ТУМБЛЕРНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
TOGGLE SWITCH FOR RAILWAY TRANSPORT

Настоящее изобретение относится к тумблерному переключателю, используемому на железнодорожном транспорте и выполненному в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения. Тумблерный переключатель предназначен на несколько коммутационных положений и содержит корпус, приводной рычаг, закрепленный на корпусе и имеющий ось поворота; барабанный переключатель, закрепленный на корпусе и имеющий ось вращения, несколько микровыключателей и механизм для обеспечения взаимодействия приводного рычага в коммутационных положениях. Барабанный переключатель обычно снабжен несколькими дисковыми кулачками для управления микровыключателями.
Такие тумблерные переключатели в течение длительного времени используются в пультах управления железнодорожными поездами, поездами метро и т.д. В этих известных тумблерных переключателях для железнодорожного транспорта приводной рычаг изготовлен за одно целое с барабанным переключателем или жестко с ним связан. Таким образом, ось поворота приводного рычага совпадает с осью вращения барабанного переключателя. Наружные размеры тумблерного переключателя в основном стандартизированы изготовителями поездов, что обеспечивает взаимозаменяемость переключателей в пультах управления.
Стандартизация наружных размеров тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта приводит к ограничению как количества микровыключателей, которые могут быть приведены в действие барабанным переключателем, так и возможных коммутационных положений. В известных конструкциях тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта микровыключатели расположены со стороны барабанного переключателя, который размещен напротив приводного рычага, т.е. под барабанным переключателем.
На Фиг.1 представлено схематическое изображение известного тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта. Механизм для обеспечения взаимодействия не показан. Несколько микровыключателей расположены друг за другом в направлении оси вращения барабанного переключателя. Максимально возможное количество микровыключателей зависит от стандартизированных наружных размеров тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта и минимальных размеров самих микровыключателей, необходимых для обеспечения заданной коммутационной способности. Установка дополнительных микровыключателей, например, справа или слева от барабанного переключателя, невозможна из-за близости оси вращения барабанного переключателя к верхней стороне корпуса и ограниченности пространства. Если ось вращения барабанного переключателя, одновременно являющаяся осью поворота приводного рычага, была бы смещена больше вниз, то приводной рычаг нельзя было бы повернуть в достаточной степени. Как правило, известные тумблерные переключатели для железнодорожного транспорта могут быть зафиксированы в трех коммутационных положениях. При необходимости иметь более трех коммутационных положений, что является обязательным условием независимой работы микровыключателей, угол поворота приводного рычага должен быть также увеличен. Это возможно только при условии смещения оси поворота приводного рычага к верхней стороне корпуса. Однако совпадение оси поворота приводного рычага с осью вращения барабанного переключателя препятствует продольному расположению микровыключателей. Еще один недостаток известных тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта заключается в их недостаточной защищенности от водных брызг из-за относительно большого отверстия в корпусе, необходимого для поворота приводного рычага. Это отверстие тем больше, чем ниже расположена ось поворота приводного рычага от верхней стороны корпуса. В любом случае обеспечение уплотнения отверстия корпуса весьма затруднительно и может быть выполнено только неадекватным способом. Тумблерные переключатели для железнодорожного транспорта установлены преимущественно на горизонтальных пультах управления. Поскольку в известных тумблерных переключателях для железнодорожного транспорта микровыключатели обязательно должны быть расположены под барабанным переключателем, их защищенность от водных брызг оказывается еще хуже, т.к. вода, проникающая через входное отверстие, может беспрепятственно просачиваться через барабанный переключатель и попадать в микровыключатели. Еще один недостаток известных тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта заключается в том, что угол поворота приводного рычага зависит от величины необходимого вращения барабанного переключателя, и, как правило, должен быть относительно большим.
