CN107131173B - 气动制动缸 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种气动制动缸，包括气缸和用于制动的推动体，所述气缸内设有一端可伸出所述气缸的活塞组件，所述活塞组件内套设有一端可伸出所述活塞组件的丝杠，所述丝杠的可伸出端与所述推动体固定连接；所述丝杠与所述活塞组件之间设有间隙调整单元，所述间隙调整单元与所述丝杠螺纹配合；所述间隙调整单元进一步包括限位环；所述间隙调整单元靠近所述推动体的一侧设有与所述丝杠螺纹配合的密封螺母，所述密封螺母与丝杠的配合间隙小于所述间隙调整单元与丝杠的配合间隙；所述活塞组件的可伸出端设有限位滑槽，所述限位环穿过所述限位滑槽与所述气缸螺纹连接。该气动制动缸的内部结构达到全密封，在防尘套破损的情况下仍具有防护能力。

Description

气动制动缸
技术领域
本发明属于车辆制动技术领域，尤其涉及一种气动制动缸。
背景技术
目前，轨道交通车辆通常采用气动制动缸来制动。参见图1，普遍使用的气动制动缸主要包括气缸11、推动体14、活塞组件12、丝杠13和间隙调整单元15几部分。制动时，气缸11内的压缩空气推动活塞组件12移动，进而依次通过间隙调整单元15和丝杠13将力传递给推动体14，使推动体14获得制动力。由于气动制动缸通常安装于车底，在车辆运行过程中易受砂石和灰尘侵袭，因此要求气动制动缸具有较强的抵御异物侵入的能力。
现有技术中，通常在推动体14与气缸11之间设置可伸缩的防尘套16，以防止异物侵入气缸11内部。然而，如图2所示，现有气动制动缸仅采用外层的防尘套16进行防护，其内部结构存在多处缝隙，例如：由于气动制动缸在制动及缓解时，要求间隙调整单元15与丝杠13之间的运动服转动灵活且能够传递轴向力，因而间隙调整单元15与丝杠13的螺纹配合处存在第一缝隙17。此外，气缸11上还设置有用于调整间隙调整单元15中限位环151轴向位置的滑槽111，使气缸11内部存在的第二缝隙18与外界连通。当外层防尘套16破损后，异物将由破损处侵入,并可通过制动缸内部结构的第一缝隙17或第二缝隙18处进入气缸11内部，引起制动缸内部零部件锈蚀、磨损，甚至使制动缸功能失效。
因此，如何提高气动制动缸的密封性，提高气动制动缸的防护能力，是当前急需解决的一项技术难题。
发明内容
本发明针对上述的技术问题，提出一种全密封的气动制动缸，其内部结构达到全密封，在防尘套破损的情况下仍具有防护能力。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
气动制动缸，包括气缸和用于制动的推动体，所述气缸内设有一端可伸出所述气缸的活塞组件，所述活塞组件内套设有一端可伸出所述活塞组件的丝杠，所述丝杠的可伸出端与所述推动体固定连接；所述丝杠与所述活塞组件之间设有用于调节丝杠的伸出长度的间隙调整单元，所述间隙调整单元与所述丝杠螺纹配合；所述间隙调整单元进一步包括用于限制所述活塞组件伸出长度的限位环；所述间隙调整单元靠近所述推动体的一侧设有与所述丝杠螺纹配合的密封螺母，所述密封螺母与丝杠的螺纹之间的配合间隙小于所述间隙调整单元与丝杠的螺纹之间的配合间隙；所述活塞组件的可伸出端设有限位滑槽，所述限位环穿过所述限位滑槽与所述气缸螺纹连接。
作为优选，所述密封螺母与所述间隙调整单元靠近所述推动体的一侧贴合。
作为优选，所述丝杠设有当所述丝杠复位至完全缓解状态时可与所述密封螺母相抵的端面齿，所述端面齿与所述密封螺母相抵的一侧设有第一倒角，所述密封螺母靠近所述端面齿的端面设有可与所述第一倒角相贴合的第二倒角。
作为优选，所述限位环进一步包括一环体，所述环体的径向两端设有可穿过所述限位滑槽的凸耳，所述凸耳的端面设有与所述气缸螺纹配合的外螺纹。
作为优选，所述气动制动缸进一步包括用于限制所述活塞组件转动的止动环，所述止动环套设于所述活塞组件的可伸出端，并固定于所述气缸的内壁。
