CN104613110B - 制动夹钳油缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道车辆制动技术领域，公开了一种制动夹钳油缸，包括缸体构件和均设置在缸体构件中且轴线均与缸体构件的主轴线相同的驱动活塞、推杆、闸调组件、碟簧、手动缓解组件等，通过缸体上的三个油口实现主动制动、被动制动、辅助缓解和手动缓解及其加压自复位功能，且在制动过程中，能实现闸片和制动盘磨损自动补偿，使闸片与制动盘的刹车间隙恒定，提高了制动安全性和可靠性。手动缓解机构可在故障状态下进行应急制动缓解。

Description

制动夹钳油缸

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动技术领域，尤其涉及一种制动夹钳油缸。

背景技术

随着国民经济的快速发展，居民出行日益频繁，使得城市有轨电车得以迅速发展。特别是近年来，有轨电车更是在不断向着快速化，轻量化，低底盘化发展，对作为有轨电车重要组成部分的制动系统也提出了越来越高的要求，如何在尽可能轻的总质量，尽可能小的安装空间下，实现最可靠的制动，就成为了制动夹钳的新需求。之前，市场上存在的都是主动制动夹钳和被动制动夹钳分开，并且主动制动夹钳普遍存在不具备闸片和制动盘磨损自动补偿功能，闸片长时间磨损后，造成刹车间隙过大，制动响应时间过长，易导致制动事故发生。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种制动夹钳油缸，通过主动和被动控制合二为一，实现闸片和制动盘间隙恒定。

本发明采取的技术方案是：

一种制动夹钳油缸，其特征是，包括油缸缸体，所述油缸缸体的前端位置设有内台阶，在油缸缸体的后端设置后端盖，在所述油缸缸体内设置驱动活塞，所述驱动活塞的前端缩进于所述油缸缸体的前端，所述驱动活塞为带轴肩的中空结构，所述轴肩的后端面与所述后端盖之间设置碟形弹簧，所述轴肩的前端面与所述油缸缸体的内台阶面之间设置一个活塞环，所述驱动活塞的轴肩及轴肩前端的外径与油缸缸体之间密封，所述活塞环与油缸缸体及驱动活塞之间密封设置，在所述驱动活塞的前端内孔内设置U形顶头，所述顶头的前端部设置顶头端盖，所述顶头的后端与所述驱动活塞的前端内径配合，所述顶头的前端与所述油缸缸体的之间密封设置，在所述顶头内腔中设置导杆，在所述导杆上通过一个活动弹簧座设置回位弹簧，在所述导杆的后端设置花键套，所述花键套与所述驱动活塞螺纹连接，在所述驱动活塞内设置推杆，所述推杆中间为凸肩，所述凸肩的后端面设置手动离合装置，在所述凸肩的前端为与所述导杆相配合的螺纹段，所述油缸缸体上设置三个油口，第一油口设置于所述驱动活塞的前端与油缸缸体的内台阶面之间的油缸缸体上，所述驱动活塞与所述所述顶头之间设置油槽并连通至所述活动弹簧座的后侧，所述第二油口和第三油口设置在所述活塞环的两侧油缸缸体上，所述第二油口连通于所述活塞环与所述油缸缸体内台阶面之间的油腔，所述第三油口连通于所述活塞环与所述驱动活塞的轴肩之间的油腔。

进一步，所述手动离合装置包括设置在所述推杆凸肩后侧的缓解丝杆、半牙嵌离合器，所述缓解丝杆与所述半牙嵌离合器配合，所述半牙嵌离合器的前端与所述推杆凸肩的后侧通过端面齿咬合，所述推杆凸肩前侧与所述花键套之间设置一个小碟簧，所述缓解丝杆手动旋动时，通过所述小碟簧实现所述半牙嵌离合器与推杆凸肩的咬合与分离。

进一步，所述油缸缸体分为前缸体和后缸体，所述前缸体与后缸体通过紧固件连接。

进一步，所述顶头端盖与所述油缸缸体的前端之间设置伸缩式密封罩，所述缓解丝杆与所述油缸缸体的后端之间设置伸缩式密封罩。

进一步，在所述油缸缸体上方设置油口连接块，所述油口连接块上设置与所述第一油口、第二油口和第三油口连接的连接口。

进一步，在所述缓解丝杆与所述推杆凸肩后端面之间设置环形座，在所述环形座内设置钢球；在所述推杆凸肩前端面上设置安装所述小碟簧的碟簧座，所述碟簧座与推杆凸肩前端面之间设置环形座，在所述环形座内设置钢球。

