油缸以及包括该油缸的制动夹钳装置
技术领域
本发明属于基础制动技术领域,涉及用于输出制动力的油缸以及使用该油缸的可实现间隙自调整的制动夹钳装置。
背景技术
在诸如轨道交通技术领域,通过制动夹钳装置输出制动力作用在制动盘上从而实现基础制动,其中,制动夹钳装置中的油缸(即制动缸)用于输出制动力。
在制动夹钳装置不停的工作过程中,闸片磨损等因素会导致制动盘与闸片之间的间隙扩大,因此,油缸的输出轴的输出距离需要相应地自调节以保证闸片与制动盘之间的间隙基本保持恒定,即实现间隙自调整。
现有的制动夹钳的油缸一般采用多个螺纹自锁的结构(即螺旋调节机构)进行上述调节,然而,这种机构的结构复杂、零部件较多、体积很大,对于使用液压力工作的空间有限的油缸,是相对不大合适的。并且,采用传统的间隙调整结构,同时会使组装工艺十分繁琐,加工成本较高;进一步,这种螺旋调节机构用到很多锥面配合以在油缸小行程下实现离合器作用,不是很可靠,这种螺旋调节单次调节量较小。
有鉴于此,有必要提出一种新型的制动夹钳装置用油缸。
发明内容
按照本发明的一方面,提供一种一种油缸,用于输出制动力,其具有缸体(13),所述缸体(13)内装有复位活塞(2)、弹簧底座(12)和位于所述复位活塞(2)和弹簧底座(12)之间的第一弹性件(16);
所述复位活塞(2)具有在轴向上设置的台阶通孔(2-1),且所述复位活塞(2)在所述台阶通孔(2-1)的大致中部处的内壁上至少具有后侧台阶(2-1-1),并且所述复位活塞(2)的台阶通孔(2-1)的后端与复位活塞端盖(8)固定连接;
所述油缸还包括:在轴向上设置的调节螺杆(6)、螺杆套(5)、端面齿圈离合器(7)、调节簧(10)、调节簧端盖(11)、导向杆(3)和第二弹性件(17);
其中,所述调节螺杆(6)位于所述复位活塞(2)的台阶通孔(2-1)中并且其后端能够通过端面齿圈离合器(7)与所述复位活塞端盖(8)连接,所述调节螺杆(6)的大致中部具有凸台(6-1),所述第二弹性件(17)套装在所述调节螺杆(6)上并位于所述凸台(6-1)与所述后侧台阶(2-1-1)之间,所述第二弹性件(17)的后端与所述凸台(6-1)的前端相抵,所述第二弹性件(17)的前端与所述复位活塞(2)的台阶通孔(2-1)中的后侧台阶(2-1-1)相抵;所述螺杆套(5)套装在所述调节螺杆(6)的凸台(6-1)的前侧一端上并且与所述调节螺杆(6)非自锁螺纹连接;
其中,所述端面齿圈离合器(7)套装在所述调节螺杆(6)的凸台(6-1)的后侧一端上,并包括第一端面齿圈(7-1)和第二端面齿圈(7-2),所述第一端面齿圈(7-1)固定在所述复位活塞端盖(8)上,所述第二端面齿圈(7-2)相对靠近所述凸台(6-1)地固定在所述调节螺杆(6)上;
其中,所述导向杆(3)套装在所述螺杆套(5)上并相对所述缸体(13)固定,所述调节簧端盖(11)套装在所述螺杆套(5)上且固定于所述导向杆(3)的后端,所述调节簧(10)安装在所述导向杆(3)与螺杆套(5)之间并能够被所述调节簧端盖(11)在轴向上限位,所述调节簧(10)通过其被所述调节簧端盖(11)在轴向上限位时能够向所述螺杆套(5)提供轴向力的方式装配在所述螺杆套(5)上;
其中,所述螺杆套(5)与所述复位活塞(2)之间设有防转机构。
按照本发明的又一方面,提供一种制动夹钳装置,其包括本发明的油缸。
根据以下描述和附图,本发明的以上特征、操作和相应带来的效果将变得更加显而易见。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中,将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚,其中,相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1是按照本发明一实施例的油缸的剖视图。
图2是图1所示实施例的油缸中的复位活塞的剖视图。
图3是图1所示实施例的油缸中的复位活塞的左视图。
图4是图1所示实施例的油缸中的第一端面齿圈/第二端面齿圈的主视图。
