CN101099050A - 具有停车制动功能的制动缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别适用于实用车辆的具有停车制动功能的制动缸(1)。这种制动缸包括缸壳体(2)、活塞(3)和用于使制动器动作的活塞管(4)。固定的螺杆(6)凸伸进活塞管(4)并以其上端固定于缸壳体(4)，这个螺杆用于执行停车制动功能。轴向可转动的叉形传动件(8)啮合于夹紧螺母(7)而可使该夹紧螺母移动，这个夹紧螺母(7)在螺杆(6)上延伸。所述传动件(8)设有传动装置(9、10)。对于停车制动功能，当传动件(8)被转动时夹紧螺母(7)随之转动，同时制动缸承受停车制动器产生的压力，直到夹紧螺母(7)被支承在处在活塞(3)的停车位置的活塞上，并且在缸壳体(2)内不承受压力时机械地锁住活塞(3)。

Description

具有停车制动功能的制动缸
技术领域
本发明涉及如权利要求1和2的前序部分所述的具有停车制动功能的制动缸。
背景技术
所讨论的一般型式的制动缸，一方面，有在车辆的常用制动中制动车辆的制动器的功能。典型地，是用压缩空气来驱动那些制动缸，在商用车辆上尤其如此。
另一方面，所讨论的一般型式的制动缸，可以附加地承担停车制动的功能。对于停车制动，管理规章的要求是，即使没有加压流体的作用也必须保持制动效果。这样，为了在不加压的状态下能保持制动效果，制动缸必须能被锁在其伸出位置，而这个位置也取决于制动器衬片的磨耗或磨损。
例如从欧洲专利EP0718168A1知道一种用于这一目的制动缸，其用于配备有可释放机械锁定装置的压缩空气致动的车辆制动器。这在常用制动过程中仍然是非功能性的，但其可被在辅助和/或停车制动过程中转换至锁定位置。这种已知构造的缺点是设计结构相当复杂以及其有齿的机械锁定装置只能进行有级的调整。
还从欧洲专利EP0377898A1知道一种带有活塞杆夹紧装置的单级制动缸。与上述的已有技术相比，其中能够达到无限可变的夹紧。这是依靠这样的作用来达到，一个圆锥形的夹紧环压在活塞杆上而使其在其端部位置(停车位置)固定不动。可通过一个附加的压缩空气管路来使夹紧环产生动作。这种已知构造的缺点同样是设计结构相当复杂，并且其夹紧作用会产生很大的径向力。
最后，还知道一种被称为弹簧式制动器致动器的制动缸(DE3113586A1)。这类制动缸包括一个强力弹簧，其能够在弹簧式致动器压力室不加压的条件下使制动器动作。为了释放弹簧式致动器，可用压缩空气来压缩弹簧。这样的弹簧式致动器已经有了就其性质而言一体化的停车制动功能。如果压缩空气发生了故障，需要有一个能够应急释放弹簧式致动器的释放装置。
弹簧式制动器致动器体积相当大，因而其不太适用于受限制的空间条件，诸如其不适于装在商用车辆的前车轮轴上。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有停车制动功能的制动缸，其能够可靠地、机械上简单地、无限可变地固定在停车制动位置不动。这种固定不动很容易被释放，以便重新进行驱动操控。此外，这种制动缸是节省空间和成本经济的。
这一目的将用权利要求1和2所述的本发明来达到。
一种简单并特别可靠的无限可变锁定功能是这样来达到，就是采用一个中心螺杆和一个夹紧螺母，该螺母可在螺杆上移动并在一个下端位置抵靠在制动缸的活塞上而使其在停车位置固定不动。夹紧螺母的传动或带有固定的夹紧螺母的螺杆的传动可以用任何能满足需要的方式来达到，例如用电动机或用叶轮和压缩空气驱动装置。由于夹紧螺母的定位只在停车制动压力已经建立起来之后发生，所以只需克服夹紧螺母在螺杆上的摩擦力，因而很小的传动力就足够了。
尽管下面将针对一种活塞式压力缸来描述本发明的锁定作用，但是采用隔板式压力缸在原理上也是可以的。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本发明，各附图中：
图1是本发明的带有固定的螺杆的制动缸的剖视图；
图2是本发明的带有可转动的螺杆的制动缸的剖视图；
图3是夹紧螺母、传动件和中心螺杆的部分剖切立体图；
图4是图1的带有固定的螺杆的制动缸的立体剖视图；
图5是一个采用电动机的传动装置的部分剖切视图，它是通过一个有蜗杆的传动轴进行传动；
图6是一个采用电动机的传动装置的部分剖切视图，它是通过一个传动皮带进行传动；
