CN108006112B - 一种制动系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种制动系统，包括电机轴、液压夹钳和制动油缸，液压夹钳与电机轴连接，制动油缸包括：蓄能缸体；设置在蓄能缸体内的碟簧；设置在碟簧的内侧，并能够在碟簧的驱动下移动的推力轴；与蓄能缸体连接的液压缸体，液压缸体的内腔与蓄能缸体的内腔连通；与推力轴连接，并穿过液压缸体，且能够伸出至液压缸体外对液压夹钳施力的丝杆；位于液压缸体的内腔中，并套设在丝杆上的常用活塞。上述的制动系统，对电机轴施加制动力后，经过齿轮传动比放大能够给车辆提供较大的制动力，满足了车辆所需的较大减速要求，并且由于无需给液压夹钳提供过大的制动力，所以可以由体积较小的碟簧来提供制动力，令制动油缸的体积减小，解决了装配困难的问题。

Description

一种制动系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，特别涉及适用于车辆的一种制动系统。

背景技术

有轨电车、地铁等城市轨道交通车辆，由于需要承载较大的客流量，所以需要其具有较大的载客空间，现有技术中的一种设计方式是将车辆的地板设置的较低，以使载客空间更大。

随着载客空间的增大，车辆的制动系统的安装空间随之减小。现有的制动系统主要包括电机轴、齿轮传动机构、液压夹钳、制动油缸、轴盘和轮盘等。由于车辆运行在路况复杂的城市道路上，所以需要车辆具有较大的减速度要求，进而需要制动油缸能够输出较大的制动力，以使液压夹钳充分夹紧轴盘和轮盘而实现对车轮的制动。但是，具有足够输出动力的制动油缸，需要具有较大的活塞面积，导致整个制动油缸的体积较大，而制动油缸的安装空间又较小，所以就会导致制动油缸装配困难，如果选用体积较小的制动油缸则会导致车辆的制动力不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种新型的制动系统，该系统既能够满足车辆较大的减速要求，也解决了装配困难的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制动系统，包括电机轴、液压夹钳和用于给所述液压夹钳提供动力的制动油缸，所述液压夹钳与所述电机轴连接，并且所述制动油缸包括：

蓄能缸体；

设置在所述蓄能缸体内，能够进行伸缩的碟簧；

设置在所述碟簧的内侧，并能够在所述碟簧的驱动下移动的推力轴；

与所述蓄能缸体连接的液压缸体，所述液压缸体的内腔与所述蓄能缸体的内腔连通；

与所述推力轴连接，并穿过所述液压缸体，且能够在所述推力轴的带动下伸出至所述液压缸体外，以对所述液压夹钳施力的丝杆；

位于所述液压缸体的内腔中，并套设在所述丝杆上的常用活塞，所述常用活塞能够在进入到所述液压缸体内的油液的推动下，带动所述丝杆向靠近所述碟簧的方向移动。

优选的，上述制动系统中，所述液压缸体的远离所述蓄能缸体的一端上，设置有被所述丝杆穿过的前端盖，并且所述前端盖的内侧壁上开设有油槽。

优选的，上述制动系统中，还包括靠近所述前端盖设置，并滑动的套设在所述常用活塞上的辅助活塞，所述辅助活塞能够在进入所述油槽内的油液作用下，推动所述常用活塞和所述丝杆向靠近所述碟簧的方向移动。

优选的，上述制动系统中，还包括套设在所述常用活塞上，并位于所述辅助活塞和所述常用活塞头部的塔簧，所述常用活塞的头部上开设有用于装配所述塔簧的安装槽，所述安装槽的截面形状为梯形。

优选的，上述制动系统中，所述常用活塞的头部靠近所述推力轴的一侧开设有凹槽，所述推力轴的一端上设置有伸入到所述凹槽中并与所述凹槽的侧壁贴合的凸块，并且所述凹槽的侧壁上和所述凸块的侧壁上均设置有台阶结构。

