CN102187112B - 气动制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动制动缸，包括：壳体(19)；在壳体(19)内能移动的活塞(1)，用于将气动压力传递到制动器上，以及在制动衬片磨损时用于自动再调整的装置，所述装置具有一个丝杠(24)、一个调整螺母(25)和一个能与调整螺母(25)相啮合的活塞管(23)。按本发明，由调整螺母(25)施加到活塞管(23)上的扭矩从活塞管(23)直接地引入到与壳体(19)固定地连接的元件(8)上，该活塞(1)松动地装入到所述制动缸(18)中并且与活塞管(23)不固定地连接，所述活塞管(23)通过活塞管齿(15)能与调整螺母(25)的外齿(14)相啮合。

Description

气动制动缸

技术领域

本发明涉及一种气动制动缸。

背景技术

这种制动缸尤其是应用于轨道车辆。在那里它通常用于操作制动钳，并且经由它的帮助使制动衬片被压到制动盘上。在此，活塞冲程应该与制动衬片的磨损无关地总是大致一样大小的。为此，通常设有再调整装置，其具有一个在活塞管内引导的丝杠和一个调整螺母。通过弹簧施加一个轴向力到丝杠上，该力试图把丝杠从再调整装置中拉出。因为丝杠和调整螺母通过非自锁的螺纹彼此相连，所以扭矩通过弹力作用到调整螺母上。

在正常制动过程时，此时调整螺母这样锁定，以致仅允许在制动缸的中央纵轴方向上与丝杠一起的线性运动，而不允许旋转运动。只有当制动衬片出现一定的磨损时在再调整过程中，才允许调整螺母进行旋转。为了在引入制动过程时控制调整螺母的旋转运动，使用所谓的控制套管，其可滑动地设置在丝杠上的活塞管内。该扭矩从控制套管通过装活塞管的开口的狭槽中引导的模制成型的锁定臂传递到活塞管上。相反地，在制动过程时调整螺母的扭矩直接传递到活塞管上。

该活塞管与活塞固定地相连，以便其上的扭矩传递到活塞上。通过导向销，该扭矩可引入到壳体内，此导向销设置在活塞上且与在壳体内相应的导轨相匹配。在活塞和活塞管之间的传递力的连接装置导致花费大的和昂贵的构件，所述构件难以安装。在检修气动制动缸时拆卸、安装和待更换的构件的费用也相对要贵。

在另一个已知的制动缸中，控制套管的锁定臂支撑在用螺栓连接到制动缸的缸盖内的止动环上。在这里，作用在调整螺母上的扭矩不仅在静止位置上，而且在制动过程中也通过锁定臂传递到制动缸的壳体内，因为活塞管也通过开口的狭槽支撑在锁定臂上。因此，控制套管和模制成型的锁定臂必须非常坚固和稳定地构成。

在两个已知的制动缸中，再调整装置由于在控制套管上模制成型的锁定臂不预先组装为一个单元。

发明内容

本发明的目的是，构造一种气动制动缸，以便能够降低构件的成本，并且不仅在生产时而且在检修制动缸时的安装也能够是成本低廉的。

按本发明该目的可通过具有如下特征的气动制动缸解决，该气动制动缸包括：壳体；在壳体内能移动的活塞，用于将气动压力传递到制动器上，以及在制动衬片磨损时用于自动再调整的装置，所述装置具有一个丝杠、一个调整螺母和一个能与调整螺母相啮合的活塞管，其特征在于，由调整螺母施加到活塞管上的扭矩从活塞管直接地引入到与壳体固定地连接的元件上，该活塞松动地装入到所述制动缸中并且与活塞管不固定地连接，所述活塞管通过活塞管齿能与调整螺母的外齿相啮合。

通过把从调整螺母施加到活塞管上的扭矩从活塞管直接地引导到与壳体固定相连的元件上，不必装入特别坚固的控制套管。此外，既不需要使用用螺栓连接到壳体的缸盖内的止动环，也不需要使用在活塞上设置的且与壳体内相应的导轨相匹配的导向销。该再调整装置可预先组装为一个单元，因为该控制套管可以不带锁定臂地安装。

