CN109311465A - 带隔膜保持器的弹簧制动致动器 - Google Patents

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Abstract

一种制动致动器组件，包括具有开口的压板，联接到压板的推杆，联接到压板的隔膜，以及与推杆接合的保持器。推杆包括外表面和从外表面向外延伸的至少一个突起。保持器与突起接合，使得隔膜的至少一部分定位于压板和保持器之间。

Description

带隔膜保持器的弹簧制动致动器
技术领域
本发明总体上涉及一种气动弹簧制动致动器，更具体地说，涉及一种具有隔膜保持器的弹簧制动致动器组件。
背景技术
用于大型重型车辆(例如公共汽车、卡车、半拖车、拖车、休闲车或建筑设备)的气动制动系统通常包括制动蹄和鼓组件，该鼓组件由通过选择性地施加压缩空气而被操作的致动器致动。传统的气动弹簧制动致动器具有行车制动致动器和紧急或弹簧制动致动器，行车制动致动器通过施加压缩空气在正常驱动条件下致动制动器，紧急或弹簧制动致动器在气压从压力腔释放时致动制动器。
一种常见类型的弹簧制动致动器包括将致动器分成压力腔和弹簧腔的隔膜。弹簧腔包含大力压缩弹簧，当压力腔被加压并且没有施加紧急或停车制动时，该大力压缩弹簧被压缩。当压力腔减压时，弹簧膨胀以施加紧急或停车制动。压板定位于隔膜和弹簧腔内的弹簧之间。推杆联接到压板并延伸穿过分隔壁，该分隔壁将弹簧制动致动器与行车制动致动器分开。在一种配置中，隔膜密封地接合推杆和/或压板以将压力腔从弹簧腔密封，使得紧急或停车制动器可以脱离。隔膜必须保持与推杆和/或压板的密封接合，以允许通过压力腔的加压使紧急或停车制动器脱离。
当紧急或停车制动器脱离时，压力腔的体积增加并且弹簧腔的体积减小，这导致弹簧腔中的压力增加。弹簧腔通常是通风的，以防止其被加压。在防止水和污染物进入弹簧腔的同时使弹簧腔通风的一种方式是在弹簧制动致动器的弹簧腔和行车制动器压力腔之间通过推杆包括流体流动路径。在这种致动器中，阀组件放置在推杆中以调节弹簧腔和行车制动器压力腔之间的空气流动。
发明内容
本文公开的本发明的一个实施例涉及一种制动致动器组件，包括：压板，其具有开口；推杆，其联接到压板；隔膜，其联接到压板；以及保持器，其与推杆接合。推杆具有外表面和从外表面向外延伸的至少一个突起。保持器与突起接合，使得隔膜的至少一部分定位于压板和保持器之间。保持器优选地确保，在加压空气在隔膜的与保持器相对的一侧上施加力的情况下，隔膜保持联接到压力板。隔膜的一部分可以夹紧在保持器和压板之间。推杆优选地与压板摩擦接合。
制动致动器组件还优选地包括联接到推杆的轴承。轴承优选地包括螺纹，该螺纹接合推杆的内表面上的螺纹。优选地，制动致动器组件用在弹簧制动致动器中。弹簧制动器致动器可以是还包括行车制动致动器的双隔膜制动致动器的一部分。具有单向密封阀的阀组件优选地联接到推杆的一端，以在弹簧制动致动器从接合位置移动到脱离位置时允许空气从弹簧腔排出。
本发明的其它方面连同其附带的优点和新颖特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域技术人员在检查以下内容时将变得显而易见，或者可以是从本发明的实践学习的。借助于所附权利要求中特别指出的机构和组合，可以实现和获得本发明的目的和优点。
附图说明
图1是根据在此描述的本发明的弹簧制动致动器的剖视图；
图2是图1的弹簧制动致动器的轴承、压板、隔膜、保持器和推杆的分解剖视图；
图3是图2中所示部件的组装剖视图；
图4是与保持器接合的推杆的突起的详细视图；
图5是推杆的一个端部的细节视图；
图6是推杆的另一个端的细节视图；
图7是图6所示推杆的端部的近视图；
图8是保持器的剖视图；
图9是轴承的透视图；
图10是轴承的剖视图；并且
图11是图1的弹簧制动致动器的阀组件的剖视图。
具体实施方式
根据本文描述的本发明的至少一个实施例的弹簧制动致动器在图1中整体上标识为10。弹簧制动致动器10可以是串联式气动制动致动器的一部分，该串联式气动制动致动器还包括行车制动致动器(未示出)；然而，单独使用弹簧制动致动器10也在本发明的范围内。如本领域所公知的，弹簧制动致动器10设计成施加安装有它的车辆的紧急或停车制动。