N
Кроме того, из патента DE 741078 известен шнуровой выключатель для управления электрогрелкой. Шнуровой выключатель содержит корпус, барабанный переключатель и приводной рычаг. В зависимости от коммутационного положения контакты, расположенные на корпусе, подключены либо непосредственно барабанным переключателем, либо проводником, проходящим через барабанный переключатель. Для обеспечения заданной коммутационной способности при наличии нескольких коммутационных положений, между приводным рычагом и барабанным переключателем установлен передаточный механизм, благодаря которому углы поворота приводного рычага становятся меньше углов поворота барабанного переключателя. Переключатель не предназначен для управления микровыключателями. Отверстие в корпусе, необходимое для работы приводного рычага, выполнено очень большим, и не обеспечивает соответствующую защиту от водных брызг.
Поскольку пульты управления современных поездов обеспечивают управление все большим количеством устройств и функций, существует потребность в тумблерных переключателях, реализующих дополнительное количество коммутационных положений и обеспечивающих работу дополнительных микровыключателей при тех же самых наружных размерах тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта. Кроме того, потребность в дополнительных управляемых микровыключателях обусловлена тем фактом, что в современных транспортных системах тумблерный переключатель должен не только активировать соответствующее устройство или заданную функцию, но и обеспечивать возможность подачи информационного сигнала на бортовой компьютер за счет одновременного управления дополнительным микровыключателем. Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в разработке тумблерного переключателя, который, с одной стороны, обеспечивает управление большим количеством микровыключателей по сравнению с известными тумблерными переключателями для железнодорожного транспорта, а, с другой стороны, имеет большее количество коммутационных положений. Кроме того, в новой конструкции должны быть устранены другие недостатки известных тумблерных переключателей для железнодорожного транспорта.
Поставленная задача решена с помощью конструктивных особенностей, указанных в п.1 формулы изобретения, а именно за счет расположения оси поворота приводного рычага в области верхней стороны корпуса и ее отделения от оси вращения барабанного переключателя. Кроме того, приводной рычаг находится во взаимодействии с барабанным переключателем. Устройство по изобретению обладает значительными преимуществами. Благодаря размещению оси вращения барабанного переключателя независимого от оси поворота приводного рычага можно получить пространство, необходимое для установки дополнительных микровыключателей вокруг барабанного переключателя. Благодаря размещению оси поворота приводного рычага в области верхней стороны корпуса отверстие в корпусе, необходимое для перемещения приводного рычага, может быть выполнено небольшим, что, в свою очередь, улучшает защищенность от водных брызг. Поскольку приводной рычаг не имеет жесткой связи с барабанным переключателем, а находится с ним во взаимодействии, между приводным рычагом и барабанным переключателем можно обеспечить соответствующее передаточное число. Благодаря этому барабанный переключатель может быть повернут на углы, необходимые для выполнения коммутационной операции, при повороте приводного рычага на относительно небольшие углы.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения рассмотрены в дополнительных пунктах формулы.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения приводной рычаг и барабанный переключатель находятся во взаимодействии через зубчатые сегменты. Для этого первый зубчатый сегмент связан с приводным рычагом, а второй зубчатый сегмент связан с барабанным переключателем. Таким образом можно задать некоторое передаточное число между приводным рычагом и барабанным переключателем. Например, если для работы необходимо иметь малые углы поворота приводного рычага, то требуемые углы поворота барабанного переключателя могут быть получены с помощью соответствующего передаточного числа. Как вариант, для обеспечения взаимодействия и передачи может быть использовано скользящее соединение.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения дисковые кулачки размешены на барабанном переключателе с возможностью замены по отдельности. Если некоторые или все микровыключатели установлены в разных местах барабанного переключателя или если вокруг барабанного переключателя расположено большее количество микровыключателей, необходимость замены всего барабанного переключателя отпадает. В этом случае достаточно, если соответствующие дисковые кулачки установлены или выполнены с возможностью вращения на барабанном переключателе относительно остальных дисковых кулачков. Еще один вариант может быть получен, микропереключатель предназначен для работы в коммутационном положении, отличном от исходного.