有利的是，所述与壳体固定相连的元件构成为滑块。通常情况下，足够的是，设置两个这样的滑块并且与壳体用螺栓固定连接。在制动过程中，该连接确保扭矩从活塞管上直接地安全地引入到壳体中。

因为该活塞管必须是轴向滑动式地支承在壳体内，在与壳体固定相连的滑块和活塞管之间的连接装置必须也是相应地构成。出于该目的，滑块在活塞管的长孔内滑动。在使用现有技术下已知的带有模制成型的锁定臂的控制套管时，通过该控制套管，扭矩从活塞管传递到壳体内，为了能够根本性地安装控制套管，在活塞管内的开口的纵向狭槽是必需的。可以往上和往下关闭的长孔确保明显更高的稳定性和变形安全性。

为了把扭矩从活塞管传递到壳体中，不再需要使用活塞和设置在其上的导向销。因此，可完全省去在活塞和活塞管之间的连接装置。因此，该活塞松动地装入到制动缸中且无需与活塞管固定相连。

因为按本发明扭矩直接从活塞管传递到与壳体用螺栓连接的滑块上，所以没有扭矩必须通过活塞传递。接着，活塞所接纳的力限制为在轴向方向的压力。因此该活塞可制成为价格便宜的深冲件。所需的稳定性用由钢制成的深冲件实现。

以有利的方式，密封圈硫化固结在活塞的边缘上。与借助在其中硫化固结的钢圈而固定在活塞上的密封圈不同，不仅在生产制动缸时，而且也在检修制动缸时的安装大大地简化，通过这样可降低安装成本。在检修制动缸时可以简单的方式更换整个活塞。

有利的是，该调整螺母在其端面上具有斜的外齿。通过这样确保大的啮合面。外齿的倾斜位置也同时实现定心。

在制动过程中，必须把作用在调整螺母上的扭矩引入到活塞管内。出于该目的，该活塞管具有活塞管齿，其可与调整螺母的外齿相啮合。活塞管齿构成为斜的内齿，以便活塞管齿完全地啮合到调整螺母的齿上。

在活塞管内还设有控制套管。在启动制动过程时，通过该控制套管，作用在调整螺母上的扭矩可引入到壳体内。

出于该目的，滑块的自由端嵌入到控制套管的滑动通道内。以此方式不需要模制成型的锁定臂。该滑块实现不仅把活塞管的扭矩而且把控制套管的扭矩引入壳体的功能。在此，它穿过设置在活塞管上的长孔且以这种方式同时与活塞管和控制套管相连。

控制套管的滑动通道的尺寸这样确定，即：该滑动通道用作为滑块的止动装置并且限制所述控制套管的轴向运动。对此，控制套管的所允许的滑动距离与制动衬片到制动圆盘的距离加上制动缸和制动衬片间的传递制动力的部件的弹性形变相等。

有利的是，控制套管制成为复合部件，所述复合部件具有由塑料制成的滑动套管和浇注的由金属制成的离合器环。该滑动通道设置在滑动套管内。基于稳定性的原因，使用塑料是足够的，因为在控制套管上没有构成锁定臂，所述锁定臂必须把扭矩从活塞管传递到壳体上。相对于至今普遍使用的金属型铸件，因此可降低控制套管的生产成本。金属的离合器环例如可制成为钢挤压件。使用塑料用于滑动套管同样被证明是成本低廉的。气动制动缸的重量也可通过使用该控制套管而降低。

该离合器环在其自由端上具有斜的内齿，其可与调整螺母的外齿相啮合。离合器环制成为钢挤压件，使得成本低廉地制造非常精细的和精确的齿的生产成为可能。在接纳经由调整螺母通过内齿施设的扭矩时，该滑动套管的塑料大大地减震。由此，尽管精细度高，齿的磨损相对于由金属型铸件制成的控制套管要低。在控制套管的斜的内齿啮合到调整螺母的斜的外齿上时也再次形成对中的作用，其确保两个齿尽可能整面地啮合。

