CN103946084A - 驻车活塞与apr杆的直接连接 - Google Patents

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Abstract

一种制动驱动器，包括多个驱动器壳体部分，部分地限定驻车制动释放驱动腔室，并且保持在相邻驱动器壳体部分之间的隔膜密封件，和设置在隔膜密封件和一个壳体部分之间以对抗驻车制动释放驱动腔室的扩张的弹性元件。当驻车制动释放驱动腔室被卸压时，推杆通过驻车制动释放驱动腔室延伸并执行制动驱动。当流体压力从驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到驻车制动释放驱动腔室时，推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出，并且活塞作为用于弹性元件的支座，该活塞固定到推杆和隔膜密封件，并且能够与推杆和隔膜密封件一起移动。

Description

驻车活塞与APR杆的直接连接
相关申请的交互引用
本发明针对2010年3月12日提交的、名称为“用于利用夹子和垫圈组装中心孔驻车隔膜和适配推杆的非螺纹方法”的美国专利申请号12/723，337进行交互引用。
技术领域
本发明涉及一种制动驱动器，其具有用于行车制动驱动的可变容积腔室，设置用于驻车或紧急制动驱动的弹簧，和驻车或紧急制动释放驱动(de-actuation)腔室操作的流体。
背景技术
Bowyer(鲍耶)的美国专利5,105,727涉及一种制动驱动机构，其中锁定(caging)杆或工具通过压力板。驱动器推杆被按压适配到压力板的管状部分以抵抗管状部分的扩张部分来压缩隔膜开口的边缘。
Pierce(皮尔斯)的美国专利5,377,579公开了一种弹簧式制动驱动器，其中压力板的圆柱部分具有内壁，该内壁的尺寸和形状适于以按压适配的接合方式接受驱动杆的端部。
Plantan(普兰坦)的美国专利5,507,217公开了一种内部密封隔膜胎圈(bead)，其被夹在一对隔膜板之间并且通过螺栓固定至推杆以往复移动。
Stojic(斯托季奇)的美国专利6,164,187涉及一种弹簧式制动驱动器，其锁定杆通过压力板进入中空的驱动杆。驱动杆和压力板的导杆(stem)被按压适配在一起形成为整体单元。
Plantan(普兰坦)的美国专利6,360,649涉及一种弹簧式制动驱动器，其具有锁定螺栓组件，该锁定螺栓组件的第一部分螺纹连接到螺母并固定在弹簧式制动驱动器壳体的杯形部分。
Bendix(本迪克斯)服务数据出版物SD-02-4500提供了关于具有背负式(piggyback)腔室的弹簧式制动驱动器的一般维护和服务指南。
根据本发明的一个实施例的制动驱动器包括多个驱动器壳体部分，部分地限定驻车制动释放驱动腔室，并且保持在相邻驱动器壳体部分之间的隔膜密封件，和设置在隔膜密封件和一个壳体部分之间，以对抗驻车制动释放驱动腔室的扩张的弹性元件。当驻车制动释放驱动腔室被卸压时，通过驻车制动释放驱动腔室延伸的推杆是可操作的，以执行制动驱动。分别地，在流体压力从驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到驻车制动释放驱动腔室时，推杆伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。活塞作为用于弹性元件的支座，该活塞固定到推杆和隔膜密封件，并且能够与推杆和隔膜密封件一起移动。为了驱使隔膜密封件的中心部分与推杆和活塞一起移动，夹紧布置被使用以将隔膜密封件中心部分轴向地夹紧在推杆的端部和活塞的表面之间。
在一个优选构造中，夹紧布置包括：接收在孔中的螺钉或者螺栓，该孔在推杆内轴向延伸；和垫圈，该垫圈压靠在隔膜密封件的中心部分。当螺钉或螺栓紧固在孔中时，垫圈缩回至活塞中的匹配凹部。