进一步，在所述缸体与所述驱动活塞配合的位置设置环形槽，所述驱动活塞上可滑动设置环形突起，所述环形突起的宽度小于所述环形槽的宽度，两者之差为大于制动量。

进一步，所述环形突起与所述环形槽之间设置定位销，所述定位销限制两者之间的转动。

本发明的有益效果是：

（1）结构紧凑、安装方便；

（2）主动制动、被动制动和手动缓解功能集合在一起，在主动制动过程中，能实现闸片和制动盘磨损自动补偿，使闸片与制动盘的刹车间隙恒定，提高了制动安全性和可靠性；

（3）手动缓解机构可在故障状态下进行应急制动缓解。

附图说明

附图1为油缸整体结构剖视图；

附图2为油缸运动位置说明图；

附图3为推杆结构示意图；

附图4为大螺距导杆结构示意图；

附图5为半牙嵌离合器的侧视图；

附图6为半牙嵌离合器的正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明制动夹钳油缸的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，一种制动夹钳油缸包括缸体构件和设置在缸体构件中且轴线均与缸体构件的主轴线相同的活塞组件、推杆组件、闸调组件、碟簧组件、手动缓解组件。缸体构件包括前缸体6、缸体10、端盖17、导向套27。前缸体6与缸体10通过8个内六角螺钉连接；端盖17与缸体10通过螺纹连接；前缸体6和缸体10通过螺栓固定于缸体安装架上。推杆组件主要包括推杆23、大螺距导杆3、导向花键套8、弹簧座5、回位弹簧4、顶头2和顶头端盖1。

参见附图3，推杆23的前段周向外侧设有不自锁外螺纹2301，中段设有圆弧型环槽2302和端面齿2303，末端设有六角头扳手位置2304。

参见附图4，大螺距导杆3的中央内腔上设有不自锁内螺纹301与推杆23前段外螺纹2301相配合，周向外侧设有外花键302与导向花键套8的内花键相配合。弹簧座5与顶头2通过螺纹固定连接；弹簧安装于弹簧座和大螺距导杆之间；导向花键套8与驱动活塞9通过螺纹固定连接。

活塞组件包括驱动活塞9、活塞环7。驱动活塞9与缸体10由定位销32限制相对转动。

闸调组件主要包括半牙嵌离合器16、滑座12、钢珠13和小碟簧11。

参见附图5、6，半牙嵌离合器16结构如图5，前端设有端面齿1601与推杆23中段端面齿2303咬合，中央内腔上设有不自锁内螺纹1603与缓解丝杆22外螺纹相配合，外圈设有外螺纹1602与驱动活塞9内螺纹固定连接。

碟簧组件主要包括镶片29和碟形弹簧15。镶片29镶嵌于端盖17底部，碟形弹簧15设置在驱动活塞9与端盖17之间，可通过转动端盖17调节碟簧压缩量，从而调整碟簧制动力。

手动缓解组件主要包括缓解丝杆22、带油封螺母19和扭簧20。带油封螺母19与驱动活塞9通过螺纹固定连接；缓解丝杆22设有外螺纹与半牙嵌离合器16的内螺纹1603相配合。

制动油缸有3个液压油内腔。液压油第一内腔由前缸体6、顶头2、驱动活塞9、带油封螺母19、缓解丝杆22、推杆23以及密封圈26、28、31、41、42、43、45所包围的空间形成，并与油口A相通；液压油第二内腔由前缸体6、活塞环7、驱动活塞9以及密封圈35、38、39、40、41所包围的空间形成，并与油口P相通；液压油第三内腔由前缸体6、活塞环7、驱动活塞9以及密封圈34、35、37、38、39所包围的空间形成，并与油口H相通。

顶头端盖1与油缸缸体的前端之间设置伸缩式密封罩46，缓解丝杆22与油缸缸体的后端之间设置伸缩式密封罩21。

本发明的工作原理和步骤如下：

1、主动制动，在闸片或制动盘无磨损情况下：

主动制动既常用制动，也叫液压制动，主要用于行车中制动减速和制动停车。

正常行车过程中，碟簧制动处于液压缓解状态， P口通入压力油，经前缸体6油道，进入液压油第二内腔，推动活塞环7和驱动活塞9向后移动，压缩碟形弹簧15，直到驱动活塞9移动到b面，具体位置面标识见图2，与缸体10限位台阶面c面完全重合，同时驱动活塞9带动推杆组件往后回位，使闸片和制动盘保持正常额定制动间隙L。

行车过程中，要减速或停车时，常用制动施加，A口通入压力油，经前缸体6油道，进入液压油第一内腔，在压力油的作用下，顶头2带动弹簧座5向前移动L，压缩回位弹簧4，推动闸片压紧制动盘，产生制动力，实现车辆的减速或停车。