优选的，上述制动系统中，开设在所述液压缸体上的进油孔和出油孔包括：

开设在所述液压缸体的第一侧壁上，用于向所述液压缸体的内腔注入油液以推动所述常用活塞移动的第一进油孔；

开设在所述第一侧壁上，用于排出所述油槽内的油液的第一出油孔；

开设在与所述第一侧壁相对的第二侧壁上，用于向所述油槽中注入油液，以推动所述辅助活塞移动的第二进油孔；

开设在所述第二侧壁上，用于排出所述液压缸体内腔中的油液的第二出油孔。

优选的，上述制动系统中，还包括开设在所述液压缸体上的卡槽，以及设置在所述推力轴上，并能够伸入到所述卡槽中，以周向定位所述推力轴的卡块。

优选的，上述制动系统中，所述推力轴上开设有轴向内腔，所述丝杆设置在轴向内腔中，并且所述推力轴和所述丝杆通过设置在所述推力轴内壁上和所述丝杆外壁上的螺纹可拆卸连接。

优选的，上述制动系统中，还包括：

设置在所述推力轴的内壁上，并套设在所述丝杆外侧的外环，所述外环的内腔为锥形内腔；

滑动的套设在所述丝杆上的内环，所述内环的外周面为锥形面，并且所述锥形面能够与所述外环的内壁贴合，以对所述丝杆实现压紧；

套设在所述丝杆上，推动所述内环在所述丝杆的轴向上移动的定位套筒。

优选的，上述制动系统中，所述推力轴远离所述常用活塞的一端上通过螺纹连接有螺盖，所述螺盖上设置有能够对所述定位套筒施加弹力，以推动所述定位套筒移动的弹簧。

本发明提供的制动系统，不再令液压夹钳与制动系统中位于下游的轴盘和轮盘配合，而是令液压夹钳与电机轴配合，即令液压夹钳对电机轴提供制动力，由于电机轴位于制动系统的上游部位，对电机轴施加制动力后，经过齿轮传动机构的齿轮传动比放大，就能够提供较大的制动力作用在车辆上，满足了车辆所需的较大减速要求，并且，由于无需给液压夹钳提供过大的制动力，所以可以将制动油缸改进为由体积相对较小的碟簧来提供制动力，避免了较大面积活塞的使用，令制动油缸的体积得以减小，从而也解决了制动系统装配困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的制动系统的制动油缸的剖面图；

图2为前端盖的剖面图；

图3为辅助活塞的结构示意图；

图4为常用活塞的剖面图；

图5为液压缸体的结构示意图；

图6为推力轴的剖面图；

图7为丝杆的结构示意图；

图8为内环的结构示意图；

图9为外环的结构示意图；

图10为外环和内环配合时的局部剖面图；

图11为定位套筒的剖面图；

图12为螺盖和弹簧的结构示意图。

在图1-图12中：

1-蓄能缸体，2-碟簧，3-推力轴，4-液压缸体，5-丝杆，6-常用活塞，7-前端盖，8-油槽，9-辅助活塞，10-塔簧，11-安装槽，12-凹槽，13-凸块，14-第二进油孔，15-第二出油孔，16-卡槽，17-卡块，18-螺纹，19-外环，20-内环，21-定位套筒，22-螺盖，23-弹簧，24-扳手开孔，25-联络槽。

具体实施方式

本发明提供了一种新型的制动系统，该系统既能够满足车辆较大的减速要求，也解决了装配困难的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的制动系统，主要进行了两方面的改进，一方面是令液压夹钳与电机轴连接(图中未示出)，从而通过液压夹钳将制动力施加给电机轴，令制动力在下游部件的传动中被放大；另一方面是对给液压夹钳提供制动力的液压油缸进行了结构改进，如图1-图12所示，改进后的液压油缸主要包括：蓄能缸体1；设置在蓄能缸体1内，能够进行伸缩的碟簧2，该碟簧2为产生制动力的部件，即碟簧2的弹力即为制动系统的制动力；设置在碟簧2的内侧，并能够在碟簧2的驱动下正向移动(即向图1中的左侧移动)的推力轴3(推力轴3在液压力的作用下也能够反向移动，即向图1的右侧移动)；与蓄能缸体1连接的液压缸体4，液压缸体4的内腔与蓄能缸体1的内腔连通；与推力轴3连接，并穿过液压缸体4，且能够在推力轴3的带动下伸出至液压缸体4外，以对液压夹钳施力的丝杆5；位于液压缸体4的内腔中，并套设在丝杆5上的常用活塞6，常用活塞6能够在进入到液压缸体4内的油液的推动下，能够通过带动推力轴3而使丝杆5反向移动，该反向具体指的是靠近碟簧2的方向(即图1中的右侧方向)。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的制动系统中，如图1和图2所示，液压缸体4的远离蓄能缸体1的一端上，设置有被丝杆5穿过的前端盖7，并且前端盖7的内侧壁上开设有油槽8，对应的在蓄能缸体1远离液压缸体4的一端上也设置有后端盖(如图1所示)。并且，本实施例还包括靠近前端盖7设置，并滑动的套设在常用活塞6上的辅助活塞9，辅助活塞9能够在进入油槽8内的油液作用下，推动常用活塞6和丝杆5向靠近碟簧2的方向移动，如图1和图3所示。