图5是图1所示实施例的油缸中的第一端面齿圈/第二端面齿圈的A-A剖视图。
图6是图1所示实施例的油缸中的第一端面齿圈/第二端面齿圈的B-B剖视图。
图7是图1所示实施例的油缸中的螺杆套的剖视图。
图8是按照本发明又一实施例的油缸的剖视图。
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些,旨在提供对本发明的基本了解,并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明的实质精神下,本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在描述中,为描述的清楚,“前”定义为油缸输出的制动力的方向,与该方向相反的方向定义为“后”,因此,油缸中的部件具有相应的前端/后端、或者前侧/后侧。
在附图中,未作特别说明的情况下,所有剖面均是沿油缸的轴向上剖切的,并且,基于附图中的方位,方位术语“右”与以上所定义的方向“前”相对应,方位术语“左”与以上所定义的方向“后”相对应。
如图1所示,本发明实施例的油缸是一种制动夹钳用油缸,其具有缸体13,缸体13内从前向后依次轴向地装有活塞1、复位活塞2、第一弹性件16和弹簧底座12,在一实施例中,缸体13的后端是开放的,其通过后端固定连接底座后盖9的方式封闭缸体13,底座后盖9是可拆卸地安装在缸体13上,因此,缸体13内部设置的部件安装比较方便。其中,复位活塞2的前端与活塞1相抵,活塞1用于形成一密封油室,复位活塞2用于形成又一密封油室,通过相应的进出油管可以向以上任意密封油室输入或输出油等液体介质。在该实施例中,活塞1和复位活塞2分别和缸体13构成各自的油腔,即两个油腔,一个油腔可以用于制动系统自动控制夹钳的制动和缓解,另外一个油腔可以用于故障时紧急缓解;应当理解,以上构成的两个油腔之间必要时可以相互替换,从而起到冗余作用,防止因为单个油腔密封失效导致无法工作;还应当理解,以上构成的两个油腔中只有一个油腔能够正常工作时,本申请的功能不影响,两个油腔都能够正常工作时可以使可靠度更高。
在又一替换实施例中,底座后盖9可以与弹簧底座12一体地形成。
具体地,第一弹性件16是碟簧且套装在复位活塞2上,其中,第一弹性件16的前端与复位活塞2相抵,第一弹性件16的后端与弹簧底座12的前端相抵;弹簧底座12的后端与所述底座后盖9相抵。这样在第一弹性件16被压缩时,可以向复位活塞2提供向前的力。
继续如图1所示,油缸的内部还具有调节螺杆6、螺杆套5、端面齿圈离合器7、复位活塞端盖8、调节簧10、调节簧端盖11、导向杆3和第二弹性件17,它们主要地用于形成油缸的间隙自调整机构。其中,调节螺杆6、螺杆套5的轴向即对应于油缸的轴向,其用于输出制动力,例如,制动力可以沿调节螺杆6、螺杆套5向前输出。
如图1、2、3所示,复位活塞2的前端与活塞1相抵,复位活塞2的后端可拆卸地固定设置有复位活塞端盖8,在该实施例中,复位活塞2在轴向上设置有台阶通孔2-1,台阶通孔2-1的后端设置有内螺纹,复位活塞端盖8设置有外螺纹,从而二者可以实现螺纹固定连接。
调节螺杆6是贯穿台阶通孔2-1并位于复位活塞2的台阶通孔2-1中,调节螺杆6的后端通过端面齿圈离合器7与复位活塞端盖8装配连接,确保调节螺杆6能够与复位活塞2一起向左、向右移动或调节螺杆6相对转动,具体地,调节螺杆6的后端伸入复位活塞端盖8的中心孔中且与复位活塞端盖8的中心孔间隙配合,从而保证调节螺杆6的后端能够相对复位活塞端盖8转动。
在一实施例中,如图2所示,在调节螺杆6的大致中部设置有凸台6-1,其具体可以但不限于为环形凸台6-1,环形凸台6-1的右侧一端的调节螺杆6上可以设置非自锁的外螺纹,螺杆套5套装在调节螺杆6的环形凸台6-1的右侧一端上,螺杆套5上设置有非自锁的内螺纹,其可以与调节螺杆6实现非自锁螺纹连接,从而,如果调节螺杆6受到向后的推力,调节螺杆6可以相对螺杆套5自旋转,实现相对螺杆套5向左移动。在一实施例中,如图1、2、3、7所示,台阶通孔2-1中对应螺杆套5设置有轴向槽2-2,螺杆套5上还装有固定销5-1,固定销5-1的端部位于复位活塞2的台阶通孔2-1中的轴向槽2-2内,从而,在调节螺杆6自旋转时限制螺杆套5的转动,使螺杆套5只能轴向移动。以上实施例中的轴向槽2-2和固定销5-1等形成了本发明一实施例的螺杆套5与复位活塞2之间的防转机构。