Второй зубчатый сегмент, связанный с барабанным переключателем, предпочтительно изготовлен в виде части одного из дисковых кулачков. Для этого зубчатый сегмент и дисковый кулачок могут быть выполнены заодно.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения зубчатый венец одного из двух зубчатых сегментов имеет по бокам стенки. Стены простираются в радиальном направлении до вершин зубьев. Таким образом можно предотвратить боковое смещение зубчатых сегментов друг относительно друга. Таким образом обеспечено постоянное взаимодействие зубчатых сегментов, зацепленных друг с другом.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения механизм для обеспечения взаимодействия содержит по меньшей мере один элемент с выемками, связанный с приводным рычагом и имеющий по одной выемке на коммутационное положение и по одному фиксирующему кулачку на элемент с выемками. Фиксирующий кулачок установлен на рычаге, закрепленном с подпружиниванием на корпусе и взаимодействует в одном коммутационном положении с указанным выемкой элемента, содержащего выемки, в соответствии с этим коммутационным положением.
Механизм для обеспечения взаимодействия предпочтительно содержит два элемента с выемками, расположенных симметрично по обеим сторонам первого зубчатого сегмента и с ним связанных. В качестве ответной детали для каждого элемента с выемками выполнен соответствующий фиксирующий кулачок. Оба фиксирующих кулачка совместно расположены на подпружиненном рычаге. Симметричная конфигурация предотвращает одностороннюю нагрузку на механизм, а, следовательно, и заклинивание, обеспечивая таким образом удобство управления тумблерным переключателем для железнодорожного транспорта.
Фиксирующие кулачки предпочтительно не имеют жесткого соединения с рычагом, но выполнены в виде ролика, установленного на рычаге с возможностью вращения. При срабатывании тумблерного переключателя ролики накатываются на соответствующие элементы с выемками, еще более повышая удобство работы с тумблерным переключателем.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения микровыключатели расположены сбоку возле барабанного переключателя с одной его стороны. Такое боковое расположение микровыключателей обеспечивает их лучшую защищенность от водных брызг по сравнению с конструкцией, в которой микровыключатели расположены под барабанным переключателем.
При необходимости использования большего количества микровыключателей, чем может быть расположено с одной стороны барабанного переключателя, микровыключатели могут быть установлены по обеим его сторонам. Кроме того, таким образом можно надежно защитить микровыключатели от водных брызг, которые могут попасть из-за отверстия в корпусе, выполненного для приводного рычага.
При необходимости использования большего количества микровыключателей, чем может быть размещено по обеим сторонам барабанного переключателя, микровыключатели могут быть установлены еще и под барабанным переключателем. При этом необходимо соответствующим образом адаптировать дисковые кулачки.
Микровыключатели могут быть предпочтительно предварительно установлены на несущих пластинах. На указанных пластинах могут быть размещены контакты, обеспечивающие удобство монтажа тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта. Корпус предпочтительно содержит приемные средства по обеим сторонам барабанного переключателя для закрепления несущих пластин.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения приводной рычаг закреплен на корпусе в подшипнике шарового шарнира. Наличие шарового шарнира значительно улучшает уплотнение и защищенность от водных брызг. В данном случае приводной рычаг выполнен в принципе свободно перемещающимся, так что ось его поворота является воображаемой. Шар шарового шарнира представляет собой часть приводного рычага, а гнездо шарового шарнира образовано частью корпуса.
Шаровой шарнир предпочтительно содержит уплотнительное кольцо, может быть вставлено в углубление либо шара, либо гнезда шарового шарнира и обычно изготовлено из резины, или разбухающего материала на войлочной основе. Использование материала на войлочной основе повышает удобство эксплуатации.
Так как шаровой шарнир обеспечивает в принципе свободное перемещение приводного рычага, в корпусе в области подшипника выполнены направляющие поверхности, задающие направление перемещения приводного рычага. Благодаря этим направляющим поверхностям направление поворота четко определено и обеспечено восстановление оси поворота приводного рычага.