图7是一个采用构成一体的同轴电动机的传动装置的部分剖切视图；以及
图8是一个带有叶轮的压缩空气驱动装置的部分剖切视图。
具体实施方式
图1的剖视图表示出本发明的带有固定的螺杆6的制动缸1。固定的螺杆6以其上端紧固于制动缸1的缸壳体2。制动缸1还包括一个可移位的活塞3，其借助于密封圈和导环5相对密封于制动缸壳体2。一个复位弹簧15可迫使活塞3达到其上端位置。
在所示的下端位置，或在这一情况中，是在活塞15的停车位置，活塞3和缸壳体2之间的压力空间17有其最大的容积。相反，活塞3下面的辅空间有其最小的容积。
可以通过紧固螺杆14把制动缸1紧固于车辆，例如紧固于圆盘制动器的制动器壳体。
活塞3向下延伸而形成一个空心的活塞管4。其借助于密封圈和导环19相对于制动缸1的法兰20被密封和引导。活塞管4的下端设有一个至圆盘制动器的制动臂(未示)的力界面13。通过力界面13可以用任何满足需要的方式使实际的制动器(未示)动作。换言之，可通过使制动臂靠在摩擦表面，诸如制动器圆盘(未示)上来对制动器衬片施压。
通过一个气口23，可使压缩空气进入或流出制动缸1的压力空间17。
本发明的停车制动功能用凸伸进活塞管4的螺杆6来实现。在螺杆6上，设有可转动的夹紧螺母7，一个叉形的传动件8(见图3和4)可使夹紧螺母7转动。传动件8穿过夹紧螺母7，并且其下端由螺杆6上的销26引导。
传动件8在其上端紧固于传动主轴(Mitnehmerspindel)9。传动主轴9安装成可借助轴承25转动。一个驱动轴10可驱动传动主轴9。为此目的，传动主轴9做成为一个蜗轮，而驱动轴10做成为一个小齿轮或蜗杆。由分隔壁21把驱动空间22气密地隔离于压力空间17。此外，驱动轴10也相对于外界(未示)密封。
图1所示的本发明的制动缸的功能描述如下。
为了接合停车制动器，使压缩空气通过气口23进入压力空间17。结果，活塞3被推向其下端位置，在这一位置上，制动器的制动衬片(未示)被驱动而抵靠在制动器圆盘或制动器鼓上。以这种方式，通过施加可变地可调整的停车制动压力可精确地达到所需要的停车制动力。
为了固定住停车制动器，例如可用电动机(未示)转动驱动轴10，于是传动主轴9转动以及紧固在其上的传动件8也一起转动。结果，被传动件8传动的夹紧螺母7在固定的螺杆6上向下运动到指示的端部位置。接着，活塞3被固定在最后占有的停车制动位置。
至此可将压缩空气从压力空间17排出而不会释放制动器，于是实现了停车制动功能。
为了释放停车制动器，首先再一次先把压缩空气通入压力空间17，直到夹紧螺母7不再受活塞3的力的作用为止。然后，通过转动传动轴10使夹紧螺母7在固定的螺杆6上回到其上端位置，于是，制动缸1又为常用制动做好了准备。
图2表示的制动缸1与图1所示的不同，其不同点在于，图2中的夹紧螺母7不能转动，而是被叉形的导杆18固定而不能转动。可将导杆18紧固于例如一个分隔壁21。与图1不同，在这一情况中，螺杆16是永久地结合于传动主轴9并可借助于传动轴10而转动。通过螺杆16的这一转动，可使不能转动的夹紧螺母7运动到其下端位置或上端位置，这可参照图1。图2所示的停车制动器的工作方式在原理上对应于图1的停车制动器。
图3是夹紧螺母7、传动件8或导杆18、以及中心螺杆6、16的立体图。如上所述，在图1中，用传动件8可使夹紧螺母7转动；或在图2中，夹紧螺母7被导杆18固定而不能转动。借助阴螺纹11，夹紧螺母7与布置在其内的螺杆6、16构成互锁关系。在固定的或可转动的螺杆6、16的下端的销26穿过传动件8或导杆18上的孔34，而用于分别引导或稳定传动件8或导杆18以及螺杆(6、16)。
图4以立体图表示出图1所示的制动缸。与图1中一样，在这一情况中，螺杆6是紧固于缸壳体2(看不见)，以及可通过紧固于传动轮9的传动件8使夹紧螺母7转动。其它有标号的零件对应于图1中的各零件。
图5到8分别表示出可用于叉形传动件8和可转动的螺杆18的几种不同的有利的传动方案。
在图5中，由一个连接在缸壳体2的外表面上的电动机27驱动传动主轴9。这个电动机，通过配备有小齿轮或蜗杆28的驱动轴10，并且该小齿轮或蜗杆28啮合于传动主轴9的对应的轮齿，可使传动主轴转动。根据转动方向，可以用这种方式使停车制动器啮合或释放。由于这种蜗轮传动装置有很大的减速比，所以可采用高速电动机。