如图1、4、5、6所示,端面齿圈离合器7套装在调节螺杆6上并位于环形凸台6-1的左侧一端上,具体位于调节螺杆6的后端与复位活塞端盖8之间;在一实施例中,端面齿圈离合器7包括第一端面齿圈7-1和第二端面齿圈7-2;其中,第一端面齿圈7-1与复位活塞端盖8一体地制成,或者第一端面齿圈7-1的外径与复位活塞端盖8的中心孔过盈配合,第二端面齿圈7-2固定在调节螺杆6上且与环形凸台6-1的后端相抵,第二端面齿圈7-2的内孔可以与所述调节螺杆6过盈配合;在第一端面齿圈7-1和第二端面齿圈7-2相分离时,端面齿圈离合器7处于分离状态或脱开状态,此时,第一端面齿圈7-1不能限制与第二端面齿圈7-2固定连接在一起的调节螺杆6的转动;在第一端面齿圈7-1和第二端面齿圈7-2相互贴合,它们之间的齿相对啮合时,端面齿圈离合器7处于贴合状态,与第二端面齿圈7-2固定连接在一起的调节螺杆6的转动被第一端面齿圈7-1阻止。
在该实施例中,继续如图1所示,在环形凸台6-1的右侧设置有第二弹性件17,其也位于复位活塞2的台阶通孔2-1中,并且套装在调节螺杆6上,其中,第二弹性件17的后端与环形凸台6-1的前端相抵,第二弹性件17的前端与复位活塞2的台阶通孔2-1中的后侧台阶2-1-1相抵。第二弹性件17在压缩时可以为调节螺杆6提供向后的推力,从而使调节螺杆6相对螺杆套5向后地自转(如果第一端面齿圈7-1和第二端面齿圈7-2相分离)。具体地,第二弹性件17可以为碟簧或其他类型的蓄能元件,以上第一弹性件16也可以碟簧或其他类型的蓄能元件。在第一弹性件16和/或第二弹性件17使用碟簧时,可以较好地储存和释放能量。
继续如图1、8所示,螺杆套5位于环形凸台6-1的右侧一端的调节螺杆6上,导向杆3套装在螺杆套5的前端上,导向杆3具体是穿过活塞1的中心孔,且从复位活塞2前端伸入复位活塞2的台阶通孔2-1-1内;导向杆3分别与活塞1和复位活塞2轴向滑动配合。其中,导向杆3的前端与缸体13螺纹固定连接,从而在螺杆套5相对于导向杆3左右移动时限制导向杆3在左右方向移动,并且装配简单。导向杆3的后端固定设置有调节簧端盖11,例如导向杆13与调节簧端盖11之间以螺纹方式连接且调节簧端盖11套装在螺杆套5上,确保螺杆套5能够相对于调节簧端盖11左右移动。
调节簧10设置在导向杆3与螺杆套5之间,且调节簧10也套装在螺杆套5上,并且调节簧10与螺杆套5的外周面过盈配合,例如调节簧10箍接在螺杆套5上,这样,通过调节簧10与螺杆套5之间的摩擦力,调节簧10在一定条件下能够向螺杆套5提供轴向力,特别是向前的轴向力。例如,在螺杆套5带动调节簧10向后轴向移动时,调节簧10的后端与调节簧端盖11相抵并被阻止向后运动,调节簧10向螺杆套5提供向前的轴向力,能够阻止螺杆套5向后移动。
需要理解的是,调节簧10与螺杆套5之间装配方式并不限于以上实施例,还可以使用其他的通过调节簧10被调节簧端盖11在轴向上限位时能够向螺杆套5提供轴向力的装配方式。这样,在调节簧10与所述调节簧端盖11相抵并向螺杆套5提供向前的轴向力时,第一端面齿圈7-1和第二端面齿圈7-2相分离且所述第二弹性件17压缩,从而向后地推动所述调节螺杆6相对螺杆套5自转(因为此时螺杆套5被防转机构限制转动)。
具体地,导向杆3的中部具有与缸体13相抵的环形台阶3-1,例如如图1和图8所示具有环形台阶。在图8所示实施例的油缸中,具体地,导向杆3的前端通过螺母18固定连接在缸体13上。
继续如图1所示,第一弹性件16时套装在复位活塞2上,其前端与复位活塞2相抵,其后端与弹簧底座12的前端相抵;并且弹簧底座12的后端与底座后盖9相抵。具体地,还可以在底座后盖9安装密封盖15,密封盖15可以起防尘作用。