作为优选，所述止动环进一步包括一弯曲成圆弧形的基体，所述基体具有在环向互相分开的第一端和第二端，所述第一端和第二端分别沿径向向内弯曲以钩在所述活塞组件的所述限位滑槽的边缘。
作为优选，所述气缸设有可嵌入所述止动环的嵌槽，所述嵌槽处设有用于将所述止动环顶紧于所述嵌槽的锁紧套筒，所述锁紧套筒的一端面与所述止动环相抵，所述锁紧套筒螺紧于所述嵌槽内。
作为优选，所述锁紧套筒与所述活塞组件之间设有密封件，以密封所述气缸与所述活塞组件之间的缝隙。
作为优选，所述活塞组件包括设置于所述气缸内的活塞，一端可伸出所述气缸的活塞套筒，以及用于将所述活塞套筒轴向压紧于所述活塞的活塞压块。
作为优选，所述活塞包括一连接套筒，所述活塞套筒内设有第一突起，所述活塞压块设有第二突起；所述活塞压块、连接套筒和活塞套筒由内至外依次同轴套接，且所述第二突起、第一突起和连接套筒沿轴向依次相抵；所述活塞压块螺紧于所述连接套筒内以使所述活塞套筒与所述活塞轴向压紧。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明提供的气动制动缸通过设置密封螺母，实现了间隙调整单元与丝杠的螺纹之间的配合缝隙的密封，有效提高了制动缸的防护能力；
2、本发明提供的气动制动缸中的限位环通过螺纹连接与气缸配合，取消了气缸上的滑槽，减少了一个异物进入制动缸内部的途径，使所述气缸本身达到全密封，提高了制动缸的防护能力；
3、本发明提供的气动制动缸中的限位环与气缸采用螺纹连接，增大了限位环轴向位置的调整范围，即增大了制动缸缓解间隙值的设定范围，适应性更强；
4、本发明提供的气动制动缸通过密封螺母与全密封气缸的配合，使制动缸的内部结构达到全密封，在外层防尘套破损的情况下仍具有防护能力，不需提前检修或更换，提高了产品可靠性，降低了维护成本。
附图说明
图1为现有技术中气动制动缸的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
以上各图中：11、气缸；111、滑槽；12、活塞组件；13、丝杠；14、推动体；15、间隙调整单元；151、限位环；16、防尘套；17、第一缝隙；18、第二缝隙。
图3为本发明实施例提供的气动制动缸的结构示意图；
图4为图3中B处的局部放大示意图；
图5为本发明实施例提供的密封螺母的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的密封螺母、丝杠和间隙调整单元的装配示意图；
图7为本发明实施例提供的限位环的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的限位环、活塞组件和气缸的装配示意图；
图9为本发明实施例提供的止动环的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的活塞组件的结构示意图；
以上各图中：21、气缸；211、缸盖；2111、嵌槽；212、缸体；22、活塞组件；221、活塞；2211、连接套筒；222、活塞套筒；2221、限位滑槽；2222、第一突起；223、活塞压块；2231、第二突起；23、丝杠；231、端面齿；24、推动体；25、间隙调整单元；251、限位环；2511、环体；2512、凸耳；26、密封螺母；27、止动环；271、基体；272、第一端；273、第二端；28、锁紧套筒；29、密封件。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图3，本发明涉及一种气动制动缸，包括气缸21和用于制动的推动体24，气缸21内设有一端可伸出气缸21的活塞组件22，活塞组件22内套设有一端可伸出活塞组件22的丝杠23，丝杠23的可伸出端与推动体24固定连接，以通过丝杠23的伸出推动推动体24进行制动；丝杠23与活塞组件22之间设有用于调节丝杠23的伸出长度的间隙调整单元25，间隙调整单元25与丝杠23螺纹配合；间隙调整单元25进一步包括用于限制活塞组件22伸出长度的限位环251。
