CN107407358A - 驻车制动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于制动单元的驻车制动装置，所述制动单元还具有行车制动执行器，所述驻车制动装置包括位于壳体(4)中的用于在驻车制动齿轮(8)上自由地执行旋转运动的弹簧装置(10)，该驻车制动齿轮(8)与用于传递来自所述制动单元(1)的制动力的装置(5‑7)驱动连接。该装置具有与时钟弹簧(10)驱动连接的两个可轴向移动的控制套筒(15，16)。控制套筒(15，16)分别与驻车制动齿轮(8)和壳体(4)形成离合器(8'，15和12，16)。装置(13，18‑21)用于控制两个控制套筒的轴向运动并控制两个离合器的接合以使它们中总有一个是接合。

Description

驻车制动装置
技术领域
本发明涉及一种用于制动单元的驻车制动装置，所述制动单元还具有行车制动执行器(service brake actuator)，所述驻车制动装置包括在壳体上的用于在驻车制动齿轮上自由地执行旋转运动的弹簧装置，该驻车制动齿轮与用于传递来自所述制动单元的制动力的装置连接。本发明还涉及一种用于应用和释放驻车制动的方法，以及包括驻车制动装置的车辆。
背景技术
车辆制动领域倾向于使用旋转电动马达提供行车制动力。在这种趋势背后，希望使用电力来控制和驱动车辆上的不同装置，从而在除了其他方面以外避免需要气动和/或液压系统。
在这样的电动行车制动执行器中，通常应该存在一种用于将来自电动马达的旋转运动转换成平移运动的装置，所述平移运动适于将制动垫或制动蹄应用在车辆的制动盘或轮辋或制动鼓上。例如，所述装置可以是所谓的滚珠丝杠(本文公开的实际实施例就是如此)。
因此，通过电力的方式执行行车制动。在可能没有电力的情况下，不能正常地完成行车制动，需要紧急制动。此外，驻车制动应通过不同于行车制动执行器的装置执行。
本文的教导涉及这种驻车和紧急制动装置。
为了通过上述装置提供旋转驻车和紧急制动力，将旋转运动转换为平移运动，已知可以采用强力时钟弹簧。
DE19945701A1涉及制动执行器，特别是用于盘式制动器的轨道车辆制动卡钳的制动致动器。制动执行器包括：具有用于夹紧和释放制动器的电动驱动系统的行车制动单元；具有用于夹紧制动器的预加载弹簧装置的安全制动单元；以及用于将电动驱动系统的运动转换成平移运动以激活制动夹紧机构(特别是用于激活刹车卡钳)的制动轴。预加载弹簧装置和制动轴相对彼此共轴定位，并且串联机械连接。弹簧装置包括布置成与制动夹紧机构直接接合的螺旋弹簧。这需要弹簧提供强大的力。
DE19617796A1描述了一种机电盘式制动器执行装置，其具有主轴活塞，该主轴活塞由连接至夹紧活塞的储能弹簧加载，用于传递致动力或冲程，并通过非自身锁定的调节螺纹与轴向不可移动的母件接合。在弹簧作用力的作用下,主轴活塞可以通过步进马达或锁定机构或类似装置在电气监控下沿着致动方向拧紧，并且母件可以转动以通过电动马达和自锁定蜗轮传动装置产生主轴活塞的相反旋转方向。这使得能够设置螺纹部件之间的相对旋转，从而实现快速和可控的制动。夹紧活塞包括集成的磨损调节装置。该DE文件中的储能弹簧也是直接作用在制动装置上的弹簧，因此需要强力弹簧，但是运动非常有限。
CN103213597A涉及一种电磁可控机械驻车制动装置，其包括动作臂、动作臂安装座、圆柱形压缩弹簧、电磁铁部件和磨损片。两个动作臂以旋转模式分别连接在动作臂安装座的上端和下端，圆柱形压缩弹簧布置在两个动作臂之间，每个圆柱形压缩弹簧的两端分别与上侧和下侧的动作臂连接，电磁铁部件布置在圆柱形压缩弹簧内部并与上侧和下侧的动作臂连接，并且两个磨损片分别布置在每个动作臂的另一端。
此外，在该CN文件中，弹簧沿轴向作用，虽然弹簧作用在与制动块连接的杠杆上，但弹簧所需的力也很大。与其他现有技术相比，控制电磁铁部件的电量以控制磨损片和钢轨之间的摩擦力，以实现车辆的制动或停车，磨损片在钢轨上被压缩，大部分的热负荷由钢轨承受，车辆位置不断移动，制动产生的热量迅速消散在钢轨上，电磁可控机械制动驻车装置适用于长途下坡时车辆的连续制动。
发明内容
本发明的一个目的是减轻或消除上述缺点，并且在电力丢失或需要驻车制动时实现安全驻车制动和紧急制动。本发明的另一个目的是在没有任何电源中断或能量损失(例如，形式为离合器的滑动等)的情况下完成这种制动。本发明的又一个目的是实现尽可能轻便、坚固和便宜的驻车制动装置。