附图说明

本发明的其他细节和优点由根据附图详细描述的实施例给出。其中：

图1为按本发明气动制动缸的剖视图；

图2和3为图1示出的制动缸的详细视图；

图4为具有装入滑块的封闭的活塞管的视图；

图5为图4的活塞管、调整螺母和活塞回压弹簧的剖面视图；

图6为图4的剖面图。

具体实施方式

制动钳的固定装置21一方面位于轭部20上，另一方面位于壳体19上，壳体由缸体19a和盖19b组装而成。为了操作制动器，在这里没有示出的制动钳必须彼此分离地挤压，这意味着轭部20和壳体19之间的距离必须扩大。

在壳体19内设置有活塞1。通过活塞1和壳体19的缸体19a形成压力室17。在该示图中看不到压缩空气接头(通过所述压缩空气接头把压缩空气输送给压力室17)。活塞1操作活塞管23。然而该活塞1不是与活塞管23固定连接，而是松动地装入到制动缸内。活塞管23的操作仅通过环形的、圆锥形构成的贴靠面实现，借助所述贴靠面，活塞1朝向与活塞管23螺栓连接的弹簧盘11挤压。

在活塞管23内设置有长孔27(参见图6)，滑块8延伸通过所述长孔，所述滑块与壳体19螺栓连接。通过这种措施阻止活塞管23相对壳体19旋转，而允许活塞管23的纵向移动。在纵向移动时，活塞管23通过环形的滑动带16支撑在壳体19的内壁上。活塞1和活塞管23通过支撑在壳体19的盖19a和活塞管23的弹簧盘11上的活塞回压弹簧12保持在其初始位置中。

丝杠24位于活塞管23内。通过调整螺母25把该丝杠24控制在其位置上。调整螺母25和丝杠24通过非自锁的螺纹彼此相连，以便力沿丝杠24的纵轴方向将扭矩施加到调整螺母25上。该力由圆锥形弹簧28施加到丝杠24上，该圆锥形弹簧支撑在轭部20和活塞管23上。该圆锥形弹簧28因此施加试图将丝杠24从活塞管23拉出的力。

在活塞管23内设置有控制套管3。该控制套管3构成为复合部件，其中，离合器环(Kupplungsring)6(参见图5)与滑动套管4相连。该离合器环6构成为钢挤压件。离合器环6的自由端侧设有斜的内齿7。在滑动套管4内制出两个相对置的滑动通道5。滑块8嵌入到这些滑动通道5内。滑块8的宽度与滑动通道5的宽度精确匹配，以便在固定滑块8的情况下控制套管3不可能进行旋转运动。为了能够固定滑块8，设置有用于接纳螺栓的固定孔9(参见图4)。滑动通道5的纵向长度的尺寸这样确定，即：在滑块8嵌入时保留调节行程10(参见图6)。调节行程10的意义进一步在下面制动缸的功能描述中详细阐述。

该调整螺母25在其倾斜的端侧上具有外齿14(特别是参见图2和3，其放大了在图1中用A标识的部分，并以不同的工作状态示出)。在制动器的松开位置上，控制套管3的内齿7与调整螺母25的外齿14相啮合。该控制套管3通过与壳体19螺栓连接的滑块8被阻止旋转。通过控制套管3的内齿7与调整螺母25的外齿14相啮合同样阻止控制套管的旋转。控制套管3通过闭锁弹簧13预张紧，该闭锁弹簧支撑在控制套管3和活塞管23上。借助盘形弹簧26，与丝杠24相连的齿环挤压到轭部20的齿上，以便阻止丝杠24相对于轭部20的旋转。

图4和6示出了预先组装的再调整单元。重要的是，该再调整单元由活塞管23、调整螺母25、控制套管3和闭锁弹簧13组成。同样也示出的松动地装入的滑块8不属于该预先组装的再调整单元，而是在再调整单元安装后才装入到制动缸内。

