CN110285163B - 轨道车辆基础制动装置及其制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种轨道车辆基础制动装置及其制动缸，该制动缸包括缸体、活塞组件、丝杠及间隙调整装置，缸体具有第一支撑体、第二支撑体及第三支撑体，活塞组件位于缸体的内部，活塞组件与缸体配合连接，活塞组件包括第一活塞及第二活塞，第一活塞位于第一支撑体与第二支撑体之间，第二活塞位于第二支撑体与第三支撑体之间，第二活塞与第一活塞同轴，第二活塞与第一活塞固定连接，丝杠与第一活塞及第二活塞同轴，第一活塞及第二活塞均套设于丝杠的外部，间隙调整装置设置于第二活塞的一侧，间隙调整装置与第二活塞配合连接，间隙调整装置连接于丝杆的外部。本发明能够在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出。

Description

轨道车辆基础制动装置及其制动缸

技术领域

本发明属于轨道车辆制动技术领域，尤其涉及一种轨道车辆基础制动装置及其制动缸。

背景技术

轨道交通车辆的制动装置，绝大部分以压缩空气为源动力，通过制动缸将压缩空气转化成机械推力。

图1所示一种目前普遍使用的轨道车辆用制动缸，该制动缸主要包含有一个密封压缩空气的气缸1’、一个对外施加推力的推动体2’、间隙调整装置3’及丝杠4’。气缸1’内压缩空气转化成活塞推力，通过间隙调整装置3’和丝杠4’传递给推动体2’。这种制动缸的输出力等于活塞面积与空气压力的乘积。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

要想提高输出力只能通过增大活塞直径或外部制动杠杆的杠杆倍率实现，如此整个基础制动装置的体积和重量都会增大，与小型化、轻量化的行业发展趋势背道而弛。

发明内容

本申请实施例通过提供一种轨道车辆基础制动装置及其制动缸，解决了如何在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出的技术问题，进而能够适用于车下空间小且制动力需求大的场景。

本申请实施例提供了一种轨道车辆基础制动装置的制动缸，所述制动缸包括缸体、活塞组件、丝杠及间隙调整装置，所述缸体具有第一支撑体、第二支撑体及第三支撑体，所述第二支撑体与所述第一支撑体固定，所述第三支撑体与所述第二支撑体固定，在沿着所述制动缸制动力输出的方向上，所述第一支撑体、所述第二支撑体及所述第三支撑体并排设置，所述活塞组件位于所述缸体的内部，所述活塞组件与所述缸体配合连接，所述活塞组件包括第一活塞及第二活塞，所述第一活塞位于所述第一支撑体与所述第二支撑体之间，所述第二活塞位于所述第二支撑体与所述第三支撑体之间，所述第二活塞与所述第一活塞同轴，所述第二活塞与所述第一活塞固定连接，所述丝杠与所述第一活塞及所述第二活塞同轴，所述第一活塞及所述第二活塞均套设于所述丝杠的外部，所述间隙调整装置设置于所述第二活塞的一侧，所述间隙调整装置与所述第二活塞配合连接，所述间隙调整装置连接于所述丝杠的外部，所述缸体还具有进气口、第一气室、第二气室、出气口、第三气室及第四气室，所述第一气室位于所述第一活塞与所述第一支撑体之间，所述第一气室与所述进气口相通，所述第二气室位于与所述第二活塞与所述第二支撑体之间，所述第二气室与所述第一气室相通，所述第三气室位于所述第一活塞与所述第二支撑体之间，所述第三气室与所述出气口相通，所述第四气室位于所述第二活塞与所述第三支撑体之间，所述第四气室与所述出气口相通；其中，从所述进气口进入所述缸体内部的气体，顺次进入所述第一气室及所述第二气室，对所述第一活塞及所述第二活塞施加推力，推力经过所述第二活塞输出，通过所述间隙调整装置传递至所述丝杠。

本申请实施例还提供了一种轨道车辆基础制动装置，包括如上所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例通过在具有间隙调整器及丝杠等复杂结构的有限缸体内部环境中，设置相互串联的两个活塞，设置活塞与缸体、活塞与丝杠及活塞与间隙调整器间的相互配合关系，以及对应两个活塞设置相应的气路，以同时推动两个活塞运动，从而相对于现有技术，在制动缸整体体积不受影响的情况下，显著提高了活塞的受力面积，进而显著提高了制动力的输出，因此，相对于现有技术，解决了如何在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出的技术问题，进而能够适用于车下空间小且制动力需求大的场景。