本实施例中，最优选的是令液压缸体4采用双油室设计，即常用缓解油室和辅助缓解油室。常用缓解油室是在车辆正常缓解时(即解除制动时)，液压油(即前文中的油液)注入的油室，通过液压推动常用活塞6以抵消蓄能缸体1内部的碟簧2的输出力。辅助缓解油室是在车辆无电及车辆常用缓解油路故障时，液压油注入的油室(主要为油槽8)，通过液压推动辅助活塞9而带动常用活塞6移动，以抵消蓄能缸体1内部的碟簧2的输出力。具体的，如图1和图4所示，常用活塞6为T型，液压力作用在常用活塞6的径向部分(图4中虚线椭圆内的部分，即后续提到的头部)上，而辅助活塞9以及后续提到的塔簧10则套设在常用活塞6的轴向部分上。辅助活塞9则为圆环状，如图3所示，两个端面上分别具有形状不同的联络槽25，用于液压油的进出，此两个联络槽25分别连通油槽8和后续提到的第二进油孔14以及油槽8和后续提到的第一出油孔，并且联络槽为形状符合数学方程的等深或渐深切削槽。该种符合数学方程的联络槽25有利于液压油进出油腔的缓冲，降低了高压高速液压油对零部件的冲击。

优选的，还包括套设在常用活塞6上，并位于辅助活塞9和常用活塞6头部的塔簧10，常用活塞6的头部上开设有用于装配塔簧10的安装槽11，安装槽11的截面形状为梯形，如图1和图4所示。常用活塞6与辅助活塞9之间用塔簧10进行分隔，能够防止常用活塞6与辅助活塞9在车辆振动状态下发生碰撞，避免活塞发生不可修复的损伤而导致制动油缸失效。安装槽11的截面形状之所以优选为梯形，既能够方便塔簧10的装配，也能够增大常用活塞6承受液压力的受力面积。

如图1、图4和图6所示，常用活塞6的头部靠近推力轴3的一侧开设有凹槽12，推力轴3的一端上设置有伸入到凹槽12中并与凹槽12的侧壁贴合的凸块13，并且凹槽12的侧壁上和凸块13的侧壁上均设置有台阶结构，并且台阶结构中具有围成梯形空间或梯形凸块的倾斜侧壁，即常用活塞6头部的另一侧也具有梯形槽(更优选为锥形槽)，使得常用活塞6具有双梯形结构。该台阶结构和梯形槽的设置，能够增大常用活塞6与推力轴3的接触面积，提高了本实施例提供的制动系统的工作稳定性。

与双油室结构对应的，如图1和图5所示，本实施例优选开设在液压缸体4上的进油孔和出油孔包括：开设在液压缸体4的第一侧壁上，用于向液压缸体4的内腔注入油液以推动常用活塞6移动的第一进油孔；开设在所述第一侧壁上，用于排出油槽8内的油液的第一出油孔；开设在与第一侧壁相对的第二侧壁上，用于向油槽8中注入油液，以推动辅助活塞9移动的第二进油孔14；开设在第二侧壁上，用于排出液压缸体4内腔中的油液的第二出油孔15。其中，第一进油孔、液压缸体4的部分内腔和第二出油孔15为驱动常用活塞6移动的液压回路，第二进油孔14、油槽8、液压缸体4的另一部分内腔和第一出油孔为驱动辅助活塞9移动的液压回路。

本实施例中，还包括开设在液压缸体4上的卡槽16，以及设置在推力轴3上，并能够伸入到卡槽16中，以周向定位推力轴3的卡块17，如图1和图6所示。此卡槽16和卡块17的设计，是为了避免推力轴3在机械手动缓解模式(此模式详见后续内容)中旋转而导致机械手动缓解失效。

如图1、图6和图7所示，推力轴3上开设有轴向内腔，丝杆5设置在轴向内腔中，并且推力轴3和丝杆5通过设置在推力轴3内壁上和丝杆5外壁上的螺纹18可拆卸连接。为了保证丝杆5能够与推力轴3同步移动，需要使两者固定连接，而为了能够实现机械手动缓解，则需要令丝杆5和推力轴3之间可拆卸，所以本实施例优选在推力轴3的内壁上设置螺纹，并在丝杆5的外壁上也设置螺纹18，并通过两处螺纹的配合实现丝杆5和推力轴3的可拆卸连接。

