CN112879474B - 气动制动缸及制动夹钳单元 - Google Patents

气动制动缸及制动夹钳单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气动制动缸及制动夹钳单元，气动制动缸包括缸体和前端组件，缸体内设有：活塞组件；活塞套筒，与活塞组件连接；丝杠，设于活塞套筒内，一端与前端组件连接；缓解弹簧，设于缸体与活塞组件之间；调整弹簧，一端压接活塞组件，另一端压接丝杠；调整螺母，设于丝杠外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒接触的推力轴承；锥齿环，套于丝杠上，与锥面齿配合；推动环，设于活塞套筒上；传力管，套于丝杠上，一端与锥齿环接触，另一端通过套于丝杠上的间隙识别弹簧与活塞组件连接；间隙识别环，套于传力管上，与活塞套筒滑动连接；缓冲弹簧，套于传力管上，其一端压接锥齿环，另一端压接推动环。本发明间隙调整时间短，效率高。

Description

气动制动缸及制动夹钳单元
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，涉及轨道车辆制动技术，具体地说，涉及一种气动制动缸及制动夹钳单元。
背景技术
制动缸是轨道交通车辆制动系统的关键部件，具有制动、缓解、间隙调整等功能。
现有制动缸存在以下缺点：
(1)结构复杂，零部件数量多，可靠性差，组装时缓解间隙需要人为调整，组装效率低，且人为调整易导致误差。
(2)在制动缸外部设有调整调整缓解间隙的滑槽或凸台，在防尘套意外破损的情况下泥沙污秽易直接进入制动缸内部，损坏制动缸内部的零部件。
(3)制动缸大多采用双螺母调整，其一次最大调整量受活塞行程限制，当磨耗量超过了其一次最大调整量就无法施加制动力，在意外情况下有制动失效的风险。
(4)无法识别制动过程中制动装置的弹性变形，会因弹性变形导致缓解间隙不稳定。
(5)制动过程中锥齿环和调整螺母易发生冲击，导致锥齿磨损，影响锥齿锁定效果。
发明内容
本发明针对现有制动缸存在的制动过过程中无法识别制动装置的弹性变形造成缓解间隙不稳定等上述问题，提供了一种具有弹性识别功能的气动制动缸及制动夹钳单元，能够一次完成间隙调整，间隙调整时间短，提高了整车的调试效率，可靠性高。
为了达到上述目的，本发明提供了一种气动制动缸，包括缸体和前端组件，缸体内设有：
活塞组件；
活塞套筒，与活塞组件连接；
丝杠，设于活塞套筒内，一端与前端组件连接；
缓解弹簧，设于缸体与活塞组件之间；
调整弹簧，一端压接活塞组件，另一端压接丝杠；
间隙调整装置，包括：
调整螺母，设于丝杠外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒接触的推力轴承；
锥齿环，套于丝杠上，与锥面齿配合；
推动环，设于活塞套筒上；
传力管，套于丝杠上，一端与锥齿环接触，另一端通过套于丝杠上的间隙识别弹簧与活塞组件连接；
间隙识别环，套于传力管上，与活塞套筒滑动连接；
缓冲弹簧，套于传力管上，其一端压接锥齿环，另一端压接推动环。
优选的，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件、中间体组件及前盖组件，前盖组件的套筒外侧设有防尘套，防尘套一端连接前盖组件，一端连接前端组件；所述缓解弹簧设于中间体组件与活塞组件之间。
优选的，所述活塞组件包括通过螺纹连接的第一活塞和第二活塞，所述缓解弹簧设于中间体组件与第一活塞之间，所述调整弹簧设于第一活塞与丝杠之间，所述间隙识别弹簧一端压接第二活塞，另一端压接传力管。
优选的，所述间隙识别环上设有两个圆周对称的支座，活塞套筒上设有与支座对应的滑槽，支座的端部设有径向凸台，前盖组件上设有与支座对应的第一凹槽，径向凸台伸入第一凹槽内。
优选的，锥齿环的一侧设为内凹圆锥面，圆锥面上沿圆周均匀设有与调整螺母的锥面齿啮合的锥面齿，锥齿环的另一侧设有沿圆周对称布置的导向凸台，推动环设有与导向凸台对应的凹槽，导向凸台嵌入凹槽中，与凹槽间隙配合。
优选的，传力管的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒间隙配合；传力管的一端设有第一圆台，另一端设有第二圆台，传力管设有第一圆台的一端与锥齿环接触，且第一圆台的高度高于推动环的高度，所述间隙识别环套于传力管设有第二圆台的一端。
优选的，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件，安装于限位槽内，与间隙识别环接触。
优选的，所述间隙调整装置还包括设于推力轴承与活塞套筒之间的第二限位组件，所述第二限位组件包括：