附图说明

图1为现有轨道车辆基础制动装置的制动缸的结构示意图；

以上各图中：1’、气缸；2’、推动体；3’、间隙调整装置；4’、丝杠；

图2为本发明一种实施例中轨道车辆基础制动装置的制动缸的结构示意图；

图3为图2的立体图；

图4为图2中第一活塞、第二活塞、连接座及推力管的结构及连接关系示意图；

图5为图2中在第一活塞与第二活塞连接处进行局部放大所示的结构视图；

图6为图2中第一支撑环的结构视图；

图7为本发明包括图2制动缸的轨道车辆基础制动装置结构示意图之一；

图8为本发明包括图2制动缸的轨道车辆基础制动装置结构示意图之二；

以上各图中：100、缸体；110、第一支撑体；120、第二支撑体；130、第三支撑体；191、进气口；192、第一气室；193、第二气室；194、出气口；195、第三气室；196、第四气室；200、活塞组件；210、第一活塞；211、第一套部；212、第一延伸部；213、第一皮碗；220、第二活塞；221、第二套部；222、第二延伸部；223、第二皮碗；291、第一气路；292、第二气路；300、丝杠；410、第一调整螺母；420、推力管；430、连接座；440、第二调整螺母；500、缓解弹簧；600、第一支撑环；700、第二支撑环。

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：(1)术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；(2)当元件被称为“固定于”或“支撑于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件；(3)当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；(4)术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明施例中的技术方案为解决技术存在的技术问题，总体思路如下：

为了在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出，本发明实施例提出了一种轨道车辆基础制动装置的制动缸，以及应用该制动缸的基础制动装置，该制动缸在具有间隙调整器及丝杠等复杂结构的有限缸体内部环境中，设置相互串联的两个活塞，设置活塞与缸体、活塞与丝杠及活塞与间隙调整器间的相互配合关系，以及对应两个活塞设置相应的气路，以同时推动两个活塞运动，从而相对于现有技术，在制动缸整体体积不受影响的情况下，显著提高了活塞的受力面积，进而显著提高了制动力的输出，因此，相对于现有技术，解决了如何在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出的技术问题，进而能够适用于车下空间小且制动力需求大的场景(如地铁、动车组等)。

为了更好的理解上述技术方案，下面以制动夹钳单元为例，结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图2至图8，为了解决如何在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出的技术问题，本发明实施例提出了一种轨道车辆基础制动装置，如制动夹钳单元，该制动夹钳单元包括制动缸及夹钳臂，制动缸与夹钳臂连接，以驱动夹钳臂运动，制动缸包括缸体100、活塞组件200、丝杠300及间隙调整装置，其中：

缸体100具有第一支撑体110、第二支撑体120及第三支撑体130，第一支撑体110、第二支撑体120及第三支撑体130均作为缸体100的组成部分，第二支撑体120与第一支撑体110固定(包括可拆卸的方式或者不可拆卸的方式)，第三支撑体130与第二支撑体120固定(包括可拆卸的方式或者不可拆卸的方式)，在沿着制动缸100制动力输出的方向上(其为本领域技术人员根据实际制动缸100的不同位置及姿态，能够直接且毫无意义得知的方向)，第一支撑体、第二支撑体及第三支撑体并排设置；具体而言，如图2至图5所示，在沿着丝杠300的轴向上，第一支撑体110、第二支撑体120及第三支撑体130顺次排列，第一支撑体110为缸体100的后盖，后盖位于缸体100的末端(本领域技术人员已知，为沿着丝杠300收缩方向的最远端，或者对应于图2的最右端)，后盖具有第一端板及第一侧壁，第一端板与丝杠300的轴线相垂直，第一侧壁沿着第一端板的周向形成环状，以与活塞组件200的一活塞滑动配合，第二支撑体120位于第一支撑体110的一侧，第二支撑体120具有第二端板及第二侧壁，第二端板的中部具有通孔，第二端板通过通孔套设于丝杠300的外部，第二侧壁沿着第二端板的周向形成环状，以与活塞组件200的一活塞滑动配合，在沿着丝杠300的轴向上，第二支撑体120的两端分别于第一支撑体110及第三支撑体130接触，第三支撑体130为缸盖，缸盖套设于丝杠300的外部；

