CN106481701A - 一种具有力放大功能的制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有力放大功能的制动缸，包括缸体和缸盖，缸体内具有活塞、引导弹簧、引导螺母、锥套、调节轴组成和间隙调整螺母组成，间隙调整螺母组成包括间隙调整螺母、间隙调整套和间隙调整弹簧，间隙调整套的外圆周面上制有沿其轴向延伸的凹槽，凹槽中设有缓解间隙设置，缓解间隙设置与缸体的内部突台之间具有缓解间隙，缸体内还设有一组沿调节轴周向均匀布置的内部杠杆总成，内部杠杆总成的一端与推力套相抵，另一端与活塞相抵。本发明的优点是结构紧凑，实现容易，在同等气压条件下，不增加制动缸体积就能够输出更大的制动力，实现了大制动力和大停放力，而且能够识别杠杆的弹性形变过大。

Description

一种具有力放大功能的制动缸

技术领域

本发明涉及一种制动装置，尤其是一种具有力放大功能的制动缸，属于车辆制动系统技术领域。

背景技术

现有的轨道车辆基础制动装置主要包括制动夹钳单元、制动盘和制动闸片，制动夹钳单元中的制动缸由于体积小，结构紧凑，一般不设置放大功能，而是通过制动钳单元的外部杠杆来放大制动力的，也就是说基础制动装置一般只具有一级放大功能。经检索发现，专利号为201180033073.5的中国专利公开了一种制动缸装置和盘式制动装置，制动缸的放大机构采用旋转斜面来放大制动力，零件设计与加工复杂，斜面的制动倍率难以精确控制，由于接触面承受很大的制动力，因此表面必须进行硬化处理，工艺复杂，难以实现。

另外，在车辆制动过程中制动夹钳单元的外部杠杆与制动缸的零件间隙，销轴与闸片托的零件间隙，制动盘与制动闸片的缓解间隙，外部杠杆和闸片托弹性形变等均被认为是盘片缓解间隙，并作为闸调器进行间隙调整的依据。当盘片缓解间隙超过预定值时，闸调器开始自动进行间隙调整，以保证盘片缓解间隙固定。据申请人发现，实际制动过程中盘片缓解间隙不是固定的，而是经过多次制动缓解后不断减小，最终减小到3mm以下，超出使用要求规定的3～6mm。究其原因主要是外部杠杆普遍设计地比较细长，在制动过程中其弹性形变难以控制，并且闸调器不能识别这种杠杆弹性形变过大而导致的盘片缓解间隙超出预定值，使得闸调器在不需要进行缓解间隙调整的时候进行间隙调整，最后导致制动夹钳缓解完成后盘片缓解间隙逐渐减小。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种具有力放大功能的制动缸，不仅能够放大常用和停放制动力，而且结构紧凑，重量轻，制动效率高。

为了达到以上目的，本发明的具有力放大功能的制动缸，包括缸体和固定套接在缸体一端的缸盖，缸体内具有活塞、引导弹簧、引导螺母、锥套、调节轴组成和间隙调整螺母组成，间隙调整螺母组成包括间隙调整螺母、间隙调整套和间隙调整弹簧，在间隙调整套的外圆周面上制有沿其轴向延伸的凹槽，凹槽中设有缓解间隙设置，在缓解间隙设置与缸体的内部突台之间具有缓解间隙；缸体内还设有一组沿调节轴周向均匀布置的内部杠杆总成，内部杠杆总成的一端与推力套相抵，另一端与活塞相抵。

本发明采用间隙调整螺母组成和内部杠杆总成，不仅能够避免制动缸外部助力不够大时（即当外部杠杆变形时，其阻力远小于制动力）触发的间隙调整，保证盘片间隙恒定，还能保证当盘片的间隙大于缓解间隙时，触发间隙调整功能，进而保证盘片的间隙恒定，同时通过内部杠杆总成能够在不增加制动缸体积及气压的情况下，输出更大的制动力，以实现大制动力和大停放力，具有二次放大功能。