本发明的优点包括减少成本并简化驱动器的组装。其他优点可能包括改进弹簧的耐用性和简化手动驻车弹簧锁定。关于驻车活塞由于横向驻车弹簧负载而相对于圆锥垫圈和驻车隔膜密封件布置移动的技术问题也被解决。
所公开的简化的设计使驻车隔膜密封件与适配推杆稳固连接，省去了装配按压，并减轻了驻车弹簧横向负载影响。由于本布置中使用的中心螺栓将驻车活塞预加载在适配推杆，从而密封了驻车隔膜和圆锥垫圈并且固定了用于适配推杆的圆锥垫圈，因此省去了现有设计中需要的驻车推杆复位弹簧和适合的圆锥垫圈。通过驻车活塞和推杆的刚性连接，活塞相对于隔膜密封件的枢轴转动被阻止。
通过驻车活塞板，中心螺栓被插入适配推杆的螺纹孔中，该驻车活塞板可以包括凹槽，以改善对隔膜密封件的夹持。该隔膜与推杆和活塞一起移动，这样能同时改善密封性和减少制造步骤。很少的横向负载被导入驻车活塞，因此行车时活塞保持居中。既不需要用于对隔膜密封件施加额外的密封力的夹子，也不需要将质量移向腔室的后方的整体释放螺栓。
附图说明
图1是根据本发明构造的制动驱动器的横截面图；
图2是图1所示的整个制动驱动器所使用的驻车活塞的端面视图。
具体实施方式
本发明与之前提到的Stojic的美国专利6,164,187的主题内容在制动驱动器布置上共同使用一些特征。Stojic(’187)专利作为非必须主题内容而被结合在本文中。
图示的制动驱动器10具有行车制动驱动腔室12和驻车或紧急制动释放驱动腔室14，并且包括铸造金属或者金属合金(优选地)的第一壳体部分16、第二壳体部分(未显示)和第三壳体部分18，行车制动驱动腔室12在第二壳体部分中扩张或收缩，第三壳体部分18放置在第一壳体部分16的与第二壳体部分相对的一侧。以传统方式，向行车制动驱动腔室12供应流体对该腔室加压并对抗由行车制动复位弹簧20施加的力，该行车制动复位弹簧20作用在用于行车制动隔膜密封件24的力或压力分配元件22上，该行车制动隔膜密封件24部分地限定行车制动驱动腔室12。由于第二壳体部分离连接有驱动器10的车辆制动器最近，因此其可简称为“前”壳体部分，而第三壳体部分18离车辆制动器最远，因此其可简称为“后”壳体部分。因而，第一壳体部分16称为“中间”壳体部分，在图1中，“前”是指朝向右侧的方向，后是指朝向左侧的方向。因此，行车制动驱动腔室12的扩张和收缩导致压力分配元件22和与元件22相关联的制动驱动器杆23的向前和向后移动，用于行车制动操作与释放。
制动驱动器10的操作元件包括驻车或紧急制动驱动器弹簧26，其一端抵接由增强板28形成的第一驱动器弹簧座，该增强板28布置在第三壳体部分18内并且围绕中心壳体部分开口30。驻车或紧急制动驱动器弹簧26的相对侧放置在第二驱动器弹簧座上，该第二驱动器弹簧座由驻车活塞32的后向侧限定。驻车制动隔膜密封件34接合在驻车活塞32的前向侧，并且部分地限定驻车或紧急制动释放驱动腔室14。
密封件布置(arrangement)36与第一壳体部分16的径向延伸壁38配合。如图所示，密封件布置36包括O形环40，该O形环40通过止动环42压靠台肩44。O形环40绕着壁38中的中心孔圆周地延伸，以使密封件布置36与通过中心孔可移动的适配推杆46的外表面配合，以将行车制动驱动腔室12与驻车或紧急制动释放驱动腔室14流体密封地分离。当从驻车或紧急制动释放驱动腔室14释放流体时，通过壁38的中心孔的适配推杆46将发生移动，这将在下文描述。当从驻车或紧急制动释放驱动腔室14释放流体时，环或板48作为力或压力分配元件，用于行车制动隔膜密封件24。环或板48通过螺钉50或者其他固定件固定在适配推杆46的前端。这里需要理解的是，驻车或紧急制动驱动器弹簧26可以是如图所示的螺旋弹簧，也可以是提供驻车制动驱动器所需要的能量存储和复位功能的其他类型的弹性元件，比如多螺旋弹簧、板簧、悬臂弹簧、弹性块，或可充高压气囊。
驻车制动隔膜密封件34的径向外圆周52限定夹在中间和后壳体部分16、18的相邻端或部分之间的外边缘，同时驻车制动隔膜密封件34的径向内边缘54以下文描述的方式保留在适配推杆46的端部。因此，制动释放驱动腔室14被限定在由第一壳体部分16、驻车制动隔膜密封件34、圆锥垫圈56、可选择的中心O形环密封件58、密封件布置36和适配推杆46限定的容积内。