活塞组件200位于缸体100的内部，活塞组件200与缸体100配合连接，以通过在缸体100中的往复运动，带动间隙调整装置及丝杠300运动，活塞组件200包括第一活塞210及第二活塞220，第一活塞210位于第一支撑体110与第二支撑体120之间，以在第一支撑体110与第二支撑体120之间往复运动，第二活塞220位于第二支撑体120与第三支撑体130之间，以在第二支撑体120与第三支撑体130之间往复运动，第二活塞220与第一活塞210同轴，即第二活塞220与第一活塞210在缸体100的内部串联设置，第二活塞220与第一活塞210固定连接，以实现同步运动；具体而言，如图2至图5所示，第一活塞210套接于第一支撑体110的内部，第一活塞210与第一支撑体110的第一侧壁滑动配合，第一活塞210具有第一套部211、第一延伸部212及第一皮碗213，第一套部211位于第一活塞210的中部(或者说，位于第一延伸部212的中部)，以作为第一活塞210的轴套，第一套部211套设于丝杠300的外部，第一延伸部212自第一套部211向外延伸，第一延伸部212用于直接接受气体压力，第一皮碗213固定于第一延伸部212的外周，第二活塞220套接于第二支撑体120的内部，第二活塞220与第二支撑体120的第二侧壁滑动配合，第二活塞具有第二套部221、第二延伸部222及第二皮碗223，第二套部221位于第二活塞220的中部(或者说，位于第二延伸部222的中部)，以作为第二活塞220的轴套，第二套部221套设于丝杠300的外部，第二套部221优选套接于第一套部211的内部，第二套部221与第一套部211通过螺纹密封连接，以在保证了第二套部221与第一套部211间力传递可靠性的同时，能够较好地保证第二活塞220与第一活塞210间的密封性，同时螺纹连接的组装工艺简单，对第二活塞220与第一活塞210间的安装无特定角度要求，第二延伸部222与第一套部211的一端接触，第二延伸部222自第二套部221向外延伸，第二延伸部222用于直接接受气体压力，第二皮碗部223固定于第二延伸部222的外周，此外，制动缸还包括缓解弹簧500，缓解弹簧连接于第二支撑体120与第一活塞210之间；当然，在其他实施例中，还可以是，第二套部221套接于第一套部211的外部，第二套部221的一端与第一延伸部212接触；

丝杠300与第一活塞210及第二活塞220同轴，丝杠300套设于第一活塞210及第二活塞200中，以保证了丝杠300长度不受影响，即保证了制动缸的总调整量不减小，对于丝杠的结构，其为本领域技术人员的已知技术，故本发明实施例对此不做赘述；

间隙调整装置设置于第二活塞220的一侧，间隙调整装置与第二活塞220配合连接，以接受第二活塞220传递的力，并将力传递至丝杠300，间隙调整装置连接于丝杠300的外部；具体而言，如图2所示，间隙调整装置包括第一调整螺母410、推力管420及连接座430，第一调整螺母410套设于丝杠300的外部，第一调整螺母410与丝杠300连接，第一调整螺母410作为间隙调整装置的前调整螺母，在制动缸制动力输出时，用于将力直接传递给丝杠300，以带动丝杠300运动，推力管420与第一调整螺母410固定连接，推力管420用于向第一调整螺母410传递力，连接座430通过螺纹连接等方式可拆卸连接于推力管420与第二活塞220之间，以将第二活塞220传出的力，传递给推力管420，此外，间隙调整装置还包括第二调整螺母440，第二调整螺母440套设于丝杆300的外部，第二调整螺母420与第一调整螺母410同轴，第二调整螺母440与丝杠300连接，第二调整螺母440作为间隙调整装置的后调整螺母，在制动缸制动力回收时，用于将力直接传递给丝杠300；

缸体100还具有进气口191、第一气室192、第二气室193、出气口194、第三气室195及第四气室196，第一气室192位于第一活塞210与第一支撑体110之间，第一气室192与进气口191相通，第二气室193位于第二活塞220与第二支撑体120之间，第二气室193与第一气室192相通，以保持相互串联的第一活塞210与第二活塞220之间的空气压力相同，第三气室195位于第一活塞210与第二支撑体120之间，第三气室195与出气口194相通，第四气室196位于第二活塞220与第三支撑体130之间，第四气室196与出气口194相通；具体而言，如图2至图5所示，进气口191形成于第一支撑体110的第一端板上，活塞组件200还具有第一气路291及第二气路292，第一气路291的一端位于第一套部211的一端面上并与第一气室192相通，第一气路291的另一端与第二气室193相通，以实现第一气室192与第二气室193间的连通，在沿着第一套部211的径向方向上，第二气路292贯穿第一套部211及第二套部221，第二气路292的一端与第三气室195相通，第二气路292的另一端与第四气室196相通，以使得第三气室195与第四气室196之间连通，第二气路292与第一气路291之间相互间隔，即相互之间不贯通，或者说，相互之间不连接；