进一步的，内部杠杆总成包括杠杆主体，杠杆主体由两支架和将两支架连为一体的中间部分组成，中间部分制有横向穿孔，在横向穿孔中插接有中间支点销轴，中间支点销轴的两端分别装有滚针轴承，支架的一端内侧制有第一销轴孔，与第一销轴孔配合设有第一销轴，第一销轴上套接有第一轴承，支架的另一端内侧制有第二销轴孔，与第二销轴孔配合设有第二销轴，第二销轴上套接有第二轴承。

上述结构中，通过改变杠杆主体的倍率就能够实现制动力放大倍率的变化。

进一步的，锥套与引导螺母之间的接触面为锥面配合，并且锥套与引导螺母滑动配合形成第一离合器，引导螺母与引导弹簧的一端连接，引导弹簧的另一端与套装在调节轴上的垫块连接，垫块的外圆周面上套装有活塞管盖，活塞管盖与推力套内螺纹连接，在推力套与锥套之间设置推力套弹簧，在推力套的外圆周面上套装有活塞，活塞与推力套之间设置活塞复位弹簧。

进一步的，推力套弹簧的一端与推力套相抵，另一端与锥套相抵，活塞复位弹簧的一端与推力套相抵，另一端穿过活塞与缸盖相抵。

进一步的，间隙调整螺母与间隙调整套之间的接触面为锥面配合，并且间隙调整螺母与间隙调整套滑动配合形成第二离合器；间隙调整弹簧的一端与间隙调整螺母相抵，另一端与间隙调整套上固定连接的卡簧相抵。

进一步的，在活塞上沿其径向由内至外依次设有第一、第二、第三凹槽，第一凹槽中设置内部密封圈，第三凹槽中设置密封圈，密封圈、内部密封圈实现活塞与缸盖密封。

进一步的，在推力套的外圆周面上制有沿其轴向延伸的槽孔，槽孔中设有限位螺钉。限位螺钉是用来限制推力套在圆周方向的旋转，并且限制推力套的一次最大行程。

进一步的，缓解间隙设置为圆柱销。缓解间隙的尺寸可以通过圆柱销的长短来确定，其原理是当向缸体内充入压缩气体时，推动活塞和推力套向右移动，推力套通过推力套弹簧带动引导螺母向右移动，引导螺母又带动调节轴移动，从而调节轴带动间隙调整螺母向右移动，当间隙调整螺母带动圆柱销接触到缸体时，间隙调整螺母压缩间隙调整弹簧并与间隙调整套脱开，此时开始触发间隙调整功能。初始设定的圆柱销与缸体内部突台之间的间隙即为设计的缓解间隙，当盘片的间隙大于缓解间隙时，既触发间隙调整机构-间隙调整螺母组成，开始间隙调整，以保证盘片的间隙恒定。因此可以通过调整圆柱销的长短，来设置盘片间隙的大小。

优选的，调节轴组成包括调节轴和套装在调节轴一端的轭，调节轴上套装有锥套，调节轴的后端部分插接在缸体的腔中，前端插接在轭的轴孔中，调节轴具有外螺纹，调节轴穿过位于端盖中部的调节轴孔，并与后盖相抵。

优选的，在轭的上、下两端具有向内延伸的延伸部，延伸部上设有衬套。

本发明的优点是结构紧凑，实现容易，使用安全可靠，采用制动缸内部的杠杆总成，在同等气压条件下，不增加制动缸体积就能够输出更大的制动力，实现了大制动力和大停放力，而且推力弹簧等结构能够识别外部杠杆的弹性形变过大，避免因外部杠杆弹性形变过大触发的间隙调整，保证盘片缓解间隙固定，避免了由于外部杠杆变形导致的制动盘和闸片的间隙逐渐减小所引起的盘片虚抱。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的仰视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1的右视图。