本发明为了使所述气动制动缸的内部结构达到全密封，如图3和图4所示，间隙调整单元25靠近推动体24的一侧设有与丝杠23螺纹配合的密封螺母26，密封螺母26与丝杠23的螺纹之间的配合间隙小于间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合间隙，以遮挡间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合缝隙；活塞组件22的可伸出端设有限位滑槽2221，限位环251穿过限位滑槽2221与气缸21螺纹连接，以调节限位环251在气缸21内的轴向位置。
需要说明的是，在本发明中，气缸21具体包括缸盖211和缸体212，活塞组件22具体包括活塞221和活塞套筒222，气缸21和活塞组件22均为现有技术，因此不做赘述。此外，本发明中的推动体24、丝杠23和间隙调整单元25均为本领域技术人员所熟知，因此，下述对于这些部件的具体结构和配合关系，以及气动制动缸的制动和缓解工作过程不进行具体细述，仅针对本发明为了使气动制动缸的内部结构达到全密封的技术方案进行说明。
参见图5和图6，该气动制动缸中的密封螺母26用于遮挡间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合缝隙，密封螺母26与间隙调整单元25靠近推动体24的一侧贴合。需要说明的是，由于气动制动缸在制动及缓解时，要求间隙调整单元25与丝杠23之间的运动服转动灵活且能够传递轴向力，因而间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合间隙通常较大，本发明通过具体限定密封螺母26与丝杠23的螺纹之间的配合间隙小于间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合间隙，能够保证通过设置的密封螺母26遮挡住间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合缝隙，有效防止异物的侵入。此外，还需要说明的是，密封螺母26与丝杠23的螺纹之间的配合间隙需要保证密封螺母26能够在丝杠23上灵活转动，且不会限制丝杠23的往复运动。为了使密封螺母26能够在丝杠23上灵活转动，密封螺母26可采用尼龙、聚甲醛、聚四氟乙烯或其他高强度自润滑的非金属材质制作。
进一步的，如图6所示，丝杠23设有当丝杠23复位至完全缓解状态时可与密封螺母26相抵的端面齿231，端面齿231与密封螺母26相抵的一侧设有第一倒角，密封螺母26靠近端面齿231的端面设有可与第一倒角相贴合的第二倒角。在本实施例中，当丝杠23复位至完全缓解状态时，通过设置的所述第一倒角与第二倒角的紧密贴合，使丝杠23完全密封，能够有效防止异物侵入制动缸，进一步提高了制动缸的防护能力。
装配密封螺母26时，如图6所示，将密封螺母26安装在丝杠23上，再将丝杠23安装至间隙调整单元25中，并使密封螺母26与间隙调整单元25相贴合，由此使得密封螺母26遮挡住间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合缝隙，进而可采用紧固螺母将密封螺母26与间隙调整单元25紧固，完成密封螺母26、丝杠23和间隙调整单元25的装配。
参见图7和图8，该气动制动缸中的限位环251穿过活塞组件22可伸出端(具体为活塞组件22中的活塞套筒222)的限位滑槽2221以限制活塞组件22的伸出长度，同时，限位环251与气缸21(具体为气缸21的缸盖211部分)螺纹连接，通过沿螺纹转动限位环251，即可调节限位环251在气缸21内的轴向位置。这样的设置无需在气缸21上设置滑槽来调节限位环251的轴向位置，使气缸21本身达到全密封，不存在异物可侵入的缝隙，提高了气缸21的防护能力。同时，限位环251与气缸21采用螺纹连接，增大了限位环251轴向位置的调整范围，即增大了制动缸缓解间隙值的设定范围，适应性更强。