现在已经通过所附独立权利要求中阐述的概念来实现下文中描述的上述目的以及其它目的，在相关从属权利要求中限定了优选实施例。
一方面，本发明提供了一种介绍所述类型的驻车制动装置，所述驻车制动装置包括两个能够轴向移动的控制套筒，所述控制套筒与弹簧装置驱动连接并分别与驻车制动齿轮和壳体形成离合器。该装置还包括用于控制两个控制套筒的轴向运动以及控制两个离合器的接合以使它们中总有一个是接合的装置。设置有释放杆，该释放杆包括用于与所述控制套筒中的任一个接合的两个控制环，并且所述释放杆在固定电磁体的驻车制动释放方向的作用下以及复位弹簧的相反方向的作用下在控制套筒中可轴向移动。释放杆设置有在电磁体通电时被电磁体吸引的磁性锚定盘，以控制两个控制套筒的轴向运动。两个控制套筒被弹簧偏置分开，使得它们中总有一个是接合的。
当与壳体形成的离合器接合时，不会发生由弹簧装置产生的旋转运动，而当与驻车制动齿轮形成的离合器接合时，旋转运动被提供给驻车制动齿轮。由于两个离合器中的一个始终处于接合状态，因此不会发生断电或滑动。事实上，这种设计是在实际的实施例中使得两个离合器在所提到的转变中在短时间内接合。
在实际实施方式中，设置有与控制套筒中的任一个接合的两个控制环的释放杆在固定电磁体的驻车制动释放方向的作用下以及复位弹簧的相反方向的作用下在控制套筒中可轴向移动。
当电磁体通电时，与壳体形成的离合器处于接合状态，使弹簧装置固定，而断电的电磁体意味着与驻车制动齿轮形成的离合器在复位弹簧的作用下接合(稍早于与壳体形成的离合器分离)。通过与控制套筒中的任一个接合的控制环来实现对离合器的控制。
在实际的实施方式中，释放杆设置有当电磁体通电时被电磁体吸引的磁性锚定盘。
为了便于手动释放驻车制动器，释放杆在延伸出壳体的端部设置有释放环。
驻车制动装置可以配置为通过将释放杆定位在它的任一轴向端部位置中而接合离合器中的一个并打开另一个离合器，并且所述驻车制动装置配置为当释放杆处于其相应端部位置之间的位置时接合两个离合器。
离合器可以包括齿式离合器以确保它们的接合。为了确保正确的操作，两个控制套筒通过弹簧偏置分开。
在实际情况下，弹簧装置的内端附接到弹簧套筒，控制套筒可在所述弹簧套筒中轴向移动。控制套筒与弹簧套筒一起旋转。
在一个实施方式中，弹簧装置包括时钟弹簧。由于弹簧装置旨在被张紧以使其可以向制动装置的部件提供旋转扭矩，所以时钟弹簧非常适合于该任务。
在一方面，本发明提供了一种车辆，特别是轨道车辆，其包括根据本文教导的驻车制动装置。
在另一方面，提供了一种用于应用和释放本文教导的驻车制动装置的方法，其中所述驻车制动应用为：通过用于控制两个控制套筒的轴向运动的装置对控制套筒轴向定位，以使驻车制动齿轮形成的离合器接合并且使与壳体形成的离合器打开。因此，能量被储存在允许应用驻车制动的弹簧装置中。通过以下方式释放所述驻车制动，所述行车制动器提供与卷绕弹簧装置同时的齿轮的驻车制动释放旋转，以在弹簧装置中储存能量，接下来轴向定位控制套筒以使与驻车制动齿轮形成的离合器打开并且与壳体形成的离合器接合。
为了减少储存在弹簧装置中的能量在用于控制两个控制套筒的轴向运动的装置的轴向运动期间损失的风险，在任一个离合器打开之前，两个离合器都接合。不管用于控制两个控制套筒的轴向运动的装置的轴向运动的方向如何，都会发生这种情况。
在实际的情况下，用于控制两个控制套筒的轴向运动的装置可在固定电磁体的驻车制动释放方向的作用下以及复位弹簧的相反方向的作用下轴向移动。
附图说明
以下将参照附图进一步详细地描述本文的教导，其中
图1是包含驻车制动装置的盘式制动单元的等距视图；
图2是该盘式制动单元的侧视图，其中驻车制动装置以截面示出；以及
图3是图2所示截面部分的放大图。
具体实施方式
图1示出了用于轨道车辆(未示出)的盘式制动单元1。单元1将被安装到车辆的底架上，在车轮轴等上的制动盘附近。这里的教导将在其在使用在轨道车辆中描述，但不排除在道路车辆上的使用。
制动单元1将被安装在制动盘D(图1中虚线所示)的两侧，使得两个制动垫2，3可以通过在制动单元1内产生的制动力与制动盘D制动接合。在这种情况下，该制动力可以是行车制动力或驻车制动力。