图5为图1的左视图。

图6为本发明中活塞的局部放大图。

图7为本发明中内部杠杆总成的结构示意图。

图中：1.缸体，2.缸盖，3.活塞，4.密封圈，5.内部密封圈，6.活塞复位弹簧，7.限位螺钉，8.调节轴总成，9.垫块，10.活塞管盖，11.衬套，12.引导弹簧，13.引导螺母，14.锥套，15.推力套弹簧，16.内部杠杆总成，16-1.第一轴承，16-2.第一销轴，16-3.中间支点销轴，16-4.滚针轴承，16-5.杠杆主体，16-6.第二销轴，16-7第二轴承，17.缓解间隙设置，18.间隙调整套，19.间隙调整螺母，20.后盖，21.间隙调整弹簧，22.卡簧，23.推力套,24.内部突台,25.垫片。

具体实施方式

实施例一

本实施例的具有力放大功能的制动缸，其结构如图1至图5所示，包括缸体1和固定套接在缸体1一端的缸盖2，缸体1上具有油路接口和进气口，缸体1内具有活塞3、引导弹簧12、引导螺母13、锥套14、调节轴组成8和间隙调整螺母组成，其中调节轴组成8包括调节轴，调节轴的后端部分插接在缸体1的腔中，前端插接在轭的轴孔中，轭的上、下两端分别具有向内延伸的延伸部，延伸部上设有衬套11，缸盖2与轭之间还可以设置波纹管，调节轴具有外螺纹，引导螺母13上具有与外螺纹相配合的梯形螺纹，调节轴穿过位于端盖2中部的调节轴孔后与后盖20相抵。

调节轴上套装有锥套14，锥套14包括锥套套管和设置在锥套套管前端的凸起部，凸起部具有内锥孔，引导螺母13包括引导螺母管和设置在引导螺母管后端的凸块，凸块具有外锥面，凸块的外锥面可以抵触在凸起部的内锥孔中，即锥套14与引导螺母13之间的接触面为锥面配合，这样引导螺母13与锥套14可以滑动配合，形成第一离合器。引导螺母13的凸块与引导弹簧12的一端连接，引导弹簧12的另一端与套装在调节轴上的垫块9连接，垫块9的外圆周面上套装有活塞管盖10，活塞管盖10与推力套23内螺纹连接，在推力套23与锥套14之间设置推力套弹簧15，推力套15包括推力套管和设置在推力套管后端的内、外凸沿，推力套弹簧15的一端与推力套23的内凸沿相抵，另一端与锥套14的凸起部相抵，推力套弹簧15能够识别外部杠杆变形，避免外部杠杆变形时发生间隙调整。推力套弹簧15识别外部杠杆变形的方法如下：当盘片存在间隙时，制动缸的调节轴需要的推力很小，此时推动调节轴的是推力套弹簧15提供的推力弹簧力；而当盘片刚开始接触时，外部杠杆处在开始变形阶段，外部杠杆的变形力远大于推力弹簧力，此时推力套弹簧15已经不能推动调节轴了，此时推力套弹簧15被压缩，推力套弹簧15只需压缩0.5mm，就能使内部垫片25与锥套14贴紧，由于二者之间存在有摩擦力，内部垫片25不能旋转，而内部垫片25与间隙调整螺母19通过其圆周上凹凸配合，因此间隙调整螺母19也同样不能发生旋转，只能随着调节轴向左移动，由于间隙调整螺母19不能旋转，因此在外部杠杆变形阶段，间隙调整螺母组成是不能发生间隙调整的。这就避免了在外部杠杆变形时，出现不应该出现的间隙调整。只有在盘片间隙比设定的缓解间隙大时，在空行程推力套弹簧15来推动调节轴时，此时的间隙调整螺母19才能在圆周方向上相对于调节轴丝杠旋转，也就是发生了间隙调整。

另外，在推力套23的外圆周面上制有沿其轴向延伸的槽孔，槽孔中设有限位螺钉7。在推力套23的外圆周面上还套装有活塞3，活塞3与推力套23之间设置活塞复位弹簧6，活塞复位弹簧6的一端与推力套23的外凸沿相抵，另一端穿过活塞3与缸盖2相抵。在活塞3上沿其径向由内至外依次设有第一、第二、第三凹槽（见图6），第一凹槽中设置内部密封圈5，第三凹槽中设置密封圈4，密封圈4、内部密封圈5实现活塞3与缸盖2密封。

