳實施例的偏心軸250的等比例圖。偏心軸250有一中央部分251(參見圖6)，偏心軸可以延伸穿過手扳軸235，并可轉(zhuǎn)動地由擋板側(cè)壁軸承252固定。根據(jù)圖6的最佳實施例，一凸部410和凸部415可以有分別在其上機加工形成的一平的表面420，和一平的表面425，當(dāng)齒輪箱210從右結(jié)構(gòu)變換為左結(jié)構(gòu)時，所述平面用于設(shè)定螺旋轉(zhuǎn)動的固位量，反之同樣。
再參見圖4和5，擋板軸承252可以組裝進入外殼212的左側(cè)壁220，和手扳軸承230可以組裝進入外殼212的右側(cè)壁222。軸承230和252可以通過緊固件例如螺栓254固定在外殼212上。軸承230和252固定偏心軸250，偏心軸延伸穿過外殼212的寬度。在手扳桿240的一側(cè)，偏心軸250被組裝穿過手扳軸235的中心，手扳軸由手扳軸承可轉(zhuǎn)動地固定。偏心軸250可以通過一電動/手動模式選擇器桿245在手扳軸中獨立地轉(zhuǎn)動，桿245固定在延伸到外殼212外面的偏心軸250的端部。
圖7是圖4是最佳實施例的稍微向上轉(zhuǎn)動的透視圖，其中，外殼212由虛線表示，并且頂板224和擋板軸承252被省略了。一斜齒輪255可以固定地安裝在手扳軸235上，與手扳軸承230相鄰，從而隨手扳軸235的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。斜齒輪255可以用鍵(用普通的齒輪移動鍵)連接在延伸的端部，從而與手扳桿240嚙合。通過一球軸承組件231(參見圖5)，手扳桿240和電機/手動選擇器桿245組裝在手扳軸承230上，如先有技術(shù)一樣。手扳軸235的轉(zhuǎn)動驅(qū)動離合器支架265的驅(qū)動端260(參見圖8)。
圖8顯示了離合器支架265的等比例圖，其有一樞軸端268和一驅(qū)動端260，根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，驅(qū)動端限定了一槽261。槽261接收偏心軸250的中心部分251。在最佳實施例中，驅(qū)動端260有一固定在其上的標(biāo)板(target)270。另外，輥子272可以用支架274安裝在離合器支架265上，如圖所示。
再參見圖7，在標(biāo)板270附近，用一支架280安裝一傳感器裝置275，從而檢測標(biāo)板270的接近。在一最佳實施例中，可使用一接近感應(yīng)傳感器作為傳感裝置275，在本實施例中，標(biāo)板270最好由鐵金屬材料制造。
一有下斜齒輪291的復(fù)合齒輪290(參見圖10)可轉(zhuǎn)動地固定在臺肩螺栓292上，螺栓延伸穿過復(fù)合齒輪軸承293并穿過頂板224，并通過一保持環(huán)294保持在該處。一主曲軸齒輪300可轉(zhuǎn)動地固定在復(fù)合齒輪290附近的主曲軸303上，從而主曲軸齒輪300可配合地與復(fù)合齒輪290嚙合。在最佳實施例中，主曲軸303可以延伸通過主曲軸齒輪軸承305和頂板224。一保持環(huán)307可將主曲軸303保持在頂板224上(圖4)。在最佳實施例中，偏心軸250垂直于主曲軸303并偏置，從而偏心軸250與主曲軸303不在同一中心線上。
圖9是圖5中所示實施例的齒輪箱210的近看的頂部視圖，其中，外殼212，頂板224，手扳桿240，電機/手動模式選擇器桿245，和復(fù)合齒輪290被省略了。圖10是齒輪箱210的左側(cè)視圖，其中，外殼212，頂板224，手扳桿240和電動/手動模式選擇器桿245被省略了。參見圖9-10，主曲軸303可以固定在主曲軸基座312上，并可以有一個下部突起313，其在一已知的操作桿(未示)中的突齒中操作。主曲軸303可以有花鍵(即槽)，這是本領(lǐng)域已知的技術(shù)。一離合器盤組件310可轉(zhuǎn)動地保持在主曲軸303上方(圖11)。