弹簧制动致动器10包括密封的弹簧制动器壳体12，弹簧制动器壳体12具有第一和第二端壁14a和14b和与端壁14a和14b连接并在端壁14a和14b之间延伸的侧壁14c。弹簧制动器壳体12由适配器壳体16形成，适配器壳体16与弹簧制动器盖18联接。适配器壳体16具有凸缘22，凸缘22由弹簧制动器盖18的C形卷边24夹紧，以将弹簧制动器盖18固定到适配器壳体16。适配器壳体16具有凸缘26，凸缘26可操作以接收夹具(未示出)以将行车制动器盖(未示出)夹紧到适配器壳体16。
弹性隔膜28跨过弹簧制动器壳体12的内部。隔膜28具有外围边缘30，该外围边缘30密封地夹紧在适配器壳体16的凸缘22和弹簧制动器盖18的卷边24之间。另一个隔膜(未示出)可以夹紧在凸缘26和行车制动器盖(未示出)的凸缘(未示出)之间，以分割行车制动器壳体(未示出)。
隔膜28将弹簧制动器壳体12流体地分成压力腔32和弹簧腔34。如图2所示，隔膜28从其周边边缘30延伸到内边缘36，内边缘36围绕隔膜28中的开口38。压力腔32通过图1中所示的端口40流体连接到加压空气源。弹簧腔34被密封以保护其中的部件免于直接暴露于大气和常见的环境污染物。
压板42定位于弹簧腔34中，与隔膜28邻近。大力压缩弹簧44放置在压板42和弹簧制动器盖18之间。如图2所示，压板42包括中心部分46和凸缘48，中心部分46的形状通常为截头锥形，凸缘48从中心部分46径向向外延伸。轴向开口50延伸穿过中心部分46。压板42的内表面52围绕开口50。在压板42的一端，内表面52包括埋头孔或成角度的部分54。圆柱形部分56从成角度的部分54延伸到环形凹槽58。具有略大于圆柱形部分56的直径的直径的圆柱形部分60从凹槽58延伸到钟形部分62。钟形部分62延伸到凸缘48的大致平坦表面64。
参见图3，凹槽58接收隔膜28的内边缘36。内边缘36从隔膜28的邻近的圆柱形部分66径向向外延伸。内边缘36成形为大体填充凹槽58，以将隔膜28连结到压板42并在隔膜28和压板42之间密封。圆柱形部分60、钟形部分62和凸缘48的平坦表面64大致匹配隔膜28的轮廓，使得压板42和隔膜28彼此紧密邻接，如图3所示。
如图3所示，中空推杆68具有压配合在压板42的开口50内的第一端70和延伸穿过适配器壳体16中的开口74(图1)的第二端72。推杆68具有侧壁76，侧壁76分别具有内表面78和外表面80，如图2所示。内表面78围绕通过推杆68的通道81。环形突起82在第一端70附近从外表面80径向向外延伸。突起82围绕圆柱形外表面80连续延伸；然而，突起82不是围绕外表面80连续延伸和/或存在从外表面80向外延伸的如突起82的多个突起，在本发明的范围内。
参照图5，在推杆68的第一端70处，内表面78具有第一部分84，第一部分84具有比第二部分86更大的内直径，以形成推杆68的减小的壁厚部分。螺纹形成在第二部分86的与第一部分84相邻的部分中。推杆68的外表面80具有从第一端70延伸刚好超过内表面78的第二部分86的第一部分88，从第一部分88延伸的第二部分90，和从第二部分90延伸到第二端72的第三部分92。第一部分88的外直径略小于第二部分90，第二部分90的外直径略小于第三部分92。参见图6和7所示，内表面78具有从第二部分86延伸到第二端72的第三部分94。第三部分94从第二部分86径向向外倾斜到第二端部72，以形成推杆68的壁厚减小部分。螺纹形成在第二部分86的与第三部分94邻近的部分中。
推杆68被压入压板42中，使得推杆68的外表面80与压板42的内表面52(图2)摩擦接合，以连结推杆68和压板42。推杆68也被按压通过隔膜28中的开口38(图2)，以压缩推杆68和压板42之间的隔膜28的内边缘36和圆柱形部分66，如图3所示。密封件优选地形成在隔膜28和推杆68之间以及隔膜28和压板42之间。