用于将在制动单元中产生的制动力转化为来自两个制动垫2，3的夹紧力的装置在本领域中是已知的，并且将不再进一步描述，除了理解本文所阐述的概念所必需的程度之外。
具有包括多个部件的壳体4的盘式制动单元1如图2所示在其下部(未以截面示出)包括行车制动执行器，该行车制动执行器本身是已知的，并且该行车制动执行器具有作为其制动力产生元件的设置有减速齿轮的电动旋转马达。来自行车制动执行器的电动马达的制动力通过旋转地轴颈支承在壳体4中的驱动齿轮5传送。
现在进一步参考图3。
驱动齿轮5连接到驱动套筒6，驱动套筒6也旋转地轴颈支承在壳体4中。驱动套筒6与同轴布置在驱动套筒内的非旋转驱动主轴7以及合适的球装置一起形成所谓的滚珠丝杠。主轴7延伸穿过驱动齿轮5的开口中心，并以推杆7'结束，该推杆与已知装置连接，所述装置用于将向主轴7以及因此推杆7'的左侧的线性运动转化为制动力，该制动力实现制动垫2，3的运动。
这里的教导涉及驻车制动装置，如图3的截面部分所示。
驻车制动齿轮8与驱动齿轮5啮合。驻车制动齿轮8设置有通过径向轴承9轴颈支承在壳体4中的齿轮套筒8'。
用于选择性地驱动驻车制动齿轮8以驻车制动的动力源是强力弹簧装置10，该弹簧装置10的外端与壳体4永久接合，其内端与弹簧套筒11永久接合。该弹簧套筒11旋转地轴颈支承在齿轮套筒8'上以及附接在壳体4中的支撑套筒12上。弹簧装置10适于被张紧以向弹簧套筒11提供旋转扭矩，从而间接驱动驻车制动齿轮8。适于执行所述任务的弹簧装置的优选实例是时钟弹簧10。
在弹簧装置10的中心设置有可轴向移动的释放杆13，该释放杆13由齿轮套筒8'和支撑套筒12中的杆头14引导。
两个控制套筒15，16旋转地布置在齿轮套筒8'和支撑套筒12之间的释放杆13上。这两个控制套筒15，16可相对于弹簧套筒11轴向移动，但是与弹簧套筒11驱动接合。它们分别与齿轮套筒8'和支撑套筒12形成齿式离合器，这些离合器分别被称为左离合器8'-15和右离合器12-16。两个控制套筒15，16一起在轴向上短于齿轮套筒8'和支撑套筒12之间的距离，并通过轴向压缩弹簧17在适当形状的空间中被偏压分离。
释放杆13设置有磁性锚定盘(a magnetic anchor disc)13'，该磁性锚定盘13'位于杆头14内，并且在壳体4中的围绕释放杆13的环形电磁体18附近。此外，释放杆13设置有两个控制环19和20，所述控制环19，20分别位于两个控制套筒15，16的左侧和右侧。压缩式复位弹簧21布置在杆头14和右控制环20之间，以将释放杆13偏置至图中的左侧。
释放杆13和其锚定盘13'、其两个控制环19，20、复位弹簧12和电磁体18一起可以统称为“用于控制两个控制套筒的轴向运动的装置”。
装置在图3中示出，其中弹簧装置10张紧以用于稍后的驻车制动作用，并且电磁体18通电，使得锚定盘13'和释放杆13抵抗复位弹簧21的偏置被保持在图中的右侧。左离合器8'-15分离，使得驻车制动齿轮8自由旋转，允许未公开的行车制动器进行正常的行车制动操作。右离合器12-16接合，从而防止弹簧套筒11在弹簧装置10的作用下旋转。
以下说明从该显示的位置开始。
如果电磁体18出现电压下降，表示需要应用驻车制动器或需要紧急制动(因为电动制动器变得不可操作)，释放杆13将在复位弹簧21的偏置下移动至图中的左侧。由于几何形状，右离合器12-16和左离合器8'-15两者在右离合器12-16分离之前短时间接合。现在，来自弹簧装置10的力可以经由左离合器8'-15和齿轮套筒8'传递到齿轮8，并进一步传递到滚珠丝杠6，7上。在弹簧装置10的作用下执行驻车制动或紧急制动。
由于两个离合器8'-15和12-16的工作顺序以及其中没有滑动，所以弹簧装置10的能量不会损失。
在应用驻车或紧急制动之后，弹簧装置10可以通过齿轮8、齿轮套筒8'、左离合器8'-15、控制套筒15，16和弹簧套筒11被驻车制动执行器再次张紧，前提是电磁体18保持不通电，直到弹簧装置10被张紧到期望的程度。
释放杆13在其延伸出壳体4的端部设置有释放环13"，以便能够随意地手动释放驻车制动装置。

Claims (13)