如图7所示，在本发明一具体实施例中，限位环251具体包括一环体2511，环体2511的径向两端设有可穿过限位滑槽2221的凸耳2512，凸耳2512的端面设有与气缸21螺纹配合的外螺纹。需要说明的是，凸耳2512与环体2511为一体设置，以保证限位环251的结构稳固。可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他结构的限位环251，只要能够保证限位环251穿过限位滑槽2221与活塞组件22滑动连接以限制活塞组件22的伸出长度，同时保证限位环251与气缸21螺纹连接以调节限位环251在气缸21内的轴向位置即可。
装配限位环251时，如图8所示，将凸耳2512穿过活塞组件22中活塞套筒222上设置的限位滑槽2221，转动限位环251使凸耳2512端面的外螺纹与气缸21的缸盖211螺纹配合，直至限位环251到达预定轴向位置，完成限位环251的装配。
在本发明中，由于活塞组件22是通过限位环251间接与气缸21连接，限位环251与气缸21的连接方式为螺纹连接，因而活塞组件22可相对于气缸21转动，在使用过程中，存在因活塞组件22转动而影响气动制动缸正常工作的问题。
针对上述因活塞组件22转动而影响气动制动缸正常工作的问题，在本发明的一优选实施例中，如图8和图9所示，该气动制动缸进一步包括用于限制活塞组件22转动的止动环27，止动环27套设于活塞组件22的可伸出端，并固定于气缸21的内壁。需要说明的是，本优选实施例中，止动环27具体套设于活塞组件22中的活塞套筒222上，并固定于气缸21的缸盖211内壁。
如图9所示，本实施例中，止动环27具体包括一弯曲成圆弧形的基体271，基体271具有在环向互相分开的第一端272和第二端273，第一端272和第二端273分别沿径向向内弯曲以钩在活塞组件22的限位滑槽2221的边缘。本优选实施例通过将止动环27的第一端272和第二端273分别钩在限位滑槽2221的边缘，使活塞组件22仅能相对于止动环27沿轴向运动而不能转动，进而通过将止动环27固定于气缸21，即可起到防止活塞组件22相对于气缸21转动的作用，结构简单，便于装配。可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他结构的止动环27，只要能够保证使活塞组件22仅能相对于止动环27沿轴向运动而不能转动即可。
进一步的，如图8所示，止动环27固定于气缸21的具体方式为：气缸21设有可嵌入止动环27的嵌槽2111，嵌槽2111处设有用于将止动环27顶紧于嵌槽2111的锁紧套筒28，锁紧套筒28的一端面与止动环27相抵，锁紧套筒28螺紧于嵌槽2111内。需要说明的是，嵌槽2111具体设置于缸盖211端面，并位于靠近活塞套筒222的一侧；锁紧套筒28与嵌槽2111相互螺紧处具体为锁紧套筒28的侧面与嵌槽2111的侧壁。
装配止动环27时，如图8所示，将止动环27的第一端272和第二端273分别钩在活塞套筒222的限位滑槽2221的边缘，进而将安装有止动环27的活塞组件22套接于气缸21的缸盖211内，通过锁紧套筒28将止动环27顶紧于缸盖211上设置的嵌槽2111内，并通过将锁紧套筒28螺紧于嵌槽2111内以使锁紧套筒28与气缸21紧固，进而通过锁紧套筒28与止动环27之间的摩擦力，使止动环27固定于气缸21的嵌槽2111内。这种固定方式，装配简便，固定效果好。可以理解的是，本领域技术人员还可以采用其他方式固定止动环27，只要能够保证将止动环27固定于气缸21即可。
如图8所示，锁紧套筒28与活塞组件22之间设有密封件29，以密封气缸21与活塞组件22之间的缝隙，本实施例中密封件29具体为一种O形密封圈，O形密封圈嵌入锁紧套筒28内壁。通过在锁紧套筒28与活塞组件22(具体为活塞组件22中的活塞套筒222)之间加装密封圈，不仅能够防止异物进入制动缸，同时能够有效防止气缸21内的润滑油溢出，降低了活塞组件22与气缸21之间的金属磨耗。需要说明的是，设置密封件29在锁紧套筒28内壁的安装位置时，需要保证在活塞组件22伸出至最大伸出长度时，密封件29仍能够密封气缸21与活塞组件22之间的缝隙。