在开口的壳体19上，整套预先组装的再调整单元装入到缸盖19b内。当再调整单元处于正确的位置时，滑块8才通过活塞管23的长孔27装入到控制套管3的滑动通道5内并且借助螺栓固定在缸盖19b上。现在该活塞回压弹簧8可通过导轨在缸盖19b上滑动，用螺栓连接弹簧板11与活塞管23，装入活塞1并且套装气缸19a。紧接着用螺栓把带有丝杠24和轭部20的组件连接到再调整单元中并且把已经安装在轭部20上的波纹管29固定到缸盖19b上。

以下描述了制动缸18的功能：

通过在压力室17内增加气动压力，活塞1向左挤压。对此，该活塞操作活塞管23，且同样地克服活塞回压弹簧12的力将活塞管向左挤压。通过闭锁弹簧13预张紧的控制套管3以其内齿7挤压到调整螺母25的外齿14上，且与活塞管23、丝杠24、调整螺母25和轭部20也一起向左运动。而活塞管齿15并没有与调整螺母25的外齿14相啮合。该状态在图2中示出。在这个状态下，由丝杠24施加一个扭矩到调整螺母25上。该扭矩传递到控制套管3上并且从那里经由滑块8传递到壳体19上。

在控制套管3向左侧滑动到使滑块8和滑动通道的边界之间的调节行程10闭合的时刻，在这里未示出的制动衬片与制动盘接触。从该时刻起，通过轭部20形成反压力。因为现在调节行程10已经闭合，所以控制套管3不再参与活塞管23的进一步运动。

现在活塞管23克服圆锥形弹簧28的力进一步向左移动一个微小的量，而轭部20、丝杠24和调整螺母25保持在相同的位置上。通过活塞管23相对调整螺母25的移动，调整螺母25的外齿14与控制套管3的内齿7脱离啮合。然而同时外齿14与活塞管齿15相啮合。

在压力室17内进一步形成压力时，制动衬片向制动圆盘挤压，其中，活塞管23以较大的力向调整螺母25挤压。通过在其中一侧的活塞1和活塞管23彼此相反取向的力以及在另一侧的轭部20、丝杠24和调整螺母25的彼此相反取向的力，扭矩施加到调整螺母25上。所述扭矩通过活塞管齿15接纳且传递到活塞管23上。扭矩从活塞管23中的长孔27传递到滑块8上。该扭矩通过滑块8传递到壳体19上。壳体19通过固定装置21与制动钳这样相连，以便在这里该扭矩最终被承受。活塞管23、调整螺母25和控制套管3的这种状态在图3中示出。

在制动器松开时，活塞管齿15也再次从调整螺母25的外齿14松开。同时调整螺母25的外齿14再次与控制套管3的内齿7相啮合。

在通常的制动过程中也不允许调整螺母25转动，如果由于制动衬片和/或制动圆盘磨损需要再调整时，调整螺母25必须能够转动。如果制动衬片出现一定的磨损，制动衬片和制动圆盘之间的间隙也增大。于是需要有更大的活塞冲程，以便使制动衬片再次贴靠在制动圆盘上。

制动过程的启动如在通常的制动中那样实现。活塞1、活塞管23和控制套管3共同向左运动。该控制套管3参与该运动，直到调节行程10闭合。现在控制套管3的内齿7与调整螺母25的外齿14脱离联接。然而与通常的制动过程不同，现在不会形成反压力，因为制动衬片还没有贴靠在制动圆盘上。于是，活塞管齿15还没有联接至调整螺母25的外齿14上。力通过圆锥形弹簧28施加到轭部20和丝杠24上，该力试图将丝杠24向左从活塞管23拉出。在此，扭矩作用到调整螺母25上。因为调整螺母25的外齿14在该状态下既不与控制套管3的内齿7联接，也不与活塞管齿15联接，调整螺母25顺从于该扭矩并在丝杠24上旋转。通过调整螺母25的旋转，该丝杠24可相对于调整螺母25向左拉出。