参照图6，或者也可以用循环传动带29来进行这种传动，该循环传动带把电动机27和传动主轴9连接起来。为此目的，传动主轴9应做成为一个传动皮带轮。
参照图7，或者可以用布置在缸壳体2里的一个同轴电动机27来驱动可转动的传动件8(见图1)或可转动的螺杆16(见图2)。在这一情况中，电动机27包括配备有磁铁的内部电枢31和外部绕组30。
电枢31连接于传动件8或螺杆16。为了容纳电动机27，使缸壳体2有一个向外突起的部分，这个部分使制动缸1的整个长度有所增加。这一实施例的优点是，可把电动机装在制动缸1内而得到保护。
在图5到7所示的各实施例中，在夹紧螺母7已经达到其下端位置或上端位置时必须切断至电动机27的电流。
这可通过感受电动机27的驱动电流来方便地实现。如果夹紧螺母7的机械阻力使电流超过了一个预定的数值，就可以推定是夹紧螺母7已经到达了其两个端部位置之一，于是就可切断电流。
或者，也可以用安装在例如传动主轴9上的或安装在各传动部件的力流线中的独立的力传感器(未示)来感受机械阻力在两个端部位置的增大。如果不用这种轴向力传感器，则还可用径向力传感器来检测传动扭矩。
作为一种进一步的替换，也可以在经历了预定的时间间隔之后切断驱动电流。以这种方式，可以设计成在该时间内确保夹紧螺母7将在螺杆16上走完整个距离。
参照图8，或者可把传动主轴9构造成一个叶轮32。可以用压缩空气使叶轮32转动，通过气口33通入压缩空气可使其向一个方向转动。为使叶轮向相反的方向转动，可以设置一个与气口33相反的第二气口(看不见)。一个气口作为进气口时另一个气口就用作相应的出气口。可以作为时间的函数来控制压缩空气进入的持续时间。也可以按照上述方式设置力传感器。
这种变形的优点在于，由于无需在外侧设置零件而使制动缸1所要求的空间变得特别小。

Claims (10)

1.一种特别适用于商用车辆的具有停车制动功能的制动缸(1)，该制动缸具有缸壳体(2)、活塞(3)和用于使制动器动作的活塞管(4)，这种制动缸的特征在于有以下结构特点：
a)固定的螺杆(6)，凸伸进所述活塞管(4)内并以其上端紧固于所述缸壳体(2)；
b)夹紧螺母(7)，可在所述固定的螺杆(6)上移动并在下端位置(停车位置)抵靠在所述活塞(3)上；
c)优选的是叉形的可转动的传动件(8)，啮合在所述夹紧螺母(7)内；
d)用于使所述传动件(8)转动的传动装置(9、10)。
2.一种特别适用于商用车辆的具有停车制动功能的制动缸(1)，该制动缸具有缸壳体(2)、活塞(3)和用于使制动器动作的活塞管(4)，这种制动缸的特征在于有以下结构特点：
a)可转动的螺杆(16)，凸伸进所述活塞管(4)内并以其上端紧固于传动主轴(9)；
b)不可转动的夹紧螺母(7)，在所述可转动的螺杆(16)上移动并在下端位置(停车位置)抵靠在所述活塞(3)上；
c)优选的是叉形的固定的导杆(18)，啮合在所述夹紧螺母(7)内；
d)用于使所述可转动的螺杆(16)转动的传动装置(9、10)。
3.如权利要求1或2所述的制动缸，其特征在于，所述传动件(8)或所述可转动的螺杆(16)通过连接于它们的可转动的传动主轴(9)来驱动。
4.如权利要求3所述的制动缸，其特征在于，所述传动主轴(9)是有轮齿的并由外部的电动机(27)通过设有蜗杆(28)的传动轴(10)来驱动。
5.如权利要求3所述的制动缸，其特征在于，所述传动主轴(9)通过循环传动带(29)来驱动，而所述循环传动带由外部的电动机(27)来驱动。
6.如权利要求1或2所述的制动缸，其特征在于，所述可转动的传动件(8)或所述可转动的螺杆(16)由布置在所述缸壳体(2)里的同轴电动机(27)来驱动。
7.如权利要求3所述的制动缸，其特征在于，所述传动主轴(9)构造成叶轮(32)并通过压缩空气来驱动。
8.如权利要求4-6中的一个或多个权利要求所述的制动缸，其特征在于，当机械阻力使电流增大到一电流时所述电动机(27)就被断电。
9.如权利要求4-6中的一个或多个权利要求所述的制动缸，其特征在于，在已经过预定的时间之后所述电动机(27)就被断电。
10.如权利要求4-6中的一个或多个权利要求所述的制动缸，其特征在于，在超过特定的传动力时所述驱动装置(27、32)就被关闭。
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