如图1所示，制动释放驱动腔室14处于操作状态，驻车活塞32处于完全缩回位置。当通过供应口(未显示)向腔室14供应了足够的气动压力以克服由驻车或紧急制动驱动器弹簧26产生的弹力时，到达该位置。与制动释放驱动腔室14相对，第三壳体部分18通过第三壳体部分中的开口而通向大气。
行车制动隔膜密封件24的外圆周(未显示)可以被附接在中间壳体部分16和前壳体部分的相邻端部之间，其附接方式与密封件34的外圆周52被附接在中间和后壳体部分16、18的相邻端部的附接方式相似。制动驱动器推杆23与压力分配元件22的中心区域抵靠、相连接，和/或一起形成。
通过如图1所示构造的行车制动驱动腔室12，当车辆行驶，驻车或紧急制动释放驱动腔室14被加压时，分别通过合适的供应线向行车制动驱动腔室12提供空气和从行车制动驱动腔室12排出空气，能够影响车辆行车制动器的驱动和释放。腔室12的增加加压导致在元件22上施加力，这样克服复位弹簧20施加的力，从而使制动驱动器推杆23在制动施加方向上移动，即在图1中向右运动。当然，腔室12的减少加压允许杆23和元件22在相反的行车制动释放方向上移动，即在图1中向左移动。
当制动流体供应系统发生故障，或当车辆不再行驶时，驻车或紧急制动释放驱动腔室14被卸压。腔室14中的压力损失允许驻车或紧急制动驱动器弹簧26伸展，因此使驻车活塞32朝向第二壳体部分移动，即朝向驱动器10的前方移动。驻车活塞32座设在驻车制动隔膜密封件34上，驻车制动隔膜密封件34反过来座设在圆锥垫圈56上，圆锥垫圈56通过台肩60保持在适配推杆46上的位置。由于驻车或紧急制动驱动器弹簧26比复位弹簧20更有力，比如其力常数(force constant)大于复位弹簧20的力常数，推杆46通过密封件布置36的壁38中的孔在图1中向右移动，并且反过来，使元件22和制动驱动器推杆23在制动施加方向上移动。当流体供应系统修复或车辆再次行驶时，再次对腔室14的增压使推杆46在相反方向上移动，压缩弹簧26并且停止驻车或紧急制动施加。在正常车辆操作期间，驻车或紧急制动驱动器弹簧26保持压缩状态，行车制动施加和释放通过行车制动驱动腔室12的流体压力的增压或卸压被执行。
传统的锁定螺栓(未显示)连同螺纹螺母(未显示)一起使用，以当腔室14被卸压时，在行车或其他情形期间将手动驻车或紧急制动驱动器弹簧26保持在压缩状态下。下面将讨论本发明在锁定操作期间提供的优势。
驻车活塞32包括盘状外圆周部分62、直立中心部分64、近似圆锥的中间部分66，中间部分66设置在外部分和中心部分62，64之间。驻车活塞32设置有几个通道，包括中心部分64中的轴向通道68。轴向通道68与制动驱动器10的纵轴70对准，从图2所示，轴向通道68的截面呈矩形(oblong)。轴向通道68通向大致扇形开口72，扇形开口72在中心部分64内横向地延伸。当驻车或紧急制动驱动器弹簧26被机械地压缩并失效时，扇形开口72的壁与驻车弹簧锁定螺栓的T形端或其他释放工具(未显示)配合。
除提到通道68外，图2还展示了驻车活塞32的外圆周部分62、直立中心部分64、中间部分66。图2还显示了弹簧端螺旋定位突起35，在中心部分和中间部分64，66之间延伸并与两者一起形成的增强肋37，和用于支撑增强板28的可选择的支承突起39。