调整螺母25的旋转如此长时间地保持，直到制动衬片贴靠到制动圆盘上。在这个时刻再次形成反压力，其引起活塞管齿15与调整螺母25的外齿14的联接。作用到调整螺母25上的扭矩现在又经由活塞管23直接引入到与壳体19固定连接的滑块8上。因此，再调整过程结束，且其他的制动过程重新无需再调整地进行，直到重新出现制动衬片的规定的磨损。

如果不再可能进行再调整，则必须更换制动衬片。在此，制动缸18也必须再次调回到其初始状态。为此，设置复位六角22，且丝杠24再次完全地旋转进入活塞管23内。在安装新的制动衬片后，在第一次制动过程中再次进行再调整，以便在此也自动正确地调整在制动衬片和制动圆盘之间预规定的距离。

附图标记列表：

1    活塞

2    密封圈

3    控制套管

4    滑动套管

5    滑动通道

6    离合器环

7    内齿

8    滑块

9    固定孔

10   调节行程

11   弹簧板

12   活塞回压弹簧

13   闭锁弹簧

14   调整螺母的外齿

15   活塞管齿

16   滑动带

17   压缩室

18   制动缸

19   壳体

19a  缸体

19b  缸盖

20   轭部

21   制动钳固定装置

22   复位六角

23   活塞管

24   丝杠

25   调整螺母

26   盘形弹簧

27   长孔

28   圆锥形弹簧

29   波纹管

Claims (11)

1.气动的制动缸，包括：

壳体(19)；

在壳体(19)内能移动的活塞(1)，用于将气动压力传递到制动器上，以及

在制动衬片磨损时用于自动再调整的装置，所述装置具有一个丝杠(24)、一个调整螺母(25)和一个能与该调整螺母(25)相啮合的活塞管(23)，

其特征在于，只有当制动衬片出现一定的磨损时在再调整过程中，才允许调整螺母进行旋转，由调整螺母(25)施加到活塞管(23)上的扭矩从活塞管(23)直接地引入到与壳体(19)固定地连接的元件(8)上，该活塞(1)松动地装入到所述制动缸(18)中并且与活塞管(23)不固定地连接，所述活塞管(23)通过活塞管齿(15)能与调整螺母(25)的外齿(14)相啮合。

2.根据权利要求1所述的气动的制动缸，其特征在于，所述与壳体(19)固定地连接的元件构造为滑块(8)。

3.根据权利要求2所述的气动的制动缸，其特征在于，滑块(8)在活塞管(23)的长孔(27)内滑动。

4.根据权利要求1所述的气动的制动缸，其特征在于，所述活塞(1)作为深冲件由钢制成。

5.根据权利要求4所述的气动的制动缸，其特征在于，密封圈(2)硫化固结到活塞(1)的边缘上。

6.根据权利要求1所述的气动的制动缸，其特征在于，所述调整螺母(25)在其端面上具有斜的外齿(14)。

7.根据权利要求3所述的气动的制动缸，其特征在于，在活塞管(23)内设置控制套管(3)。

8.根据权利要求7所述的气动的制动缸，其特征在于，所述滑块(8)的自由端嵌入到控制套管(3)的滑动通道(5)内。

9.根据权利要求8所述的气动的制动缸，其特征在于，滑动通道(5)的尺寸这样地确定，即：所述滑动通道用作为滑块(8)的止挡并且限制所述控制套管(3)的轴向运动。

10.根据权利要求7所述的气动的制动缸，其特征在于，控制套管(3)制成为复合部件，所述复合部件具有由塑料制成的滑动套管(4)和浇注的由金属制成的离合器环(6)。

11.根据权利要求10所述的气动的制动缸，其特征在于，所述离合器环(6)在其自由的端上具有斜的内齿(7)，所述内齿能与调整螺母(25)的外齿(14)啮合。