保持器96接合推杆68的突起82，以帮助将隔膜28固定到压板42和推杆68。参见图8，保持器96具有第一侧98和第二侧100。第一侧98包括四个同心环形凹陷，这四个同心环形凹陷中的一个被标识为102，这四个同心环形凹陷有助于摩擦接合隔膜28，以防止保持器96和隔膜28之间的滑动，如图4所示。第一侧98的周边边缘104弯曲以匹配隔膜28的曲率和压板42的钟形部分62，如图3和图4所示。保持器96具有中心开口106，其接收推杆68的一部分。参照图8，开口106包括邻近第一侧98的第一部分108和邻近第二侧100的第二部分110。第一部分108具有比第二部分110小的内直径，以在第一部分108和第二部分110之间形成环形表面112。如图4所示，推杆68的突起82与保持器96的环形表面112接合，以将保持器96夹紧在突起82和隔膜28之间并将隔膜28夹紧在保持器96和压板42之间。隔膜28的一部分优选地在保持器96和压板42之间被压缩，这可以在隔膜28和压板42之间以及在隔膜28和保持器96之间形成密封。特别地，如果加压空气进入推杆68和压板42之间的空间并且在推动隔膜28远离压板42的方向上在隔膜28上施加力，则保持器96防止隔膜28受力离开压板42并与压板42脱离。保持器96大体是环形的并且从推杆68的外表面80横向向外延伸。
参照图9，轴承114具有头部116和圆柱体118，圆柱体118的外直径小于头部116。圆柱体118具有带螺纹的外表面120，该外表面120定位于推杆68内并与推杆68的带螺纹的第二部分86接合，如图3所示，从而将轴承114连结到推杆68。轴承114还间接地连结到压板42、隔膜28和保持器96。参照图10，轴承114包括从头部116延伸到圆柱体118的截头圆锥形表面122。截头圆锥形表面122与图2中所示的压板42的成角度部分54配合。如图3所示，推杆68的第一部分84在轴承114的截头圆锥表面122(图10)和压板42的成角度部分54(图2)之间被锻造，以在轴承114、推杆68和压板42之间形成密封。将轴承114螺纹拧入推杆68中可将推杆68拉向轴承114并产生夹紧力，该夹紧力将隔膜28夹紧在保持器96和压板42之间。轴承114通过除了螺纹连结之外的或代替的方式而结合到推杆68，在本发明的范围内。例如，轴承114可以焊接到推杆68。
如图10所示，轴承114具有围绕开口126的光滑内表面124。如图9所示，凹槽128a-b形成在头部116中。凹槽128a-b优选地有助于允许空气从弹簧腔34通过开口126移动到形成在推杆68内的通道81中，特别是当轴承114定位成邻近弹簧制动器盖18时，如图1所示。弹簧腔34通过轴承114中的开口126与推杆68内的通道81流体连通。
推杆68从其定位于弹簧腔34附近的第一端70延伸，通过定位于在适配器壳体16中形成的开口74内的轴承和密封组件130(图1)至其第二端72，该第二端72可以定位在行车制动器压力腔(未示出)中。轴承和密封组件130在本领域中是公知的，因此这里不再详细描述。
弹簧制动器盖18中的开口132(图1)与轴承114中的开口126(图9)和压板42中的开口50(图2)对齐。参照图1，锁紧螺栓组件134包括调节螺母136，该调节螺母136螺纹连接到并永久地固定到锁紧螺栓138的一端，锁紧螺栓138的另一端终止于锁紧螺栓头140中。锁紧螺栓头140和从头部140延伸的锁紧螺栓138的一部分定位在推杆68的通道81内。锁紧螺栓138延伸穿过轴承114的开口126(图9)并穿过弹簧制动器盖18中的开口132。锁紧螺栓138螺纹连接地通过盖或轴环142，盖或轴环142以基本上密封的方式铆接并永久地固定到弹簧制动器盖18，使得空气不能通过开口132。
锁紧螺栓头140优选地包括定位在相对的轴环(未示出)之间的轴承(未示出)。轴承(未示出)接触推杆68的内表面78(图2)，以防止轴环(未示出)和锁紧螺栓138接触内表面78，同时有助于在施加和释放紧急制动期间引导推杆的往复运动68。轴向槽(未示出)形成在轴承(未示出)的面中，以形成围绕轴承(未示出)的流体流动路径，使得弹簧腔34与推杆68内的整个通道81流体连通。