中心螺栓74用来将驻车活塞32、驻车制动隔膜密封件34的内部中心部分、圆锥垫圈56和适配推杆46稳固地连接在一起。为了连接上述元件，螺栓74的螺纹柄通过对准的驻车活塞32中的中心孔、隔膜密封件34和垫圈56，并进入轴向延伸的螺纹孔76以进入适配推杆46。圆锥垫圈56通过之前提到的台肩60固定在相对于适配推杆46的位置。因此，当螺栓螺纹连接在孔76中并且被拧紧时，圆锥垫圈56收缩进形成在驻车活塞32中的匹配凹部78，以抵抗凹部78的表面夹紧隔膜密封件34的内部中心部分。因而，包括垫圈56、台肩60、螺栓74和孔76的整个夹紧布置运转以迫使中心隔膜密封件部分与推杆46和活塞32一起移动。合适的工具可以被插入通过中心开口30并通过轴向通道68以旋转螺栓74；在如图所示的特殊布置中，六角形凹部80设置在螺栓74的头部，以接收对应构造的通用扳手。在驻车活塞32、驻车制动隔膜密封件34的内部分、圆锥垫圈56和适配推杆46通过螺栓74稳固地连接后，防尘塞82可以放置在整个中心壳体部分开口30处以防止污染第三壳体部分18内的空间。驻车活塞32的前向侧包括凹槽以改善对隔膜密封件34的夹持。可接收在开口30内的夹子84，将防尘塞82与第三壳体部分18相互连接的铆钉86，或者上述铆钉和上述夹子都用来将防尘塞固定在整个开口30上的位置。整个制动驱动器10可以通过形成有或连接到第一壳体部分16的连接元件88固定在车辆上。
以这种方式，提供了简化的弹簧式制动驱动器布置，其消除了驻车推杆复位弹簧的需求，提供了驻车活塞32与适配推杆46的坚固连接，并且消除了将圆锥垫圈按压适配在推杆46上的需求。中心螺栓74将驻车活塞32预加载到适配推杆46，将驻车制动隔膜密封件34密封在圆锥垫圈56上，并且将圆锥垫圈56固定到推杆46。由于这种装配方式仅仅依靠用来连接的中心螺栓74的扭矩，现有布置中用于装配所需要的两次装配按压能够通过单个装配螺栓扭矩位置替代。减少劳动和车间装配工作将减少成本。
固定在适配推杆46的驻车活塞32的另一个优势是分散施加在第三壳体部分18上的负载。在驻车或紧急制动驱动器弹簧26通过向驻车或紧急制动释放驱动腔室14供应的大约70-75psi的空气而被完全压缩之后，当在铸造金属或金属合金或冲压的第一壳体部分16的径向延伸壁38上环或板48被拉动时，一般施加在第三壳体部分18上的较高空气压力(一般为120psi)的额外负载能够被环或板48分担，环或板48固定在适配推杆46的前端。这样将减少疲劳负载并且可能省去增强板28。通过向推杆46和活塞32的组合提供空气压力帮助获得的力的平衡可以使得比如弹簧制动壳体部分18上的力减少大致30％。
由于螺栓74和适配推杆46中的螺纹孔76的相互连接，当驻车或紧急制动驱动器弹簧26被手动地锁定时，适配推杆46与驻车活塞32一起被驻车弹簧锁定螺栓或其他释放工具的T形端拉回零行程位置。相反地，在美国专利申请号12/723,337的主题内容所形成的布置中，适配推杆在这个过程中不会完全收缩，这可能推杆的极大部分在区域内的行车部分连接之前，在运输和存储期间暴露在灰尘和污染之中。
由于本发明的驻车活塞32刚性地与适配推杆46连接，因此消除了活塞32相对于驻车制动隔膜密封件34的实质上所有的枢轴转动。在行车时任意动力弹簧会将一些横向负载导入到相关连的活塞和弹簧壳体。这些负载将引起活塞绕着隔膜接口(diaphragminterface)枢轴转动，这样会导致隔膜接口磨损。这种枢轴转动也会增加在锁定时活塞相对于弹簧壳体的不对准程度(misalignment)，这样导致在手动驻车弹簧锁定操作期间弹簧压力增加并驻停活塞的不对准程度增加。这种不对准程度反过来使更难插入用于手动锁定的驻车弹簧锁定螺栓。
同样需要认识到，壳体部分16，18和与之关联的元件构成安全的制动布置，利用行车制动隔膜密封件24和隔膜密封件的前面的其他元件形成的分离的行车制动布置，该制动布置能够被连接或改进。
上述公开仅是阐述本发明但并不是对本发明进行限定。由于本领域的技术人员可以结合本发明的主旨和内容对公开的实施例进行其他修改，因此本发明应该理解为包括所有的后附权利要求书的范围及其等同物。

Claims (20)

1.一种制动驱动器，其特征在于，包括：
多个驱动器壳体部分；
隔膜密封件，所述隔膜密封件部分地限定驻车制动释放驱动腔室，并且保持在所述多个驱动器壳体部分中的相邻壳体部分之间；
弹性元件，所述弹性元件设置在所述隔膜密封件和一个壳体部分之间，以对抗所述驻车制动释放驱动腔室的扩张；