上述制动过程中，因大螺距导杆3的外花键302与导向花键套8的内花键相配合，而导向花键套8固定于驱动活塞上，使大螺距导杆3只能轴向移动而不能转动，另外小碟簧11的碟簧预紧力通过滑座12，作用于推杆23，使推杆23端面齿2303与半牙嵌离合器16端面齿1601完全咬合，使其无法转动，而大螺距导杆3的轴向移动只能通过推杆的转动来实现，因此大螺距导杆3在此过程中无法转动，也无法轴向移动，从而实现顶头2往前移动L，顶头2与大螺距导杆3产生间隙L。

已经减速或停车后，常用制动解除，A口泄压，在回位弹簧4作用力下，推动弹簧座5带动顶头2往回移动距离L，使顶头2与大螺距导杆3完全接触，制动解除，制动盘和闸片间隙回到正常间隙L。

2、被动制动：

被动制动也叫碟簧制动，一是用于车辆在平地或斜坡上较长时间停车，另一种是在意外情况下，如车辆液压制动系统管路断裂等，可以自动实现紧急制动停车。

制动施加过程，压力油从P口泄压，使处于压缩状态的碟簧15开始一定程度的释放，推动驱动活塞9和活塞环7向前，同时驱动活塞9带动固定于它上的推杆组件、闸调组件、手动缓解组件向前，直到顶头2推动闸片压紧制动盘，此时力的传递为碟簧力通过驱动活塞9传递到牙嵌离合器，再到推杆、大螺距导杆、顶头、顶头端盖，最后通过闸片，将力作用于制动盘，产生制动力，实现车辆的停车制动。

制动缓解，由P口通入压力油，经前缸体6油道，进入液压油第二内腔，推动活塞环7和驱动活塞9向后移动，压缩碟形弹簧15，使驱动活塞9移动到，b面与缸体10限位台阶面c面完全贴合，同时驱动活塞9带动推杆组件往后回位，使闸片和制动盘保持正常额定间隙L。

3、辅助缓解功能

当车辆正常缓解出现故障，既P口所连通的液压油第二内腔无法建立正常缓解压力而影响车辆的正常运行时，可以通过操作辅助缓解装置实现车辆缓解，保证车辆的临时正常运行。

实施过程：通过操作辅助缓解装置，输出压力油， 进入H口，经前缸体6油道，进入液压油第三内腔，推动驱动活塞9向后移动，压缩碟形弹簧15，最终使驱动活塞9移动到，b面与缸体10限位台阶面c面完全贴合，同时驱动活塞9带动推杆组件往后，使闸片和制动盘保持正常额定间隙L。

4、闸片和制动盘磨损自动补偿功能：

假设闸片和制动盘磨损ΔL，制动间隙变为L+ΔL，常用制动施加，A口通入压力油，经前缸体6油道，进入液压油第一内腔，在压力油的作用下，顶头2推动闸片向着与制动盘间隙减小的方向移动距离L，同时也带着固定于它上的弹簧座5向前移动L，此时弹簧座5前端e面具体位置面标识见图2与大螺距导杆3台阶面d面接触，顶头2和大螺距导杆3间隙为L。

此时闸片仍未压上制动盘，油压会继续推动顶头2向前移动ΔL，使闸片压紧制动盘，产生制动力，实现车辆减速或停车，这过程中顶头2和弹簧座5会带动大螺距导杆3、大螺距导杆3带动推杆23和滑座12向前移动ΔL，使推杆23与半牙嵌离合器16咬合的端面齿脱开，因大螺距导杆3与推杆23相配合的螺纹不自锁，推杆23在受到小碟簧11的作用力下，开始转动，直到推杆23转动到端面齿2303和半牙嵌离合器16端面齿1601重新咬合，既轴向回到原来的位置时，才停止转动。上述整个过程中，相当于顶头和大螺距导杆向前移动了ΔL，而推杆和大螺距导杆相对运动，导致推杆轴向没有移动，保证了顶头2和大螺距导杆3间隙仍为L。

制动释放：A口泄压，在回位弹簧4的作用力下，推动弹簧座5和顶头2往回，液压油从A口排出，直到顶头2与大螺距导杆3接触，制动解除，此时顶头2回退距离为之前制动施加过程中保证的顶头2和大螺距导杆3之间间隙L,实现主动制动过程中，闸片和制动盘的磨损自动补偿，保证制动盘和闸片间隙为一恒定值L。