本发明中，在装配限位环251时，需要转动限位环251以调整限位环251的轴向位置，转动限位环251时会带动活塞组件22(具体为活塞组件22中的活塞套筒222)同步转动，然而，现有活塞组件中的活塞与活塞套筒采用螺纹连接或焊接，活塞套筒不能相对于活塞自由转动，因而，在现有活塞组件上装配本发明提供的这种结构的限位环251，存在装配操作复杂，维修拆卸困难的问题。
针对上述在现有活塞组件上不便于安装本发明提供的这种结构的限位环251的问题，在本发明的一优选实施例中，如图10所示，活塞组件22包括设置于气缸21内的活塞221，一端可伸出气缸21的活塞套筒222，以及用于将活塞套筒222轴向压紧于活塞的活塞压块223。本优选实施例通过设置的活塞压块223将活塞套筒222与活塞仅轴向压紧，而活塞套筒222可相对于活塞221自由转动，便于限位环251与活塞套筒222的装配与拆卸。同时，可对活塞组件22包含的各个部件进行单独更换，降低了维护成本。
进一步的，如图10所示，在本实施例中，活塞压块223将活塞套筒222与活塞221轴向压紧的具体方式为：活塞221包括一连接套筒2211，活塞套筒222内设有第一突起2222，活塞压块223设有第二突起2231；活塞压块223、连接套筒2211和活塞套筒222由内至外依次同轴套接，且第二突起2231、第一突起2222和连接套筒2211沿轴向依次相抵；活塞压块223螺紧于连接套筒2211内以使活塞套筒222与活塞221轴向压紧。需要说明的是，第一突起2222具体为一沿周向设置于活塞套筒222内壁的环形突起，第二突起2231具体为一沿周向设置于活塞压块223外壁的环形突起。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他结构的活塞组件22，只要能够保证活塞套筒222与活塞221轴向紧固，且活塞套筒222可相对于活塞221自由转动即可。
装配活塞组件22时，如图10所示，将活塞套筒222套接于连接套筒2211外侧，再将活塞压块223套接于连接套筒2211内侧，使活塞压块223、连接套筒2211和活塞套筒222由内至外依次同轴套接，并将活塞压块223与连接套筒2211螺纹连接，为了便于活塞套筒222的自由转动，先不将活塞压块223与连接套筒2211拧紧，待限位环251装配至预定轴向位置时，再将活塞压块223与连接套筒2211螺紧，使活塞套筒222与活塞221轴向压紧，完成活塞组件22的装配。
本发明提供的气动制动缸通过设置密封螺母26，实现了间隙调整单元25与丝杠23的螺纹之间的配合缝隙的密封，有效提高了制动缸的防护能力。气动制动缸中的限位环251通过螺纹连接与气缸21配合，取消了气缸21上的滑槽，减少了一个异物进入制动缸内部的途径，使气缸21本身达到全密封，提高了制动缸的防护能力；同时，限位环251与气缸21采用螺纹连接，增大了限位环251轴向位置的调整范围，即增大了制动缸缓解间隙值的设定范围，适应性更强。此外，本发明提供的气动制动缸通过密封螺母26与全密封气缸21的配合，使制动缸的内部结构达到全密封，在外层防尘套破损的情况下仍具有防护能力，不需提前检修或更换，提高了产品可靠性，降低了维护成本。
根据本发明的某些实施例，通过设置止动环27防止活塞组件22在使用过程中的转动，有利于保障气动制动缸的正常制动工作。根据本发明的某些实施例，通过设置活塞压块223将活塞套筒222与活塞221轴向压紧，同时保证活塞套筒222可相对于活塞221自由转动，便于限位环251与活塞套筒222的装配与拆卸；同时，可对活塞组件22包含的各个部件进行单独更换，降低了维护成本。

Claims (10)