一樞軸塊320可用一緊固件322固定安裝在底板219上(圖4)。離合器支架265可用一樞轉(zhuǎn)銷327可轉(zhuǎn)動地安裝在樞軸塊320上。蝸輪330可轉(zhuǎn)動地安裝在主曲軸303上，位于主曲軸基座312和離合器支架265之間。一具有蝸桿齒345的蝸桿340延伸通過后壁216和通過一墊座350可轉(zhuǎn)動地固定。
圖11是一離合器盤組件310的剖視圖，根據(jù)本發(fā)明最佳實施例，其有一上離合器410，一上離合器盤415，一下離合器420，一下離合器盤425，一離合器彈簧430，和一組垂直齒435。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解圖3的離合器盤組件127的再設(shè)計，從而能提供一整體工作高度H1，其低于圖3中所示的離合器盤組件127的整體工作高度H2，同時能提供一整體工作寬度W3，其長于圖3的離合器盤組件127的整體工作寬度W2。齒輪的齒形截面外形可以增加以提高其機械強度性能。在一最佳實施例中，離合器盤組件300的直徑可以從典型的4.1875增加到6.0625英寸。另外，離合器盤組件300的整體高度可以從典型的5.25減少到3.125英寸，從而能減少外形達兩英寸以上(圖3和11)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實施例，對偏心軸250的新的設(shè)計減少了內(nèi)離合器盤組件310的垂直行程或移動。于是，本發(fā)明的齒輪箱210僅需要0.5英寸的垂直移動，以與手扳或電機齒輪嚙合或脫離。反之，與手扳或電機齒輪嚙合或脫離，普通的齒輪箱要求1.5英寸的垂直移動。另外，在本發(fā)明的齒輪箱210中，能得到9∶12的齒輪比，其手動齒輪系統(tǒng)的設(shè)計是在水平面中操作，而不是如普通的在垂直平面中操作。在手扳模式中，手扳桿240轉(zhuǎn)動180°，以驅(qū)動主曲柄303轉(zhuǎn)動220°，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)轍機(未示)從一個位置到另一位置。
2.最佳實施例的操作。
在操作中，本發(fā)明的轉(zhuǎn)轍機齒輪箱210的主要功能是驅(qū)動轉(zhuǎn)轍機(未示)在手動和電動兩個操作模式中從一個位置到另一位置。如上所述，變換機構(gòu)容納在一外殼212中，和轉(zhuǎn)轍機最初由主曲軸303的轉(zhuǎn)動而被驅(qū)動。離合器盤組件310垂直地上下操作主曲軸303，主曲軸由已知的在主曲軸303上沿中心軸直徑長度加工的花鍵(即槽)引導(dǎo)?；ㄦI與離合器盤組件310中已知的垂直齒(未示)嚙合。離合器盤組件310由離合器支架265操作。該支架通過樞轉(zhuǎn)銷327在樞軸塊320上轉(zhuǎn)動，并組裝成使主曲軸303插入離合器盤組件310的中心。偏心軸250轉(zhuǎn)動180°使離合器支架265垂直上升和下降，從而使離合器盤組件310沿主曲軸303的長度上升和下降。當(dāng)離合器盤組件310在上部位置時，得到齒輪箱210的手動或“手扳”模式。當(dāng)離合器盤組件310在下部位置時，得到“電動”模式，如圖10所示。
在離合器盤組件310的操作的描述中，在上離合器410和下離合器420上可以加工一組垂直齒435(典型地大約為5個)。這組垂直齒可以與主曲軸303上的一組垂直花鍵嚙合，如本領(lǐng)域已知的，從而，主曲軸303隨著離合器盤組件310的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。上離合器410和下離合器420通過上離合器410上的陰螺紋和下離合器420上的陽螺紋而嚙合在一起。上和下離合器與上離合器盤415和下離合器盤425組裝在一起，并使離合器彈簧430位于離合器盤組件310的中間。在離合器支架265上的輥子272使上離合器盤415可轉(zhuǎn)動地支承在離合器支架265上，并且使離合器支架265可轉(zhuǎn)動地支承在下離合器盤425上。