间隙调整螺母组成包括间隙调整螺母19、间隙调整套18和间隙调整弹簧21，间隙调整螺母19套装在调节轴的后端，间隙调整套18套装在间隙调整螺母19上。其中间隙调整螺母19包括间隙调整螺母管和设置在间隙调整螺母管后端的突块，突块具有外锥面，突块的外锥面上具有第一锥齿，间隙调整套18包括间隙调整套管和设置在间隙调整套管后端的突起部，突起部具有内锥孔，突起部的内锥孔侧壁上具有与第一锥齿相配合的第二锥齿，这样突块的外锥面可与突起部的内锥孔相配合，即间隙调整螺母19与间隙调整套18之间为锥齿配合，间隙调整螺母19与间隙调整套18可以滑动配合，形成第二离合器。另外，在间隙调整螺母管的尾部与推力套23的内凸沿之间具有凹槽，凹槽中设置垫片25，垫片25可与锥套14的前端触接，垫片25的内部具有两个凸台，间隙调整螺母19的内部具有两个可与凸台相匹配的孔。在间隙调整螺母19与间隙调整套18之间设置间隙调整弹簧21，间隙调整弹簧21套在间隙调整螺母管上，其一端与间隙调整螺母19的突块相抵，另一端与间隙调整套18上固定连接的卡簧22相抵。卡簧22的作用是用来抵住间隙调整弹簧21，使间隙调整弹簧21处于压缩状态，使第二离合器的间隙调整螺母19与间隙调整套18能保持锥齿啮合状态。另外，间隙调整套18的外圆周面上制有沿其轴向延伸的凹槽，凹槽中设有缓解间隙设置17（采用横向设置的圆柱销作为缓解间隙设置），在缓解间隙设置17与缸体1的内部突台24之间具有缓解间隙。基础制动装置包括制动夹钳、制动盘和制动闸片，制动盘和制动闸片之间需要保持恒定的间隙，而这个间隙是通过制动缸中的缓解间隙设置17来设定的，当盘片的间隙大于设定值时，此时单元制动缸的间隙调整螺母组成就会触发间隙调整功能，来保证盘片的间隙始终恒定。

缸体1内还设有3个沿调节轴周向均匀布置的内部杠杆总成16，内部杠杆总成16的结构如图7所示，包括杠杆主体16-5，杠杆主体16-5由两支架和将两支架连为一体的中间部分组成，中间部分制有横向穿孔，在横向穿孔中插接有中间支点销轴16-3，中间支点销轴16-3的两端分别装有滚针轴承16-4，杠杆主体16-5通过两个滚针轴承16-4安装在缸体1的内部凹槽中，起着固定支撑作用，支架的一端内侧制有第一销轴孔，与第一销轴孔配合设有第一销轴16-2，第一销轴16-2上套接有第一轴承16-1，第一轴承16-1与推力套23抵触连接，支架的另一端内侧制有第二销轴孔，与第二销轴孔配合设有第二销轴16-6，第二销轴16-6上套接有第二轴承16-7，第二轴承16-7与活塞3抵触连接，第一轴承16-1、第二轴承16-7能够承受制动力，不仅摩擦阻力小，制动效率高，而且杠杆主体16-5也不需要进行特殊硬化处理，即可实现制动力的放大。这样，位于内部杠杆总成16的一端的第一轴承16-1与推力套23相抵，位于其另一端的第二轴承16-7与活塞3相抵，在活塞3推动第一轴承16-1时带动第二轴承16-7运动，以推动推力套23运动，在气压恒定的情况下，制动缸通过内部杠杆总成16实现了制动力的放大。另外通过调整内部杠杆总成16的倍率，还能够实现放大倍率的调整。