继续如图1所示,油缸还具有螺杆套端盖4,螺杆套端盖4的一端套装在调节螺杆6的前端上并且与螺杆套5螺纹连接,螺杆套端盖4的另一端具有环形止挡4-1,其可以用于传递螺杆套5的力。
继续如图1所示,由于调节簧10与螺杆套5箍接连接,即当螺杆套5轴向受力大于螺杆套5与调节簧10之间的摩擦力时,螺杆套5会与调节簧10之间产生轴向相对滑动。在一较佳的实施例中,导向杆3内对应调节簧10还设置有衬套14,衬套14在导向杆3内相向于调节簧10设置,从而,可以起到保护零件(例如调节簧10)及润滑的作用。
需要说明的是,在未作具体区别说明的情况下,图8所示实施例的油缸设置方式与图1所示实施例的油缸设置方式基本相同,在此不作赘述。
以下具体说明本发明图1和图8所示实施例的油缸的工作原理。
本发明的油缸在使用时,油缸的油室排出油,失去油压后,处于压缩状态的第一弹性件16会推动复位活塞2和活塞1向右移动,同时,与复位活塞2螺纹连接的复位活塞端盖8会通过端面齿圈离合器7推动调节螺杆6向右移动,并由调节螺杆6带动与其螺纹连接的螺杆套5向右移动,最终通过与螺杆套5螺纹连接的螺杆套端盖4向外传递或输出制动力。此时,由于端面齿圈离合器7的第一端面齿圈7-1与第二端面齿圈7-2相贴合,限制了调节螺杆6的转动,而螺杆套5在固定销5-1和轴向槽2-2的作用下其转动也被限制,螺杆套5只能轴向移动,因而调节螺杆6和螺杆套5之间不能相对转动,调节螺杆6与螺杆套5的总长保持不变。
当油缸的油室通油时,在油压的作用下活塞1与复位活塞2开始向左移动,同理,调节螺杆5、螺杆套5和调节簧10也向左移动,直到箍接连接在螺杆套5上的调节簧10的左侧与调节簧端盖11相抵;由于调节簧10是与螺杆套5箍接连接,若此时油压继续作用使调节螺杆6向左移动,调节簧10与螺杆套5之间的摩擦力(即向右的轴向力)会阻碍螺杆套5向左移动,使螺杆套5基本停止移动;此时螺纹连接在复位活塞2上的复位活塞端盖8继续随复位活塞2一起向左移动,使得凸台6-1压缩第二弹性件17,同时固定在复位活塞端盖8上的第一端面齿圈7-1与固定在调节螺杆6上的第二端面齿圈7-2由原来的贴合状态变为分离状态或脱开状态;又由于螺杆套5与调节螺杆6为非自锁螺纹连接且固定销5-1限制了螺杆套5的转动,因此在第二弹性件17的推力作用下调节螺杆6进行自转,直到第二端面齿圈7-1与第一端面齿圈7-2再次贴合,调节螺杆6停止转动不再向左伸出。以上调节螺杆6的自转导致调节螺杆6与螺杆套5螺纹连接后的总长度增加,起到了间隙调节补偿的作用,这种调节方式通过改变调节螺杆6与螺杆套5螺纹连接后的总长度,来实现调节补偿,即使在活塞小行程时,单次的调节量也可以很大。以上自转的程度完全可根据间隙变化量来自适用地完成,因此,也具有间隙自调节的功能。
以上实施例的油缸内部的零部件少,其中,油缸内部的间隙调节机构采用摩擦滑动实现离合功能,其可以替代传统油缸中使用的锥面结构来实现离合功能,而且,只需要调节螺杆6和螺杆套5之间设置一套非自锁螺纹副,减少螺旋副数量;因此,导致油缸的内部结构简单、体积小,也有利于整体减小油缸的体积,非常适合于要求油缸体积小的工况条件下使用。并且,油缸的组装工艺也简单、加工成本低,油缸的可靠性好。
以上实施例的油缸可以应用于制动夹钳装置上,用来输出制动力。该制动夹钳装置可以应用在轨道车辆上,例如低地板的轨道车辆。应当理解,本发明实施例的制动夹钳装置还可以应用于其他类似工况要求的车辆上,例如矿山工程车辆等。
以上例子主要说明了本发明的油缸以及制动夹钳装置。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述,但是本领域普通技术人员应当了解,本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此,所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的,在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下,本发明可能涵盖各种的修改与替换。