推杆，所述推杆是可操作的，以在所述驻车制动释放驱动腔室被卸压时执行制动驱动，所述推杆延伸通过所述驻车制动释放驱动腔室；
活塞，所述活塞固定到所述推杆和所述隔膜密封件，并且能够与所述推杆和所述隔膜密封件一起移动，并作为用于所述弹性元件的支座；和
夹紧布置，通过所述夹紧布置，所述隔膜密封件的中心部分被轴向地夹紧在所述推杆的端部和所述活塞的表面之间，从而被驱使与所述推杆和所述活塞一起移动。
2.如权利要求1所述的制动驱动器，其特征在于，所述夹紧布置包括接收在孔中的螺钉或螺栓。
3.如权利要求2所述的制动驱动器，其特征在于，所述孔在所述推杆内轴向延伸。
4.如权利要求2所述的制动驱动器，其特征在于，所述夹紧布置进一步包括压靠所述隔膜密封件的所述中心部分的垫圈。
5.如权利要求4所述的制动驱动器，其特征在于，当所述螺钉或螺栓紧固在所述孔中时，所述垫圈缩回至所述活塞中的匹配凹部。
6.如权利要求1所述的制动驱动器，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
7.如权利要求1所述的制动驱动器，其特征在于，所述夹紧布置包括压靠所述隔膜密封件的所述中心部分的垫圈。
8.如权利要求7所述的制动驱动器，其特征在于，当所述螺钉或螺栓紧固在所述孔中时，所述垫圈缩回至所述活塞中的匹配凹部。
9.如权利要求2所述的制动驱动器，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
10.如权利要求4所述的制动驱动器，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
11.一种与行车制动布置一起用作制动驱动器的安全制动布置，其特征在于，所述安全制动布置包括：
多个驱动器壳体部分；
隔膜密封件，所述隔膜密封件部分地限定驻车制动释放驱动腔室，并且保持在所述多个驱动器壳体部分中的相邻壳体部分之间；
弹性元件，所述弹性元件设置在所述隔膜密封件和一个壳体部分之间，以对抗所述驻车制动释放驱动腔室的扩张；
推杆，所述推杆是可操作的，以当所述驻车制动释放驱动腔室被卸压时执行制动驱动，所述推杆延伸通过所述驻车制动释放驱动腔室；
活塞，所述活塞固定到所述推杆和所述隔膜密封件，并且能够与所述推杆和所述隔膜密封件一起移动，并作为用于所述弹性元件的支座；和
夹紧布置，通过所述夹紧布置，所述隔膜密封件的中心部分被轴向地夹紧在所述推杆的端部和所述活塞的表面之间，从而被驱使与所述推杆和所述活塞一起移动。
12.如权利要求11所述的安全制动布置，其特征在于，所述夹紧布置包括接收在孔中的螺钉或螺栓。
13.如权利要求12所述的安全制动布置，其特征在于，所述孔在所述推杆内轴向延伸。
14.如权利要求12所述的安全制动布置，其特征在于，所述夹紧布置进一步包括压靠所述隔膜密封件的所述中心部分的垫圈。
15.如权利要求14所述的安全制动布置，其特征在于，当所述螺钉或螺栓紧固在所述孔中时，所述垫圈缩回至所述活塞中的匹配凹部。
16.如权利要求11所述的安全制动布置，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
17.如权利要求11所述的安全制动布置，其特征在于，所述夹紧布置包括压靠所述隔膜密封件的所述中心部分的垫圈。
18.如权利要求17所述的安全制动布置，其特征在于，当所述螺钉或螺栓紧固在所述孔中时，所述垫圈缩回至所述活塞中的匹配凹部。
19.如权利要求12所述的安全制动布置，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
20.如权利要求14所述的安全制动布置，其特征在于，在流体压力从所述驻车制动释放驱动腔室释放时和当流体压力供应到所述驻车制动释放驱动腔室时，所述推杆分别伸入行车制动驱动腔室和从行车制动驱动腔室伸出。
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