當(dāng)偏心軸250轉(zhuǎn)動180°，而離合器盤組件310沿主曲軸303上升時，在上離合器410上的一個180°的切口505(圖10)與主曲軸齒輪300上的一個180°的切口510發(fā)生干涉。當(dāng)兩個180°的切口接合時，離合器盤組件310與手扳或人工操作相關(guān)的傳動機構(gòu)接合。當(dāng)偏心軸250轉(zhuǎn)動180°而離合器盤組件310沿主曲軸303下降時，下離合器425上的一組垂直齒以一已知的方式與蝸輪330嚙合。當(dāng)齒嚙合時，蝸輪330被接合，齒輪箱210處于一電動模式。
如果離合器盤組件310被上升，和在上離合器頂部的180°的切口不與主曲軸齒輪300的轉(zhuǎn)動位置嚙合，則離合器支架265和下離合器盤425仍然在上升位置，并僅有一下離合器盤425壓離合器彈簧430。一旦主曲軸齒輪300充分轉(zhuǎn)動使兩個180°的切口505，510對齊而允許其適當(dāng)接合時，彈簧壓力迫使上離合器410進入充分垂直的位置。同樣，如果離合器盤組件310下降和下離合器420下部的垂直齒435不與蝸輪330上齒的轉(zhuǎn)動位置配合時，則離合器支架265和上離合器盤415仍然在下降位置，并且上離合器盤415壓離合器彈簧430。一旦蝸輪330上的齒充分轉(zhuǎn)動并與下離合器420上的垂直齒435對齊并適當(dāng)嚙合時，彈簧430的壓縮迫使上離合器420進入下垂直位置。
一在電動/手動模式選擇器桿245的套筒部分的方形或拉制的孔與偏心軸250上的方形端部相配合。當(dāng)選擇器桿245轉(zhuǎn)動180°時，其可驅(qū)動偏心軸250轉(zhuǎn)動180°，偏心軸然后使離合器支架265上升或下降。偏心軸250的偏心的中間部分251與離合器支架265的被動的端部260上的槽261嚙合。當(dāng)離合器支架265上升和下降時，其使離合器盤組件310沿主曲軸303的垂直長度上升和下降，從而或者當(dāng)離合器支架265在其上升位置時使離合器盤組件310進入“手動操作模式”，或者當(dāng)離合器支架265在其下降位置時使離合器盤組件進入“電動操作模式”，當(dāng)適當(dāng)轉(zhuǎn)動電動/手動模式選擇器桿245使離合器支架265和離合器盤組件310下降從而與蝸輪嚙合時，可得到電動操作。典型地，一電機(未示)將通過一傳動比驅(qū)動蝸桿340，蝸桿然后使蝸輪330轉(zhuǎn)動。蝸輪330與離合器盤組件310的嚙合使蝸輪330的轉(zhuǎn)動引起主曲軸303總共轉(zhuǎn)動220°。主曲軸303的下部上的下突起313典型地可以以一線性方式驅(qū)動作為轉(zhuǎn)轍機的一整體部分的已知的操作桿(未示)，以扳動道岔尖軌(未示)。
在手動模式中，當(dāng)手扳桿240被轉(zhuǎn)動180°時，手扳軸235由于與手扳桿240的鍵連接而轉(zhuǎn)動。固定安裝在手扳軸235上靠近外殼212內(nèi)側(cè)手扳軸承230另一端的斜齒輪250然后轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動復(fù)合齒輪290上的下斜齒輪291。如上所述，復(fù)合齒輪290可以用臺肩螺栓292固定在頂板224上。保持環(huán)294可以固定臺肩螺栓292。復(fù)合齒輪290的轉(zhuǎn)動，其頂部的一個普通的正齒輪也轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動了主曲軸齒輪300。如果主曲軸齒輪300與離合器盤組件310適當(dāng)?shù)貒Ш?，離合器盤組件310將使主曲軸300轉(zhuǎn)動，并使轉(zhuǎn)轍機扳動到一相對的位置，如普通技術(shù)一樣。
在復(fù)合齒輪290頂部的正齒輪和主曲軸齒輪300之間的傳動比為9∶11，這使手扳桿240的180°的轉(zhuǎn)動引起主曲軸303的總共220°的轉(zhuǎn)動。在主曲軸303部分上的下突起313典型地以一線性方式驅(qū)動一已知的作為轉(zhuǎn)轍機一整體部分的操作桿，從而扳動道岔尖軌。