制动缸具体的工作过程是：当向缸体1内充入压缩气体时，压缩气体推动活塞3向右运动，活塞3又推动内部杠杆总成16运动，将制动力放大，并且内部杠杆总成16推动推力套23向右移动，此时推力套弹簧15通过自身弹簧力能够推动锥套14、引导螺母13向右移动，引导螺母13通过其上的梯形螺纹带动调节轴向右移动，使得制动缸伸出开始工作。在制动盘与闸片接触之前（即使在盘片刚贴合时，制动缸持续伸出调节轴，此时外部杠杆首先会有一定的变形，调节弹簧力也能克服这个变形力，持续推动锥套14和引导螺母13，当达到了制动夹钳的制动力时，外部杠杆停止变形，此时推力套弹簧力远小于制动力），由于制动缸推动外部杠杆运动所需的力比较小，推力套弹簧15足够推动锥套14、引导螺母13运动。引导螺母13通过其上的梯形螺纹带动调节轴向右移动时，会导致调节轴带动固定安装在调节轴上的间隙调整螺母19向右移动，间隙调整螺母19又通过间隙调整弹簧21带动间隙调整套18及间隙调整套18上的缓解间隙设置17向右移动，当间隙调整螺母19带动缓解间隙设置17接触到缸体1的内部突台24时，间隙调整螺母19继续向右运动而间隙调整套18停止不动，这样就导致间隙调整螺母19压缩间隙调整弹簧21并与间隙调整套18脱离，此时开始触发间隙调整功能。缓解间隙设置17与缸体1的内部突台24之间的间隙即为设计的缓解间隙，当盘片的间隙大于缓解间隙时，既触发制动夹钳单元的间隙调整机构，以保证盘片的间隙恒定。间隙调整机构实现间隙调整的具体措施如下：当制动盘与制动闸片之间的间隙大于间隙设定值（缓解间隙）时，调节轴在活塞3的运动下继续推出，由于间隙调整螺母组成与缸体1之间设置有圆柱销，此时圆柱销顶住了缸体1，使得锥套14不能随着调节轴丝杠移动，而间隙调整螺母19与调节轴是通过梯形螺纹连接的，因此间隙调整螺母19将压缩间隙调整弹簧21一起随着调节轴移动，此时，间隙调整螺母19与锥套14脱开，间隙调整螺母19将可以在周向方向上绕着调节轴丝杠旋转，这就实现了间隙调整。另外，当制动缸外部阻力增大时，也就是当制动盘和闸片贴合时，随着阻力的增大，推力套弹簧15自身的弹簧力已经不能够推动引导螺母13运动，制动缸不能继续伸出，此时推力套23将内部垫片25向右推动，并贴合前面零件（锥套14），推力套23与锥套14共同作用使得垫片25压紧锥套14的前端，压紧的摩擦力使垫片25不能旋转，而垫片25内部的两个凸台嵌入间隙调整螺母19内部的孔中，进而限制间隙调整螺母19旋转，这样也就限制了在制动缸外部阻力不够大时（即外部杠杆变形阻力远小于制动力）触发制动夹钳单元间隙调整机构的间隙调整，能够保证盘片间隙恒定。