锁紧螺栓组件134可操作以机械地缩回并将大力压缩弹簧44保持在压缩状态(如图1所示)。通过用扳手或凹头螺丝接合调节螺母136并旋转螺母136和锁紧螺栓138，当如图1所示观察时，锁紧螺栓138向左移动，直到锁紧螺栓138的大部分从弹簧制动器壳体18抽出。当锁紧螺栓138抽出时，锁紧螺栓头140接触轴承114以使轴承114、推杆68和压板42朝向弹簧制动器壳体18的端壁14a移动，从而压缩弹簧44。因为锁紧螺栓头140的直径大于轴承114中的开口126的直径，所以锁紧螺栓138可操作以经由轴承114和压板42之间的连接和锁紧螺栓138、轴环142和弹簧制动器盖18之间的连接将压板42联接到弹簧制动器盖18。如图1所示，以这种方式锁定大力压缩弹簧44是众所周知的，并且通常在弹簧制动致动器10的组装期间和/或在连接到端口40的压缩空气系统故障或不存在连接到端口40的压缩空气系统的情况下用于紧急或停车制动器的机械释放。当安装有弹簧制动致动器10的车辆处于有效使用状态时，当如图1所示观察时，锁紧螺栓138向右移动，使得弹簧44、压板42和推杆68可以相对于锁紧螺栓138自由移动。当通过弹簧44的膨胀和收缩施加和缩回紧急或停车制动器时，轴承114的表面124(图10)在锁紧螺栓138上滑动以引导推杆68、压板42和隔膜28并使它们居中。
如图1所示，阀组件144连结到推杆68的第二端72并且关闭推杆68的第二端72，用于调节弹簧腔34和行车制动器压力腔(未示出)之间的流体流动。参照图11，阀组件144包括阀体146，阀体146具有大致圆形的传递板148，传递板148连结到圆柱形突起150。圆柱形突起150具有带螺纹的侧壁152，其与图6中所示的推杆68的带螺纹的内表面78接合。突起150至少部分地定位在推杆68的通道81内。O形环密封件154定位在阀组件150的带螺纹的侧壁152和推杆68之间、突起150的基部处，以防止流体在阀组件150的侧壁152和推杆68之间流动。如图7所示，推杆68的内表面78的第三部分94构造成接合并挤压密封件154，以防止流体在阀组件150的侧壁152和推杆68之间流动而不损坏密封件154。优选地，在阀组件144螺纹连接在推杆68内之前，将液体密封剂施加到带螺纹的侧壁152。液体密封剂硬化以在阀组件144和推杆68之间形成密封，并且还防止阀组件144从推杆68松脱。传递板148的尺寸优选地设置成被接收到适配器壳体16中的凹陷156(图1)内。
密封件158、弹簧160和保持器162定位在由阀体146的内表面166限定的通道164内。阀体146的传递板148具有通过侧壁170连结的第一和第二表面167和168。阀体146的圆柱形突起150具有通过带螺纹的侧壁152连结的第一和第二表面172和174。突起150的第二表面174连结到传递板148的第一表面167并与其成为一体。通过阀体146的通道164包括从圆柱形突起150的第一表面172延伸的第一圆柱形部分176，从第一圆柱形部分176延伸到传递板148的第二圆柱形部分178，以及从第二圆柱形部分178延伸到传递板148的第二表面168的第三圆柱形部分180。第二圆柱形部分178的直径大于第一圆柱形部分176，第三圆柱形部分180的直径大于第二圆柱形部分178。通道164还包括第四部分182，第四部分182在侧壁170中的开口184和186之间延伸穿过传递板148。
密封件158具有第一部分188，其外直径略小于第一圆柱形部分176的直径。密封件158具有第二部分190，第二部分190与第一部分188成一体，并且其外直径略小于第二圆柱形部分178的直径。方形环密封件192定位在围绕第一部分188的基部的凹槽内。弹簧160的一端定位在围绕弹簧保持圆柱体196的密封件158的内部腔室194内。弹簧160的另一端邻接保持器162。弹簧160将密封件158偏压到关闭位置，其中方形环密封件192接合阀体146的内表面166，以防止流体流过通道164。保持器162的直径基本上等于第三圆柱形部分180的直径。保持器162被压入第三圆柱形部分180中，以将密封件158和弹簧160保持在通道164内。保持器162具有开口以允许空气流过开口，其中一个开口被标识为197。过滤器198粘附到圆柱形突起150的第一表面172。