Ниже приводится более подробное объяснение предпочтительного варианта реализации изобретения со ссылкой на чертежи, на которых
на Фиг.1 представлено схематическое изображение известного тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта;
на Фиг.2 представлена аксонометрическая внешняя проекция предлагаемого тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта;
на Фиг.3 представлен упрощенный вид сбоку в разрезе предлагаемого тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта, изображенного на Фиг.2;
на Фиг.4 представлен вид сбоку механического узла тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта, изображенного на Фиг.2 и 3 (без корпуса);
на Фиг.5 представлена аксонометрическая проекция механического узла переключателя, изображенного на Фиг.4;
на Фиг.6 представлен элемент, содержащий выемки, механического узла переключателя по Фиг.4 и 5 на пять коммутационных положений;
на Фиг.7 представлен другой вариант элемента с выемками на три коммутационных положения;
на Фиг.8 представлен еще один вариант элемента с выемками на два положения переключателя, в которых осуществляется функциональное взаимодействие;
на Фиг.9 представлен еще один вариант элемента с выемками, не реализующего функционального взаимодействия;
на Фиг.10 представлена аксонометрическая проекция барабанного переключателя предлагаемого тумблерного переключателя с зубчатым сегментом, изображенного на Фиг.2-5;
на Фиг.11 представлен барабанный переключатель по Фиг.10 с предпочтительным вариантом конструкции зубчатого сегмента.
Номера позиций, указанные на каком-либо чертеже, для которых отсутствует пояснение в тексте, относящемся к данному чертежу, пояснены в отношении предшествующих чертежей.
На Фиг.1 представлено схематическое изображение известного железнодорожного тумблерного переключателя 1, выполненного согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Тумблерный переключатель 1 содержит корпус 2, на котором закреплен приводной рычаг 3, имеющий ось 4 поворота, и барабанный переключатель 5, установленный на корпусе с возможностью поворота и имеющий ось 6 поворота, и по меньшей мере один микровыключатель 7. В известных тумблерных переключателях для железнодорожного транспорта ось 4 приводного рычага 3 и ось 6 барабанного переключателя 5 совпадают. Управление микровыключателем 7 осуществлено через соответствующие дисковые кулачки 9, которые размещены на барабанном переключателе 5. Приводной рычаг 3 выступает из отверстия (не обозначено) в верхней стороны 27 корпуса. На чертеже не показан известный механизм для обеспечения взаимодействия тумблерного переключателя 1.
На Фиг.2 представлена аксонометрическая проекция предлагаемого тумблерного переключателя 1. Ось 4 приводного рычага 3 отлична от оси 6 барабанного переключателя 5 и расположена в области верхней стороны 27 корпуса 2. Ось 6 барабанного переключателя 5 расположена ниже оси 4 приводного рычага 3. Микровыключатели 7 расположены по обеим сторонам барабанного переключателя 5. По обеим сторонам барабанного переключателя 5 в корпусе 2 предусмотрены соответствующие приемные средства 19, каждые из которых служат для закрепления одной из двух несущих пластин 20. На каждой из двух несущих пластин 20 может быть предварительно установлено до трех микровыключателей 7. Микровыключатели 7 соединены через схему (не показана) с контактами 26, также установленными на несущих пластинах.
На Фиг.3 схематически представлен разрез предлагаемого тумблерного переключателя 1, изображенного на Фиг.2. Из чертежа видно, что с приводным рычагом 3 связан первый зубчатый сегмент 10, а с барабанным переключателем 5 второй зубчатый сегмент 11, в результате приводной рычаг 3 и барабанный переключатель 5 находятся во взаимодействии через два зубчатых сегмента 10 и 11. Следовательно, поворот приводного рычага 3 вызывает вращение барабанного переключателя 5. Подшипник 21 приводного рычага 3 представляет собой шаровой шарнир 22. Под подшипником 21 в корпусе 2 выполнены направляющие поверхности 23, задающие направление перемещения приводного рычага 3. Таким образом поворот приводного рычага 3 происходит в плоскости чертежа. Поскольку Фиг.3 представляет собой схематическое изображение, на нем не показан механизм для обеспечения взаимодействия тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта.