1.一种用于制动单元(1)的驻车制动装置，所述制动单元还具有行车制动执行器，所述驻车制动装置包括位于壳体(4)中的用于在驻车制动齿轮(8)上自由地执行旋转运动的弹簧装置(10)，所述驻车制动齿轮(8)与用于传递来自所述制动单元(1)的制动力的装置(5-7)驱动连接，其特征在于，两个可轴向移动的控制套筒(15，16)与所述弹簧装置(10)驱动连接并分别与所述驻车制动齿轮(8)、所述壳体(4)形成离合器(8'，15和12，16)，装置(13，18-21)用于控制所述两个所述控制套筒的轴向运动并控制两个所述离合器的接合，以使两个所述离合器中总有一个是接合的。
2.根据权利要求1所述的驻车制动装置，其中，释放杆(13)设置有与所述控制套筒(15，16)中的任一个接合的两个控制环(19，20)，所述释放杆(13)在固定电磁体(18)的驻车制动释放方向的作用下以及在复位弹簧(21)的相反方向的作用下能够在所述控制套筒中轴向移动。
3.根据权利要求2或3所述的驻车制动装置，其中，所述释放杆(13)设置有在所述电磁体(18)通电时被所述电磁体(18)吸引的磁性锚定盘(13')。
4.根据权利要求2所述的驻车制动装置，其中，所述释放杆(13)在延伸出所述壳体(4)的端部设置有释放环(13")。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的驻车制动装置，其中，所述驻车制动装置配置为通过将所述释放杆(13)定位在该释放杆(13)的任一轴向端部位置中而接合所述离合器(8'，15和12，16)中的一个并打开另一个所述离合器，并且所述驻车制动装置配置为当所述释放杆(13)处于该释放杆(13)相应端部位置之间的位置时接合两个所述离合器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驻车制动装置，其中，所述离合器包括齿式离合器(8'，15和12，16)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的驻车制动装置，其中，两个所述控制套筒(15，16)通过弹簧(17)偏置分开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的驻车制动装置，其中，所述弹簧装置(10)的内端附接至弹簧套筒(11)，所述控制套筒(15，16)能够在所述弹簧套筒(11)中轴向移动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驻车制动装置，其中，所述弹簧装置包括时钟弹簧(10)。
10.一种车辆，特别是轨道车辆，所述车辆包括根据前述权利要求中任一项所述的驻车制动装置。
11.一种用于应用和释放根据权利要求1至9中任一项所述的驻车制动装置的方法，其中，所述驻车制动应用为：通过用于控制两个所述控制套筒(15，16)的轴向运动的装置(13，18-21)对所述控制套筒(15，16)轴向定位，以使所述驻车制动齿轮(8)形成的离合器(8'，15)接合并且使所述壳体(4)形成的离合器(12，16)打开，从而允许所述弹簧装置(10)中储存的能量应用驻车制动；并且其中通过以下方式释放所述驻车制动：所述行车制动器提供与卷绕所述弹簧装置(10)同时的所述齿轮(8)的驻车制动释放旋转，以在所述弹簧装置(10)中储存能量，用于随后的制动力应用，接下来轴向定位所述控制套筒(15，16)以使所述驻车制动齿轮(8)形成的离合器(8'，15)打开并且所述壳体(4)形成的离合器(12，16)接合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在用于控制两个所述控制套筒(15，16)的轴向运动的所述装置(13，18-21)的轴向运动期间，不管用于控制两个所述控制套筒(15，16)的轴向运动的所述装置(13，18-21)的轴向运动的方向如何，两个所述离合器(8，15和12，16)都在所述离合器(8，15和12，16)中的任一个打开之前通过弹簧(17)接合。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，用于控制两个所述控制套筒(15，16)的轴向运动的所述装置(13，18-21)能够在固定电磁体(18)的驻车制动释放方向的作用下以及在复位弹簧(21)的相反方向的作用下轴向移动。
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