挡圈，套于调整螺母上，与推力轴承接触；
第二限位件，安装于活塞套筒上，与挡圈配合。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种气动制动缸，包括缸体和前端组件，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件、中间体组件及前盖组件，缸体内设有：
活塞组件；
活塞套筒，与活塞组件连接；
丝杠，设于活塞套筒内，一端与前端组件连接；
缓解弹簧，设于中间体组件与活塞组件之间；
调整弹簧，设于前盖组件与前端组件之间；
间隙调整装置，包括：
调整螺母，设于丝杠外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒接触的推力轴承；
锥齿环，套于丝杠上，与锥面齿配合；
推动环，设于活塞套筒上；
传力管，套于丝杠上，一端与锥齿环接触，另一端通过套于丝杠上的间隙识别弹簧与活塞组件连接；
间隙识别环，套于传力管上，与活塞套筒滑动连接；
缓冲弹簧，套于传力管上，其一端压接锥齿环，另一端压接推动环。
优选的，前盖组件的套筒外侧设有防尘套，防尘套一端连接前盖组件，一端连接前端组件。
优选的，所述活塞组件包括通过螺纹连接的第一活塞和第二活塞，所述缓解弹簧设于中间体组件与第一活塞之间，所述间隙识别弹簧一端压接第二活塞，另一端压接传力管。
优选的，所述调整弹簧为锥形弹簧，一端与前盖组件压接，另一端与前端组件压接。
为了达到上述目的，本发明另提供了一种气动制动缸，包括缸体和前端组件，缸体内设有：
活塞组件；
活塞套筒，与活塞组件连接；
丝杠，设于活塞套筒内，一端与前端组件连接；
缓解弹簧，设于缸体与活塞组件之间；
调整弹簧，一端压接活塞组件，另一端压接丝杠；
间隙调整装置，包括：
调整螺母，设于丝杠外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒接触的推力轴承；
锥齿环，套于丝杠上，与锥面齿配合；
推动环，设于活塞套筒上；
传力管，套于丝杠上，一端与锥齿环接触，另一端通过套于丝杠上的间隙识别弹簧与活塞组件连接；
间隙识别环，套于传力管上，与活塞套筒滑动连接；
缓冲弹簧，套于锥齿环上，其一端固定在锥齿环，另一端压接推动环。
优选的，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件、中间体组件及前盖组件，前盖组件的套筒外侧设有防尘套，防尘套一端连接前盖组件，一端连接前端组件；所述缓解弹簧设于中间体组件与活塞组件之间。
优选的，传力管的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒间隙配合；传力管的一端设有第二圆台，所述间隙识别环套于传力管设有第二圆台的一端，所述锥齿环与传力管的另一端接触。
优选的，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件，安装于限位槽内，与间隙识别环接触。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种制动夹钳单元，包括夹钳组件和气动制动缸，所述气动制动缸采用上述气动制动缸，气动制动缸通过连接螺栓与夹钳组件的夹钳臂铰接。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
(1)本发明采用单调整螺母，简化了间隙调整装置的结构，结构更加紧凑，减小了整个间隙调整装置的径向尺寸，能够实现一次完成调整，可靠性高，在小直径制动缸上使停放缸和制动缸串联布置成为可能。
(2)本发明采用单调整螺母，丝杠上所受的阻力都会传递给调整螺母，调整螺母受到阻力的挤压就会停止转动，因此能自动识别制动过程中制动装置的弹性变形，不会因为弹性变形而导致缓解间隙不稳定。
(3)本发明调整弹簧直接作用在丝杠上，保持丝杠一直受到向前的推力，因此磨耗补偿制动过程中，调整弹簧会一次把所有的间隙一次补偿完(在不大于总调整量的前提下)，即制动缸的一次最大调整量和总调整量相同。即使在初始安装状态，制动缸也能通过一次制动缓解就能完成间隙调整，缩短了调整时间，提高了整车的调试效率。由于没有一次最大调整量的限制，确保每次制动动作都能施加上制动力。
(4)本发明采用内置间隙识别环，一旦设计定性，该制动缸的缓解间隙为确定值，不需要在组装过程中人为调整，不仅提高了组装效率，降低劳动强度，还提高了缓解间隙的稳定性和一致性，消除了因人为调整导致的误差；且无需在前盖组件的突出套筒上开槽，能够有效保护制动缸内部的零件，即使当防尘套出现破损，泥沙、污物等也不会直接进入制动缸内部，提高了制动缸的耐污物能力。