На Фиг.4 представлено механическое коммутационное устройство предлагаемого тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта, изображенного на Фиг.2 и 3. Аксонометрическая проекция переключателя представлена на Фиг.5. Ни на Фиг.4, ни на Фиг.5 корпус 2 не показан. Фиг.4 и 5 служат для объяснения работы механизма 8 для обеспечения взаимодействия. Со стороны приводного рычага 3 механизм 8 содержит два элемента 14 с выемками, расположенных по обеим сторонам первого зубчатого сегмента 10 и связанных с ним. Со стороны корпуса 2 механизм 8 содержит рычаг 16, установленный на корпусе 2 с возможностью вращения посредством подшипника 25 рычага. Пружина 24 рычага, закрепленная на корпусе 2, способствует введению двух фиксирующих кулачков 17, расположенных на рычаге 16, во взаимодействие с выемками 15 элемента 14 с выемками в одном из заданных коммутационных положений. Как может быть видно из Фиг.5, два фиксирующих кулачка 17 образованы двумя роликами 18, установленными на рычаге 16 с возможностью вращения. В приведенной конструкции тумблерный переключатель для железнодорожного транспорта рассчитан на пять коммутационных положений. Кроме того, на Фиг.5 показаны три дисковых кулачка 9 переключающего барабана 5. Второй зубчатый сегмент 11 выполнен заодно целое с центральным дисковым кулачком 9. Использование двух элементов 14, расположенных симметрично по обеим сторонам зубчатого сегмента 10, и такой же симметричной конструкции рычага 16, предотвращает одностороннюю нагрузку и заклинивание механизма переключателя, а также обеспечивает удобство эксплуатации тумблерного переключателя для железнодорожного транспорта.
На Фиг.6 представлен элемент 14 механического коммутационного устройства, изображенного на Фиг.4 и 5. Элемент 14 имеет пять выемок 15, обеспечивающих пять коммутационных положений. На Фиг.7-9 представлены варианты конструкции элемента 14. Например, на Фиг.7 представлен элемент 14 на три коммутационных положения. Элемент 14 на Фиг.8 рассчитан на три или четыре коммутационных положения, при этом введение в взаимодействие имеет место только в трех коммутационных положениях. На Фиг.9 представлен элемент 14, не приспособленный для функционального взаимодействия. Благодаря использованию различных элементов 14 (см. Фиг.6-9) предлагаемый тумблерный переключатель 1 может удовлетворять разным требованиям с помощью по существу одного и того же коммутационного устройства. Заменой элементов с выемками могут быть получены различные коммутационные положения или различная конфигурация коммутационных положений. Для этого также могут быть приспособлены дисковые кулачки 9 барабанного переключателя 5 или при необходимости произведена их замена. Аналогично, в зависимости от требований, предъявляемых к тумблерному переключателю 1, варьируется количество используемых микровыключателей 7. Для этого можно использовать несущие пластины 20 с разным количеством микровыключателей 7.
На Фиг.10 представлена аксонометрическая проекция барабанного переключателя 5, изображенного на Фиг.2-5. Барабанный переключатель 5 содержит три дисковых кулачка 9, центральный из которых выполнен заодно целое со вторым зубчатым сегментом 11. Зубчатый сегмент 11 снабжен зубчатым венцом 12.
На Фиг.11 представлен барабанный переключатель 5 по Фиг.10 с предпочтительным вариантом конструкции зубчатого сегмента 11. Зубчатый венец 12 зубчатого сегмента 11 снабжен по бокам двумя стенками 13, проходящими до вершины зубьев. Боковые стенки 13 служат боковыми направляющими зубчатого сегмента 10 (не показан), который расположен на стороне приводного рычага 3 и взаимодействует с вторым зубчатым сегментом 11. Это позволяет предотвратить боковое проскальзывание двух зубчатых сегментов 10 и 11 друг относительно друга и обеспечить их постоянное оптимальное взаимодействие.