其中，从进气口191进入缸体100内部的气体，顺次进入第一气室192及第二气室193，对第一活塞210及第二活塞220施加推力，推力经过第二活塞220输出，通过间隙调整装置传递至丝杠300。

基于上述，本发明所描述的实施例至少具有如下的技术效果或优点：

本发明实施例通过在具有间隙调整器及丝杠等复杂结构的有限缸体内部环境中，设置相互串联的两个活塞，设置活塞与缸体、活塞与丝杠及活塞与间隙调整器间的相互配合关系，以及对应两个活塞设置相应的气路，以同时推动两个活塞运动，从而相对于现有技术，在制动缸整体体积不受影响的情况下，显著提高了活塞的受力面积，进而显著提高了制动力的输出，因此，相对于现有技术，解决了如何在不影响基础制动装置整体体积的情况下，提高制动力输出的技术问题，进而能够适用于车下空间小且制动力需求大的场景。

此外，总制动输出力相同的前提下，由于制动缸输出力提高接近两倍，可降低制动夹钳单元的杠杆倍率，制动杠杆及吊挂制动夹钳单元的基座的体积和重量更小，即可减小整个制动夹钳单元的体积和重量；另外，制动杠杆倍率减小，有利于制动杠杆的刚度和强度，制动杠杆弹性变形小，同时闸片及制动盘全磨耗行程中制动缸伸长量更短，因此对转向架的横向安装空间要求更小。

为了提高活塞组件200的可靠性，继续参见图2至6，制动缸还包括第一支撑环600及第二支撑环700，第一支撑环600为由工程塑料制成的环带状，第一支撑环600套于第一活塞210的外部，第一支撑环600与第一活塞210可拆卸固定，第一支撑环600与缸体100的内壁贴合接触，第一支撑环600具有极好的柔性和极低的摩擦系数，同时具有比橡胶更高的硬度，第一支撑环600可以代替第一皮碗213承担侧向力，减小第一皮碗213变形，提高第一皮碗213的密封效果，同时第一支撑环600采用的工程塑料材质相对橡胶具有更好的耐油性能，更好的温度适应性，第一支撑环600和缸体100内壁的间隙可以比第一皮碗213和缸体100内壁的间隙更小，在运动过程中第一支撑环600可以提前清理掉缸壁表面可能影响皮碗密封效果的粘附物(比如从呼吸口吸入的砂粒，低温环境下的冰块)，起到保护皮第一皮碗213的作用，提高第一皮碗213的寿命并增强密封效果，进而提高第一活塞210的可靠性，更进而提高活塞组件200的可靠性，同理，第二支撑环700为由工程塑料制成的环带状，第二支撑环700套于第二活塞220的外部，第二支撑环700与第二活塞220可拆卸固定，第二支撑环与缸体100的内壁贴合接触；具体而言，如图2至图6所示，第一活塞210的外周具有第一间隙，第一间隙形成于第一皮碗213与第一延伸部212之间，第一支撑环600呈L型，第一支撑环600的一边与第一间隙插接(如过盈配合)，第一支撑环的另一边与缸体100的内壁贴合接触，第二活塞220的外周具有第二间隙，第二间隙形成于第二皮碗223与第二延伸部222之间，第二支撑环700呈L型，第二支撑环700的一边与第二间隙插接，第二支撑环700的另一边与缸体100的内壁贴合接触。

为了更清楚的说明本发明，下面以图2至图8所示的实施例为例就本发明中制动与缓解的过程进行进一步说明：

制动时，压缩空气由进气口191，第一气室192，同时由第一气路291进入第二气室193，压缩空气同时推动第一活塞210和第二活塞220运动，并由第一活塞210将推力传递给推力管420，推力管420将力传递给第一调整螺母410，再传递给丝杠300，再由丝杠300将制动力输出，为保持气压平衡，第三气室195与第四气室196通过第二气路292连通，并通过出气口194和大气连通；

缓解时，通过进气口191排出压缩空气，在缓解弹簧500的作用下，第一活塞210带动第二活塞220一起复位，第二活塞220再将力传递给推力管420，推力管420带动间隙调整装置(第一调整螺母410、第二调整螺母440)一起复位，间隙调整装置再带动丝杠300和推动体420复位。

Claims (10)