更进一步的，如图1、图8、图9、图10和图11所示，本实施例中还包括：设置在推力轴3的内壁上，并套设在丝杆5外侧的外环19，外环19的内腔为锥形内腔，即外环19的内壁为锥形壁面；滑动的套设在丝杆5上的内环20，该内环20的外周面为锥形面，并且该锥形面能够与外环19的内壁贴合(即两个锥形面相互贴合)，并通过两者的挤压变形，能够对丝杆5实现压紧；套设在丝杆5上，推动内环20在丝杆5的轴向上移动的定位套筒21。本实施例中，在推力轴3和丝杆5螺纹连接的基础之上，还采用外环19和内环20配合的方式形成丝杆5的锁闭结构(因为外环19和内环20在推力轴3的阻挡下无法移动和外扩，所以只能向内侧挤压丝杆5)，以防止丝杆5在轴向移动过程中发生转动而导致制动力丧失。具体的，推力轴3的内壁上具有连接(或者阻挡)外环19的座台，并且为了保证具有足够的变形量，外环19和内环20上还具有开口。

如图1和图12所示，推力轴3远离常用活塞6的一端上通过螺纹连接有螺盖22，该螺盖22上设置有能够对定位套筒21施加弹力，以推动定位套筒21移动的弹簧23，该弹簧23优选为尺寸较小的小碟簧。螺盖22由小碟簧与自制螺母组成，通过铆接将小碟簧与自制螺母制成一体。螺盖22上有螺纹，螺纹与推力轴3旋合，小碟簧的弹力作用在定位套筒21上，进而传递到内环20和外环19上，使得内环20和外环19的斜面(即锥形面)相互挤压配合而形成互锁，锁紧丝杆5，防止丝杆5在车辆振动冲击下转动，有效的保证了制动系统安全可靠的制动上闸。

具体的，本实施例提供的制动系统的液压油缸主要有四种工作模式：常用制动模式、常用缓解模式、辅助缓解模式及机械手动缓解模式。

液压油缸中无液压油且丝杆5没有受到制动系统的制动盘限位时，蓄能缸体1内的碟簧2弹力释放，作用在推力轴3上。推力轴3通过螺纹18与丝杆5螺纹连接，作用在推力轴3的弹力通过螺纹18传递到丝杆5，并且推力轴3上的弹力传递到与其抵接的常用活塞6上，三者同时向靠近前端盖7的方向移动。塔簧10安装在常用活塞6与辅助活塞9之间，且碟簧2的作用力远大于塔簧10的作用力。常用活塞6在推力轴3带动下移动而压缩塔簧10，然后使得常用活塞6的端面压靠在辅助活塞9上，进而推动辅助活塞9与前端盖7的端面接触并实现限位，辅助活塞9、常用活塞6、丝杆5和推力轴3停止移动。

在常用制动模式时，蓄能缸体1内的碟簧2弹力释放，作用在推力轴3，并传递到丝杆5上，由内环20与外环19配合后将丝杆5锁死。与此同时推力轴3带动丝杆5向制动盘方向上闸，塔簧10被压缩。当丝杆5受到制动盘反力后限位，此时常用活塞6的端面与辅助活塞9的端面之间有间隙，处于不贴合状态，碟簧2产生的制动力就作用在制动盘上。并且，在塔簧10弹力作用下，辅助活塞9的另一个端面紧贴在前端盖7上，这时常用活塞6与辅助活塞9之间还有数毫米的间隙。

在常用缓解模式时，向第一进油孔中注入高压油液，液压油从辅助活塞9与常用活塞6的间隙之间进入油腔，常用活塞6在液压油的作用下向碟簧2所在的一侧移动，常用活塞6带动推力轴3一同压缩碟簧2，丝杆5退回，实现制动缓解功能。

在辅助缓解模式时，向第二进油孔14中注入高压油液，在正常制动时，辅助活塞9在塔簧10的弹力下，紧贴靠在前端盖7的端面上，液压油从辅助活塞9的符合数学方程的联络槽25中进入到开设在前端盖7上的油槽8内，此时在液压油的作用下，辅助活塞9压缩塔簧10而向靠近碟簧2的方向运动，进而使辅助活塞9带动常用活塞6回退，从而带动丝丝杆5回退，实现制动缓解。