1.气动制动缸，包括气缸(21)和用于制动的推动体(24)，所述气缸(21)内设有一端可伸出所述气缸(21)的活塞组件(22)，所述活塞组件(22)内套设有一端可伸出所述活塞组件(22)的丝杠(23)，所述丝杠(23)的可伸出端与所述推动体(24)固定连接；所述丝杠(23)与所述活塞组件(22)之间设有用于调节丝杠(23)的伸出长度的间隙调整单元(25)，所述间隙调整单元(25)与所述丝杠(23)螺纹配合；所述间隙调整单元(25)进一步包括用于限制所述活塞组件(22)伸出长度的限位环(251)，其特征在于：
所述间隙调整单元(25)靠近所述推动体(24)的一侧设有与所述丝杠(23)螺纹配合的密封螺母(26)，所述密封螺母(26)与丝杠(23)的螺纹之间的配合间隙小于所述间隙调整单元(25)与丝杠(23)的螺纹之间的配合间隙；
所述活塞组件(22)的可伸出端设有限位滑槽(2221)，所述限位环(251)穿过所述限位滑槽(2221)与所述气缸(21)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的气动制动缸，其特征在于：所述密封螺母(26)与所述间隙调整单元(25)靠近所述推动体(24)的一侧贴合。
3.根据权利要求1或2所述的气动制动缸，其特征在于：所述丝杠(23)设有当所述丝杠(23)复位至完全缓解状态时可与所述密封螺母(26)相抵的端面齿(231)，所述端面齿(231)与所述密封螺母(26)相抵的一侧设有第一倒角，所述密封螺母(26)靠近所述端面齿(231)的端面设有可与所述第一倒角相贴合的第二倒角。
4.根据权利要求1所述的气动制动缸，其特征在于：所述限位环(251)进一步包括一环体(2511)，所述环体(2511)的径向两端设有可穿过所述限位滑槽(2221)的凸耳(2512)，所述凸耳(2512)的端面设有与所述气缸(21)螺纹配合的外螺纹。
5.根据权利要求1所述的气动制动缸，其特征在于：所述气动制动缸进一步包括用于限制所述活塞组件(22)转动的止动环(27)，所述止动环(27)套设于所述活塞组件(22)的可伸出端，并固定于所述气缸(21)的内壁。
6.根据权利要求5所述的气动制动缸，其特征在于：所述止动环(27)进一步包括一弯曲成圆弧形的基体(271)，所述基体(271)具有在环向互相分开的第一端(272)和第二端(273)，所述第一端(272)和第二端(273)分别沿径向向内弯曲以钩在所述活塞组件(22)的所述限位滑槽(2221)的边缘。
7.根据权利要求5或6所述的气动制动缸，其特征在于：所述气缸(21)设有可嵌入所述止动环(27)的嵌槽(2111)，所述嵌槽(2111)处设有用于将所述止动环(27)顶紧于所述嵌槽(2111)的锁紧套筒(28)，所述锁紧套筒(28)的一端面与所述止动环(27)相抵，所述锁紧套筒(28)螺紧于所述嵌槽(2111)内。
8.根据权利要求7所述的气动制动缸，其特征在于：所述锁紧套筒(28)与所述活塞组件(22)之间设有密封件(29)，以密封所述气缸(21)与所述活塞组件(22)之间的缝隙。
9.根据权利要求1所述的气动制动缸，其特征在于：所述活塞组件(22)包括设置于所述气缸(21)内的活塞(221)，一端可伸出所述气缸(21)的活塞套筒(222)，以及用于将所述活塞套筒(222)轴向压紧于所述活塞(221)的活塞压块(223)。
10.根据权利要求9所述的气动制动缸，其特征在于：所述活塞(221)包括一连接套筒(2211)，所述活塞套筒(222)内设有第一突起(2222)，所述活塞压块(223)设有第二突起(2231)；所述活塞压块(223)、连接套筒(2211)和活塞套筒(222)由内至外依次同轴套接，且所述第二突起(2231)、第一突起(2222)和连接套筒(2211)沿轴向依次相抵；所述活塞压块(223)螺紧于所述连接套筒(2211)内以使所述活塞套筒(222)与所述活塞(221)轴向压紧。
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