本發(fā)明有許多變形，都在本發(fā)明的精神范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，有一模式選擇器，用于在包括一電動模式和一手動模式的一組模式中進行選擇，和一手扳桿用于在手動模式操作齒輪箱，齒輪箱包括一曲柄軸；一主曲軸齒輪可繞所述曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一蝸輪可繞所述曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一偏心軸位于所述曲柄軸附近并基本垂直于曲柄軸，通過一模式選擇器可在第一方向和與第一方向相對的第二方向繞一水平軸線轉(zhuǎn)動；一手扳軸可繞所述偏心軸自由轉(zhuǎn)動，能通過手扳桿進行轉(zhuǎn)動；一彈簧加載的離合器組件機構(gòu)，能與所述曲柄軸配合地嚙合，當(dāng)與之嚙合時用于轉(zhuǎn)動所述的曲柄軸，其中，所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)在與手動模式脫離的同時與電動模式接合，并在與手動模式接合的同時與電動模式脫離；一轉(zhuǎn)換機構(gòu)，有一可樞轉(zhuǎn)的第一端部，和一可被上下驅(qū)動的第二端，該機構(gòu)與所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)可配合地嚙合；其中，當(dāng)用模式選擇器選擇了手動模式時，所述偏心軸在所述第一方向的轉(zhuǎn)動向上驅(qū)動所述第二端，通過與所述主曲軸齒輪的嚙合和與所述蝸輪的脫離而實現(xiàn)所述手動模式，并且，當(dāng)模式選擇器選擇電動模式時，偏心軸在所述第二方向的轉(zhuǎn)動向下驅(qū)動所述第二端，通過與所述蝸輪的嚙合和與所述主曲軸齒輪的脫離而實現(xiàn)電動模式。
2.如權(quán)利要求1所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)有一與水平軸線平行的樞軸。
3.如權(quán)利要求1所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一與所述轉(zhuǎn)換機構(gòu)相關(guān)的標(biāo)板；和用于檢測所述標(biāo)板的傳感裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于所述傳感裝置是一接近傳感裝置，并且所述標(biāo)板是由鋼鐵材料制造的。
5.如權(quán)利要求1所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一固定安裝在所述手扳軸上的斜齒輪，從而能在第一轉(zhuǎn)動平面中轉(zhuǎn)動；一組合齒輪，其可配合地與在與第一轉(zhuǎn)動平面不同的第二轉(zhuǎn)動平面中的所述主曲軸齒輪嚙合，并與所述斜齒輪可配合地嚙合，從而當(dāng)所述斜齒輪在所述第一轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動時，其可以使主曲軸齒輪在所述第二轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動。