制动缸停止工作（缓解）时，缸体1内压缩气体排出，活塞3在活塞复位弹簧6的恢复力带动下向左移动，直至回复原位，同时推力套23在推力套弹簧15的恢复力带动下回复原位，由于推力套23与活塞管盖10是螺纹连接的，因此活塞管盖10同时向左移动，通过引导弹簧12，带动引导螺母13向左移动，此时引导螺母13与锥套14是啮合状态。引导螺母13通过梯形螺纹带动调节轴向左移动，最后调节轴通过其上梯形螺纹带动间隙调整螺母组成回复原位，当已经有了间隙调整时，此时回复过程还没有结束，此时通过引导螺母13与锥套14的脱开，实现引导螺母13的旋转，来抵消盘片的磨耗量，也就是间隙调整的距离。最后间隙调整的实现是通过引导螺母13与间隙调整螺母19在调节轴（丝杠）上的相对距离来实现的。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有力放大功能的制动缸，包括缸体（1）和固定套接在缸体（1）一端的缸盖（2），所述缸体（1）内具有活塞（3）、引导弹簧（12）、引导螺母（13）、锥套（14）、调节轴组成（8）和间隙调整螺母组成，其特征是，所述间隙调整螺母组成包括间隙调整螺母（19）、间隙调整套（18）和间隙调整弹簧（21），在所述间隙调整套（18）的外圆周面上制有沿其轴向延伸的凹槽，所述凹槽中设有缓解间隙设置（17），在所述缓解间隙设置（17）与缸体（1）的内部突台（24）之间具有缓解间隙；所述缸体（1）内还设有一组沿调节轴周向均匀布置的内部杠杆总成（16），所述内部杠杆总成（16）的一端与推力套（23）相抵，另一端与活塞（3）相抵。

2.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述内部杠杆总成（16）包括杠杆主体（16-5），所述杠杆主体（16-5）由两支架和将两支架连为一体的中间部分组成，所述中间部分制有横向穿孔，在所述横向穿孔中插接有中间支点销轴（16-3），所述中间支点销轴（16-3）的两端分别装有滚针轴承（16-4），所述支架的一端内侧制有第一销轴孔，与所述第一销轴孔配合设有第一销轴（16-2），所述第一销轴（16-2）上套接有第一轴承（16-1），所述支架的另一端内侧制有第二销轴孔，与所述第二销轴孔配合设有第二销轴（16-6），所述第二销轴（16-6）上套接有第二轴承（16-7）。

3.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述锥套（14）与引导螺母（13）之间的接触面为锥面配合，并且所述锥套（14）与引导螺母（13）滑动配合形成第一离合器，所述引导螺母（13）与引导弹簧（12）的一端连接，所述引导弹簧（12）的另一端与套装在调节轴上的垫块（9）连接，所述垫块（9）的外圆周面上套装有活塞管盖（10），所述活塞管盖（10）与推力套（23）内螺纹连接，在所述推力套（23）与锥套（14）之间设置推力套弹簧（15），在所述推力套（23）的外圆周面上套装有活塞（3），所述活塞（3）与推力套（23）之间设置活塞复位弹簧（6）。

4.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述推力套弹簧（15）的一端与推力套（23）相抵，另一端与锥套（14）相抵，所述活塞复位弹簧（6）的一端与推力套（23）相抵，另一端穿过活塞（3）与缸盖（2）相抵。

5.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述间隙调整螺母（19）与间隙调整套（18）之间的接触面为锥面配合，并且所述间隙调整螺母（19）与间隙调整套（18）滑动配合形成第二离合器；所述间隙调整弹簧（21）的一端与间隙调整螺母（19）相抵，另一端与间隙调整套（18）上固定连接的卡簧（22）相抵。

6.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，在所述活塞（3）上沿其径向由内至外依次设有第一、第二、第三凹槽，所述第一凹槽中设置内部密封圈（5），所述第三凹槽中设置密封圈（4），密封圈（4）、内部密封圈（5）实现活塞（3）与缸盖（2）密封。

7.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，在所述推力套（23）的外圆周面上制有沿其轴向延伸的槽孔，所述槽孔中设有限位螺钉（7）。

8.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述缓解间隙设置（17）为圆柱销。

9.根据权利要求1所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，所述调节轴组成（8）包括调节轴和套装在调节轴一端的轭，所述调节轴上套装有锥套（14），所述调节轴的后端部分插接在缸体（1）的腔中，前端插接在轭的轴孔中，所述调节轴具有外螺纹，所述调节轴穿过位于端盖（2）中部的调节轴孔，并与后盖（20）相抵。

10.根据权利要求9所述的一种具有力放大功能的制动缸，其特征是，在所述轭的上、下两端具有向内延伸的延伸部，所述延伸部上设有衬套（11）。