密封件158可在图11所示的关闭位置和打开位置(未示出)之间移动，在关闭位置，流体被阻止在弹簧腔34(图1)和在壁14b的相对侧上的行车制动器压力腔(未示出)之间流动，在打开位置，流体可以通过阀体146的通道164在弹簧腔34和行车制动器压力腔(未示出)之间流动。在打开位置(未示出)，当如图11所示观察时，密封件158向左移动，并且弹簧160被压缩。当弹簧腔34中的压力增加到阈值水平时，密封件158从其关闭位置移动到其打开位置，在该阈值水平，由于弹簧腔34和通道81中的压力而施加在密封件158的表面200上的力大于由于行车制动器压力腔(未示出)中的压力和弹簧160的偏压力而施加在密封件158上的力的总和。当密封件158处于其关闭位置时，可以对行车制动器压力腔(未示出)加压以启动行车制动器致动器(未示出)，而不会不期望地对弹簧腔34加压。
阀组件144是单向阀，当压力腔32被加压并且弹簧腔34被压缩以停用车辆的紧急或停车制动时，该单向阀允许空气从弹簧腔34排气。当施加紧急制动或停车制动时，阀组件144不允许空气进入弹簧腔34以防止在弹簧腔34中形成真空。相反，弹簧44的尺寸被设定成克服在弹簧腔34中形成任何真空，以及时地施加车辆的紧急或停车制动。
在操作中，弹簧制动致动器10可在图1所示的脱离位置和如本文所述的接合位置(未示出)之间移动。当安装有弹簧制动致动器10的车辆停放持续一延长的时间段时，弹簧制动致动器10通常处于接合位置。在接合位置，压力从压力腔32释放，使得压缩弹簧44将压板42和隔膜28推向适配器壳体16。结果，连接到压板42的推杆68被推动通过适配器壳体16中的开口74。阀组件144的传递板148(图11)在行车制动致动器(未示出)的隔膜(未示出)和压板(未示出)上施加力，这致动车辆的停车或紧急制动。当弹簧制动致动器10处于接合位置时，安装有弹簧制动致动器10的车辆不能移动。为了允许车辆移动，弹簧44必须通过对压力腔32加压或通过用锁紧螺栓138机械地缩回弹簧44而缩回，如图1所示和如上所述。弹簧44利用锁紧螺栓138的机械缩回通常仅在弹簧制动致动器10的组装期间和/或当由于连接到端口40的压缩空气系统故障或不存在而需要弹簧制动致动器10的机械释放时是必需的。
当压力腔32被加压时，隔膜28和压板42缩回弹簧44并使其压缩抵靠壳体壁14a，以将弹簧制动器致动器10移动到其脱离位置。压板42的运动使推杆68通过适配器壳体16中的开口74缩回，这释放了车辆的停车制动。轴承114允许压板42和推杆68相对于锁紧螺栓138在接合位置和脱离位置之间移动，同时防止对压板42、推杆68和锁紧螺栓138的损坏。轴承114的内表面124(图10)与锁紧螺栓138紧密接触，以引导压板42和推杆68的运动。轴承114的内表面124优选地相对平滑，以最小化对锁紧螺栓138的螺纹的损坏。
当压力腔32被加压以释放车辆的停车制动时，压力腔32的容积由于弹簧44的缩回而增加。随着压力腔32的容积增加，弹簧腔34的容积减小，从而增加其中包含的空气的压力。弹簧腔34中的加压空气通过轴承114和穿过推杆68的通道81流体连接到阀组件144。当弹簧160的偏压力被克服时，进入阀组件144的加压空气在密封件158(图11)上施加力以将密封件158移动到其打开位置。加压空气流动通过阀组件144进入行车制动器压力腔(未示出)，以防止压力在弹簧腔34中积聚。当弹簧160的偏压力与由于行车制动器压力腔(未示出)中的压力而施加在密封件158上的力的总和大于由于弹簧腔34中的加压空气施加在密封件158上的力时，弹簧160将密封件158移回其关闭位置。
当通过从压力腔32排出加压空气来施加弹簧制动致动器10时，弹簧腔34的容积膨胀，导致腔34内的压力下降。由于阀组件144是被偏压到关闭位置的单向阀，空气不会从行车制动器压力腔(未示出)流动通过阀组件144进入弹簧腔34中以缓解真空。然而，弹簧44被定尺寸成克服弹簧腔34中的任何真空形成，从而及时施加紧急制动。