6.一低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，有一模式選擇器用于在一電動模式和一手動模式中進行選擇，并有一手扳桿用于在手動模式中操作齒輪箱，齒輪箱包括；一外殼；一偏心軸可轉(zhuǎn)動地沿所述外殼中的第一軸線可轉(zhuǎn)動地安裝，通過模式選擇器可在第一方向和與第一方向相對的第二方向進行轉(zhuǎn)動；一手扳軸可繞所述偏心軸自由轉(zhuǎn)動，通過手扳桿可以在所述第一方向和所述第二方向轉(zhuǎn)動；一單一的曲柄軸，其垂直安裝在所述外殼中，并位于所述偏心軸附近和基本與偏心軸垂直；一主曲軸齒輪可繞所述單一曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一蝸輪可繞所述單一曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一彈簧加載的離合器組件機構(gòu)，其可配合地與所述單一曲柄軸嚙合，當(dāng)與之嚙合時，可轉(zhuǎn)動所述單一曲柄軸，其中，彈簧加載的離合器組件機構(gòu)在與手動模式脫離的同時與電動模式接合，并在與所述手動模式接合的同時與電動模式脫離；一離合器支架有一第一端部，一中間部分，和一第二端部，其中，所述第一端部可繞一與所述第一軸線平行的樞軸轉(zhuǎn)動，其中，所述第二端部可配合地與所述偏心軸接合，當(dāng)所述偏心軸在所述第一方向轉(zhuǎn)動時，所述第二端部被向上驅(qū)動，當(dāng)所述偏心軸在所述第二方向轉(zhuǎn)動時，所述第二端部被向下驅(qū)動，所述中間部分被可滑動地繞所述單一曲柄軸和彈簧加載的離合器組件機構(gòu)安裝，從而，在手動模式時，使所述主曲軸齒輪與所述單一曲柄軸接合，在電動模式時，使所述蝸輪與所述單一曲柄軸接合；其中，當(dāng)用模式選擇器選擇了手動模式時，所述偏心軸在所述第一方向的轉(zhuǎn)動向上驅(qū)動所述第二端，通過所述主曲軸齒輪與單一曲柄軸的嚙合和所述蝸輪與單一曲柄軸的脫離而實現(xiàn)所述手動模式，并且，當(dāng)模式選擇器選擇電動模式時，偏心軸在所述第二方向的轉(zhuǎn)動向下驅(qū)動所述第二端，通過所述蝸輪與所述單一曲柄軸的嚙合和所述主曲軸齒輪與所述單一曲柄軸的脫離而實現(xiàn)電動模式。
7.如權(quán)利要求6所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一與所述第二端部相關(guān)的標(biāo)板；和用于檢測所述標(biāo)板的傳感裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于所述傳感裝置是一接近傳感裝置，并且所述標(biāo)板是由鋼鐵材料制造的。
9.如權(quán)利要求6所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一固定安裝在所述手扳軸上的斜齒輪，從而能在第一轉(zhuǎn)動平面中轉(zhuǎn)動；一組合齒輪，其可轉(zhuǎn)動地安裝在所述外殼上，并可配合地與和第一轉(zhuǎn)動平面不同的第二轉(zhuǎn)動平面中的所述主曲軸齒輪嚙合，并可配合地與所述斜齒輪嚙合，從而當(dāng)所述斜齒輪在所述第一轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動時，其可以使主曲軸齒輪在所述第二轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動。
10.一低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，包括；一外殼；一偏心軸沿所述外殼中的一水平軸線可轉(zhuǎn)動地安裝，可在第一方向和與第一方向相對的第二方向進行轉(zhuǎn)動；一手扳軸可繞所述偏心軸自由轉(zhuǎn)動，可以在所述第一方向和第二方向轉(zhuǎn)動；一單一的曲柄軸，其垂直安裝在所述外殼中，并位于所述偏心軸附近和基本與偏心軸垂直；一主曲軸齒輪可繞所述單一曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一蝸輪可繞所述單一曲柄軸自由轉(zhuǎn)動；一彈簧加載的離合器組件機構(gòu)，其可配合地與所述單一曲柄軸嚙合，當(dāng)與之嚙合時，可轉(zhuǎn)動所述單一曲柄軸，其中，彈簧