机械手动缓解模式是在车辆常用缓解与辅助缓解功能失效的情况下所采用的，具体的是：在制动状态下，利用扳手将螺盖22旋出(螺盖22上具有内六角形的扳手开孔24，如图7所示)，小碟簧不再压紧定位套筒21；在正常的制动工况下，定位套筒21将压紧力作用在内环20上，旋出螺盖22后，定位套筒21传递的小碟簧的弹力被卸载，内环20从外环19中弹出，失去了对丝杆5的锁紧作用；用棘轮扳手，旋动丝杆5继续回退，同时令推力轴3上的卡块17进入到液压缸体4的卡槽16中，以防止丝杆5在转动回退过程中推力轴3转动，与此同时推力轴3向远离制动盘的方向运动，实现制动缓解。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，制动系统的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种制动系统，包括电机轴、液压夹钳和用于给所述液压夹钳提供动力的制动油缸，其特征在于，所述液压夹钳与所述电机轴连接，并且所述制动油缸包括：

蓄能缸体；

设置在所述蓄能缸体内，能够进行伸缩的碟簧；

设置在所述碟簧的内侧，并能够在所述碟簧的驱动下移动的推力轴；

设置在所述推力轴的内壁上，并套设在丝杆外侧的外环，所述外环的内腔为锥形内腔；

滑动的套设在所述丝杆上的内环，所述内环的外周面为锥形面，并且所述锥形面能够与所述外环的内壁贴合，以对所述丝杆实现压紧；

套设在所述丝杆上，推动所述内环在所述丝杆的轴向上移动的定位套筒；

与所述蓄能缸体连接的液压缸体，所述液压缸体的内腔与所述蓄能缸体的内腔连通，并还包括开设在所述液压缸体上的卡槽，以及设置在所述推力轴上，并能够伸入到所述卡槽中，以周向定位所述推力轴的卡块；

与所述推力轴连接，并穿过所述液压缸体，且能够在所述推力轴的带动下伸出至所述液压缸体外，以对所述液压夹钳施力的丝杆；

位于所述液压缸体的内腔中，并套设在所述丝杆上的常用活塞，所述常用活塞能够在进入到所述液压缸体内的油液的推动下，带动所述丝杆向靠近所述碟簧的方向移动。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述液压缸体的远离所述蓄能缸体的一端上，设置有被所述丝杆穿过的前端盖，并且所述前端盖的内侧壁上开设有油槽。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，还包括靠近所述前端盖设置，并滑动的套设在所述常用活塞上的辅助活塞，所述辅助活塞能够在进入所述油槽内的油液作用下，推动所述常用活塞和所述丝杆向靠近所述碟簧的方向移动。

4.根据权利要求3所述的制动系统，其特征在于，还包括套设在所述常用活塞上，并位于所述辅助活塞和所述常用活塞头部之间的塔簧，所述常用活塞的头部上开设有用于装配所述塔簧的安装槽，所述安装槽的截面形状为梯形。

5.根据权利要求4所述的制动系统，其特征在于，所述常用活塞的头部靠近所述推力轴的一侧开设有凹槽，所述推力轴的一端上设置有伸入到所述凹槽中并与所述凹槽的侧壁贴合的凸块，并且所述凹槽的侧壁上和所述凸块的侧壁上均设置有台阶结构。

6.根据权利要求3所述的制动系统，其特征在于，开设在所述液压缸体上的进油孔和出油孔包括：

开设在所述液压缸体的第一侧壁上，用于向所述液压缸体的内腔注入油液以推动所述常用活塞移动的第一进油孔；

开设在所述第一侧壁上，用于排出所述油槽内的油液的第一出油孔；

开设在与所述第一侧壁相对的第二侧壁上，用于向所述油槽中注入油液，以推动所述辅助活塞移动的第二进油孔；

开设在所述第二侧壁上，用于排出所述液压缸体内腔中的油液的第二出油孔。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制动系统，其特征在于，所述推力轴上开设有轴向内腔，所述丝杆设置在轴向内腔中，并且所述推力轴和所述丝杆通过设置在所述推力轴内壁上和所述丝杆外壁上的螺纹可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述推力轴远离所述常用活塞的一端上通过螺纹连接有螺盖，所述螺盖上设置有能够对所述定位套筒施加弹力，以推动所述定位套筒移动的弹簧。

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