(5)本发明设置有缓冲弹簧，该缓冲弹簧保持锥齿环始终和调整螺母接触，避免了制动动作过程中锥齿环和调整螺母发生冲击，导致锥齿磨损，影响锥齿锁定效果。
(6)本发明制动缸由调整螺母推动丝杠输出制动力，调整螺母位于活塞套筒的最前端，这样保证丝杠的悬臂最短，结构稳定性最好。
(7)本发明传力管，外部和活塞套筒间隙配合，内部和丝杠间隙配合，且长度大于丝杠长度的三分之一，起到对丝杠的支撑作用，提高丝杠的刚性，保证制动力能有效输出。
(8)本发明锥齿环和调整螺母之间通过锥形齿实现离合功能，在传递制动力时将调整螺母锁紧防止其转动，在补偿间隙时松开调整螺母让其转动，实现磨耗补偿保持缓解间隙稳定。
(9)本发明在丝杠底端设有间隙识别弹簧，保持将传力管向外推，让传力管在缓解时及时贴靠锥齿环，同时让锥齿环贴靠调整螺母，通过锥齿啮合阻止调整螺母转动，保持缓解间隙稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1所述气动制动缸的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大图；
图3为图1中B部分的放大图；
图4为发明实施例一种间隙调整装置的轴向爆炸图；
图5为本发明实施例另一种间隙调整装置的轴向爆炸图；
图6为本发明实施例1所述气动制动缸无磨耗补偿的制动状态图；
图7为图6的中A部分的放大图；
图8为图6的中B部分的放大图；
图9为本发明实施例1所述气动制动缸无磨耗补偿的制动中间状态图；
图10为图9的中A部分的放大图；
图11为图9的中B部分的放大图；
图12为本发明实施例1所述气动制动缸带磨耗补偿的制动中间状态图；
图13为图12的中A部分的放大图；
图14为图12的中B部分的放大图；
图15为本发明实施例1所述气动制动缸带磨耗补偿的制动完成状态图；
图16为图15中A部分的放大图；
图17为图15中B部分的放大图；
图18为本发明实施例1所述气动制动缸带磨耗补偿的缓解完成状态图；
图19为图18中A部分的放大图；
图20为图18中B部分的放大图；
图21为本发明实施例2所述制动夹钳单元的结构示意图；
图22为本发明实施例3所述气动制动缸的结构示意图；
图23为图22中A部分的放大图；
图24为本发明实施例4所述制动夹钳单元的结构示意图；
图25为本发明实施例5所述气动制动缸的结构示意图；
图26为图25中A部分的放大图；
图27为本发明实施例5所述间隙调整装置的轴向爆炸图；
图28为本发明实施例6所述制动夹钳单元的结构示意图。
图中，101、后盖组件,102、中间体组件，103、前盖组件，1031、第一凹槽，104、前端组件，105、防尘套，2、活塞组件，201、第一活塞，202、第二活塞，3、活塞套筒，4、丝杠，5、缓解弹簧，6、调整弹簧，601、调整弹簧座，7、调整螺母，701、推力轴承，8、锥齿环，801、导向凸台，9、推动环，901、第二凹槽，10、传力管，11、间隙识别弹簧，1101、第一弹簧座，1102、第二弹簧座，12、间隙识别环，1201、支座，1202、径向凸台，1203、螺钉，13、缓冲弹簧，14、第一限位件，15、挡圈，16、第二限位件,17、夹钳组件，18、气动制动缸，19、夹钳臂，20、连接螺栓，21、闸片托，C、活塞组件行程，T、缓解间隙，d、自由间隙，P、丝杠初始位移，S、一次磨耗补偿。
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，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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。此外，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。
实施例1：参加图1至图3，一种气动制动缸，包括缸体和前端组件104，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件101、中间体组件102及前盖组件103，前盖组件103的套筒外侧设有防尘套105，防尘套105一端连接前盖组件103，一端连接前端组件104；缸体内设有：
活塞组件2；
活塞套筒3，与活塞组件2连接；
丝杠4，设于活塞套筒3内，一端与前端组件104连接；
缓解弹簧5，设于中间体组件102与活塞组件2之间；
调整弹簧6，一端压接活塞组件2，另一端通过调整弹簧座601压接丝杠4；
间隙调整装置，包括：
调整螺母7，设于丝杠4外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒3接触的推力轴承701；