加載的離合器組件機構(gòu)在與第二操作模式脫離的同時與第一操作模式接合，并在與所述第二操作模式接合的同時與所述第一操作模式脫離；一離合器支架有一第一端部，一中間部分，和一第二端部，其中，所述第一端部可繞一與所述水平軸線平行的樞軸轉(zhuǎn)動，其中，所述第二端部可配合地與所述偏心軸接合，當(dāng)所述偏心軸在所述第一方向轉(zhuǎn)動時，所述第二端部被向上驅(qū)動，當(dāng)所述偏心軸在所述第二方向轉(zhuǎn)動時，所述第二端部被向下驅(qū)動，所述中間部分被可滑動地繞所述單一曲柄軸和彈簧加載的離合器組件機構(gòu)安裝，從而，在所述第二操作模式時，使所述主曲軸齒輪與所述單一曲柄軸接合，并在所述第一操作模式時，使所述蝸輪與所述單一曲柄軸接合；其中，當(dāng)所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)與所述第二操作模式接合時，所述偏心軸在所述第一方向的轉(zhuǎn)動向上驅(qū)動所述第二端，通過使所述主曲軸齒輪與所述單一曲柄軸的嚙合并使所述蝸輪與所述單一曲柄軸脫離而實現(xiàn)所述第二操作模式，并且，當(dāng)所述彈簧加載的離合器組件機構(gòu)已經(jīng)與所述第一操作模式接合時，所述偏心軸在所述第二方向的轉(zhuǎn)動向下驅(qū)動所述第二端，通過使所述蝸輪與所述單一曲柄軸嚙合并使所述主曲軸齒輪與所述單一曲柄軸脫離而實現(xiàn)所述第一操作模式。
11.如權(quán)利要求10所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一與所述第二端部相關(guān)的標(biāo)板；和用于檢測所述標(biāo)板的傳感裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于所述傳感裝置是一接近傳感裝置，并且所述標(biāo)板是由鋼鐵材料制造的。
13.如權(quán)利要求10所述的低垂直外形的鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱，其特征在于還包括一固定安裝在所述手扳軸上的斜齒輪，從而能在第一轉(zhuǎn)動平面中轉(zhuǎn)動；一組合齒輪，其可轉(zhuǎn)動地安裝在所述外殼上，并可配合地與和第一轉(zhuǎn)動平面不同的第二轉(zhuǎn)動平面中的所述主曲軸齒輪嚙合，并可配合地與所述斜齒輪嚙合，從而當(dāng)所述斜齒輪在所述第一轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動時，其可以使主曲軸齒輪在所述第二轉(zhuǎn)動平面轉(zhuǎn)動。
全文摘要
鐵道轉(zhuǎn)轍機齒輪箱,包括:曲柄軸;主曲軸齒輪可繞曲柄軸轉(zhuǎn)動;蝸輪可繞曲柄軸轉(zhuǎn)動;偏心軸垂直于曲柄軸,通過模式選擇器可在第一和第二方向轉(zhuǎn)動;手扳軸可繞偏心軸轉(zhuǎn)動;彈簧加載的離合器組件機構(gòu),能與曲柄軸嚙合轉(zhuǎn)動曲柄軸,離合器組件在與手動模式脫離時與電動模式接合,在與手動模式接合時與電動模式脫離;轉(zhuǎn)換機構(gòu),有可樞轉(zhuǎn)的第一端部,和被上下驅(qū)動的第二端,該機構(gòu)與離合器組件嚙合;當(dāng)選擇器桿選擇手動模式時,偏心軸向上驅(qū)動第二端,通過與主曲軸齒輪的嚙合和與蝸輪的脫離實現(xiàn)手動模式,當(dāng)選擇電動模式時,偏心軸向下驅(qū)動第二端,通過與蝸輪的嚙合和與主曲軸齒輪的脫離實現(xiàn)電動模式。
文檔編號B61L5/00GK1322267SQ99811827
公開日2001年11月14日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月6日
發(fā)明者倫納德·M·懷多提斯, 馬文·R·沃爾休特, 凱文·M·麥克奎斯蒂昂 申請人:聯(lián)合開關(guān)及信號公司