5、手动缓解及其加压自复位功能：

手动缓解功能主要用于当正常缓解和辅助缓解均失效时，可通过手动缓解机构进行应急制动缓解，以便故障车辆及时驶离正常行车轨道，进入维修车间维修。

实施过程：转动缓解丝杆22，使之相对于半牙嵌离合器16向前，同时带动钢球14和推杆23向前，使推杆23的端面齿2303和半牙嵌离合器16的端面齿1601分离，此时再转动推杆23的末端六角头2304，可以使大螺距导杆3相对于推杆往回收缩，此时顶头2会随着大螺距导杆3往回而往回移动，使制动盘和闸片之间产生间隙，实现制动的手动释放。

手动缓解完后，缓解丝杠22在扭簧20的作用下 ，自动后退，回到缓解前的位置，同时推杆23在小碟簧11的作用下，向后回退，直到推杆23的端面齿2303和半牙嵌离合器16的端面齿1601啮合。

当车辆需要恢复制动时，只要向A口通入压力油，实施一次主动制动，制动夹钳油缸即会在闸片和制动盘磨损自动补偿功能结构的作用下，恢复到手动缓解前的状态，实现手动缓解后加压自复位功能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种制动夹钳油缸，其特征在于：包括油缸缸体，所述油缸缸体的前端位置设有内台阶，在油缸缸体的后端设置后端盖，在所述油缸缸体内设置驱动活塞，所述驱动活塞的前端缩进于所述油缸缸体的前端，所述驱动活塞为带轴肩的中空结构，所述轴肩的后端面与所述后端盖之间设置碟形弹簧，所述轴肩的前端面与所述油缸缸体的内台阶面之间设置一个活塞环，所述驱动活塞的轴肩及轴肩前端的外径与油缸缸体之间密封，所述活塞环与油缸缸体及驱动活塞之间密封设置，在所述驱动活塞的前端内孔内设置U形顶头，所述顶头的前端部设置顶头端盖，所述顶头的后端与所述驱动活塞的前端内径配合，所述顶头的前端与所述油缸缸体的之间密封设置，在所述顶头内腔中设置导杆，在所述导杆上通过一个活动弹簧座设置回位弹簧，在所述导杆的后端设置花键套，所述花键套与所述驱动活塞螺纹连接，在所述驱动活塞内设置推杆，所述推杆中间为凸肩，所述凸肩的后端面设置手动离合装置，在所述凸肩的前端为与所述导杆相配合的螺纹段，所述油缸缸体上设置三个油口，第一油口设置于所述驱动活塞的前端与油缸缸体的内台阶面之间的油缸缸体上，所述驱动活塞与所述顶头之间设置油槽并连通至所述活动弹簧座的后侧，第二油口和第三油口设置在所述活塞环的两侧油缸缸体上，所述第二油口连通于所述活塞环与所述油缸缸体内台阶面之间的油腔，所述第三油口连通于所述活塞环与所述驱动活塞的轴肩之间的油腔。

2.根据权利要求1所述的制动夹钳油缸，其特征在于：所述手动离合装置包括设置在所述推杆凸肩后侧的缓解丝杆、半牙嵌离合器，所述缓解丝杆与所述半牙嵌离合器配合，所述半牙嵌离合器的前端与所述推杆凸肩的后侧通过端面齿咬合，所述推杆凸肩前侧与所述花键套之间设置一个小碟簧，所述缓解丝杆手动旋动时，通过所述小碟簧实现所述半牙嵌离合器与推杆凸肩的咬合与分离。

3.根据权利要求1或2所述的制动夹钳油缸，其特征在于：所述油缸缸体分为前缸体和后缸体，所述前缸体与后缸体通过紧固件连接。

4.根据权利要求2所述的制动夹钳油缸，其特征在于：所述顶头端盖与所述油缸缸体的前端之间设置伸缩式密封罩，所述缓解丝杆与所述油缸缸体的后端之间设置伸缩式密封罩。

5.根据权利要求1或2所述的制动夹钳油缸，其特征在于：在所述油缸缸体上方设置油口连接块，所述油口连接块上设置与所述第一油口、第二油口和第三油口连接的连接口。

6.根据权利要求2所述的制动夹钳油缸，其特征在于：在所述缓解丝杆与所述推杆凸肩后端面之间设置第一环形座，在所述第一环形座内设置钢球；在所述推杆凸肩前端面上设置安装所述小碟簧的碟簧座，所述碟簧座与推杆凸肩前端面之间设置第二环形座，在所述第二环形座内设置钢球。

7.根据权利要求1或2所述的制动夹钳油缸，其特征在于：在所述缸体与所述驱动活塞配合的位置设置环形槽，所述驱动活塞上可滑动设置环形突起，所述环形突起的宽度小于所述环形槽的宽度，两者之差为大于制动量。

8.根据权利要求7所述的制动夹钳油缸，其特征在于：所述环形突起与所述环形槽之间设置定位销，所述定位销限制两者之间的转动。