当弹簧制动致动器10处于图1所示的脱离位置并且安装有制动致动器10的车辆在途中时，使用行车制动致动器(未示出)来制动车辆。阀组件144被偏压到关闭位置，以防止来自行车制动致动器(未示出)的空气通过阀组件144进入弹簧腔34。
从上述内容可以看出，本发明很好地适用于实现本文所述的所有目的和目标，以及显而易见且本发明固有的其他优点。
由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明做出许多可能的实施例，应该理解，在此阐述或在附图中示出的所有内容都应被解释为说明性的，而不是限制性的。
虽然已经示出和讨论了特定实施例，但是当然可以进行各种修改，并且本发明不限于这里描述的部件和步骤的具体形式或布置，除非这些限制包括在所附权利要求中。此外，应该理解，某些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下使用。这是由权利要求预期的，并且在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种制动致动器组件，包括：
压板，其具有开口；
推杆，其联接到压板，其中，推杆包括外表面和从外表面向外延伸的至少一个突起；
隔膜，其联接到压板；以及
保持器，其与突起接合，其中，隔膜的至少一部分定位于压板和保持器之间。
2.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，推杆至少部分地由开口接收。
3.根据权利要求2所述的制动致动器组件，其中，推杆摩擦地接合围绕开口的压板的内表面。
4.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，隔膜的一部分定位于压板和推杆之间。
5.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，突起是环形的。
6.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，保持器是环形的并且从推杆横向向外延伸。
7.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，隔膜的一部分在保持器和压板之间被压缩。
8.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，压板的内表面围绕开口，并且其中，形成在内表面中的凹槽接收隔膜的一端。
9.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，保持器的至少一部分定位于突起和隔膜之间。
10.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，轴承联接到推杆，并且其中，轴承的至少一部分接收在推杆内。
11.根据权利要求10所述的制动致动器组件，其中，轴承包括螺纹，所述螺纹与推杆中形成的螺纹接合。
12.根据权利要求10所述的制动致动器组件，其中，推杆的一端在轴承和压板之间被锻造。
13.根据权利要求1所述的制动致动器组件，其中，推杆包括围绕通道的内表面，并且还包括联接到推杆的阀组件。
14.根据权利要求13所述的制动致动器组件，还包括壳体，所述壳体被所述隔膜分成弹簧腔和压力腔，其中，阀组件包括密封件，所述密封件通过偏压力被偏压到关闭位置，并且其中，所述密封件能够操作成当由于弹簧室中的压力而施加在密封件上的力超过偏压力时移动到打开位置。
15.根据权利要求14所述的制动致动器组件，其中，所述阀组件能够操作成当密封件处于打开位置时从弹簧腔和通道排出空气，并且其中，当密封处于关闭位置，阀组件阻止空气通过通道进入弹簧腔。
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