1.一种轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述制动缸包括：

缸体，所述缸体具有：

第一支撑体；

第二支撑体，所述第二支撑体与所述第一支撑体固定；

第三支撑体，所述第三支撑体与所述第二支撑体固定，在沿着所述制动缸制动力输出的方向上，所述第一支撑体、所述第二支撑体及所述第三支撑体并排设置；

活塞组件，所述活塞组件位于所述缸体的内部，所述活塞组件与所述缸体配合连接，所述活塞组件包括：

第一活塞，所述第一活塞位于所述第一支撑体与所述第二支撑体之间；

第二活塞，所述第二活塞位于所述第二支撑体与所述第三支撑体之间，所述第二活塞与所述第一活塞同轴，所述第二活塞与所述第一活塞固定连接；

丝杠，所述丝杠与所述第一活塞及所述第二活塞同轴，所述第一活塞及所述第二活塞均套设于所述丝杠的外部；

间隙调整装置，所述间隙调整装置设置于所述第二活塞的一侧，所述间隙调整装置与所述第二活塞配合连接，所述间隙调整装置连接于所述丝杠的外部；

所述缸体还具有：

进气口；

第一气室，所述第一气室位于所述第一活塞与所述第一支撑体之间，所述第一气室与所述进气口相通；

第二气室，所述第二气室位于与所述第二活塞与所述第二支撑体之间，所述第二气室与所述第一气室相通；

出气口；

第三气室，所述第三气室位于所述第一活塞与所述第二支撑体之间，所述第三气室与所述出气口相通；

第四气室，所述第四气室位于所述第二活塞与所述第三支撑体之间，所述第四气室与所述出气口相通；

其中，从所述进气口进入所述缸体内部的气体，顺次进入所述第一气室及所述第二气室，对所述第一活塞及所述第二活塞施加推力，推力经过所述第二活塞输出，通过所述间隙调整装置传递至所述丝杠。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述制动缸还包括：

缓解弹簧，所述缓解弹簧连接于所述第二支撑体与所述第一活塞之间。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述间隙调整装置包括：

第一调整螺母，所述第一调整螺母套设于所述丝杠的外部，所述第一调整螺母与所述丝杠连接；

推力管，所述推力管与所述第一调整螺母固定连接；

连接座，所述连接座可拆卸连接于所述推力管与所述第二活塞之间；

其中，从所述第二活塞输出的推力，顺次通过所述连接座、所述推力管及所述第一调整螺母传递至所述丝杠。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述第一活塞具有：

第一套部，所述第一套部位于所述第一活塞的中部，所述第一套部套设于所述丝杠的外部；

所述第二活塞具有：

第二套部，所述第二套部位于所述第二活塞的中部，所述第二套部套设于所述丝杠的外部，所述第二套部与所述第一套部套接，所述第二套部与所述第一套部通过螺纹固定连接。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述第一活塞还具有：

第一延伸部，所述第一延伸部自所述第一套部向外延伸；

所述第二活塞还具有：

第二延伸部，所述第二延伸部自所述第二套部向外延伸；

所述第一套部的一端与所述第二延伸部接触，或者，所述第二套部的一端与所述第一延伸部接触。

6.根据权利要求4或5所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述第二支撑体套设于所述第一套部及所述第二套部的外部，所述第二支撑体与所述第一套部或所述第二套部密封连接。

7.根据权利要求4或5所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述第一套部套接于所述第二套部的外部，所述活塞组件具有：

第一气路，所述第一气路的一端位于所述第一套部的一端面上并与所述第一气室相通，所述第一气路的另一端与所述第二气室相通；

第二气路，在沿着所述第一套部的径向上，所述第二气路贯穿所述第一套部及所述第二套部，所述第二气路的一端与所述第三气室相通，所述第二气路的另一端与所述第四气室相通，所述第二气路与所述第一气路之间相互间隔。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述制动缸还包括：

第一支撑环，所述第一支撑环为由工程塑料制成的环带状，所述第一支撑环套于所述第一活塞的外部，所述第一支撑环与所述第一活塞可拆卸固定，所述第一支撑环与所述缸体的内壁贴合接触；

第二支撑环，所述第二支撑环为由工程塑料制成的环带状，所述第二支撑环套于所述第二活塞的外部，所述第二支撑环与所述第二活塞可拆卸固定，所述第二支撑环与所述缸体的内壁贴合接触。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸，其特征在于，所述第一活塞的外周具有第一间隙，所述第一支撑环呈L型，所述第一支撑环的一边与所述第一间隙插接，所述第一支撑环的另一边与所述缸体的内壁贴合接触；

所述第二活塞的外周具有第二间隙，所述第二支撑环呈L型，所述第二支撑环的一边与所述第二间隙插接，所述第二支撑环的另一边与所述缸体的内壁贴合接触。

10.一种轨道车辆基础制动装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的轨道车辆基础制动装置的制动缸。

Images