锥齿环8，套于丝杠4上，与锥面齿配合；
推动环9，设于活塞套筒3上；
传力管10，套于丝杠4上，一端与锥齿环8接触，另一端通过套于丝杠4上的间隙识别弹簧11与活塞组件2连接；
间隙识别环12，套于传力管10上，与活塞套筒3滑动连接；
缓冲弹簧13，套于传力管10上，其一端压接锥齿环8，另一端压接推动环9。
继续参见图1，所述活塞组件2包括通过螺纹连接的第一活塞201和第二活塞202，所述缓解弹簧5设于中间体组件102与第一活塞201之间，所述调整弹簧6设于第一活塞201与丝杠4之间，所述间隙识别弹簧11一端通过第一弹簧座1101压接第二活塞202，另一端通过第二弹簧座1102压接传力管10。间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间，保持对传力管或间隙识别环的压紧。本实施例中，调整弹簧采用压缩弹簧，位于丝杠端部外侧，但不限于此连接方式，也可以将丝杠端部的内部开孔，将调整弹簧置于丝杠的内孔中。
具体地，活塞组件和活塞套筒之间通过螺纹紧固在一起，该螺纹的旋向和丝杠的梯形螺纹旋向相反。
继续参见图2，所述间隙识别环12上设有两个圆周对称的支座1201，活塞套筒3上设有与支座1201对应的滑槽，支座1201的端部设有径向凸台1202，前盖组件103上设有与支座1201对应的第一凹槽1031，径向凸台1202伸入第一凹槽1031内。
参见图4，在一具体实施方式中，间隙识别环12的支座1201通过螺钉1203固定在间隙识别环12上。
参加图5，在另一具体实施方式中，间隙识别环102的支座1201与间隙识别环12连接为一体。
继续参见图4、图5，锥齿环8的一侧设为内凹圆锥面，圆锥面上沿圆周均匀设有与调整螺母7的锥面齿啮合的锥面齿，锥齿环8的另一侧设有沿圆周对称布置的导向凸台801，推动环9设有与导向凸台801对应的第二凹槽901，导向凸台801嵌入第二凹槽901中，与第二凹槽901间隙配合。导向凸台与第二凹槽间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动。锥齿环和调整螺母之间通过锥形齿实现离合功能，但不限于锥形齿的方式，也可以通过摩擦离合器实现该功能，其目的是在传递制动力时将调整螺母锁紧防止其转动，在补偿间隙时松开调整螺母让其转动，实现磨耗补偿保持缓解间隙稳定。
具体地，推动环和活塞套筒之间通过螺纹连接，用于传递轴向力和圆周力，但不限于螺纹连接，也可以采用过盈压装的方式连接，只需其间的压装力能保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩。推动环的内部为台阶孔，缓冲弹簧坐在该台阶上。
继续参见图1，传力管10的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒3间隙配合；传力管10的一端设有第一圆台，另一端设有第二圆台，传力管10设有第一圆台的一端与锥齿环8接触，且第一圆台的高度高于推动环9的高度，所述间隙识别环12套于传力管10设有第二圆台的一端。具体地，传力管厚壁部位开有环形槽，能够有效减轻重量和储存润滑剂及安装导向带。
继续参见图2，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环12之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件14，安装于限位槽内，与间隙识别环12接触。
具体地，继续参见图5，所述第一限位件为钢丝卡圈。本实施例中，间隙识别环与传力管不限于通过第一限位组件的方式连接，还可以通过螺纹或过盈压装的方式连接，只需保证其能完成轴向限位及传递轴向力即可。
继续参见图3，所述间隙调整装置还包括设于推力轴承701与活塞套筒3之间的第二限位组件，所述第二限位组件包括：
挡圈15，套于调整螺母7上，与推力轴承701接触；
第二限位件16，安装于活塞套筒3上，与挡圈15配合。
具体地，第二限位件为孔用卡圈。
本实施例所述气动制动缸的工作过程包括无磨耗补偿的制动、缓解以及带磨耗补偿的制动、缓解四种工作过程。一次制动和一次缓解为一个完整工作循环。
无磨耗补偿的制动过程：
制动前制动缸处于缓解状态，缓解状态制动缸不受外力作用，此时制动缸内部各零部件状态如图1-3所示，间隙识别环和前盖组件上的凹槽底部距离为缓解间隙T，锥齿环和推动环之间的间隙为自由间隙d，丝杠初始位置距调整螺母端面距离为P。制动时向制动缸充入压缩空气，在空气压力作用下，活塞组件克服缓解弹簧的作用带动活塞套筒、推动环向前移动，同时间隙识别弹簧和调整弹簧分别推动间隙识别环连同传力管、缓冲弹簧、锥齿环、调整螺母和丝杠一起作为一个整体向前移动，直到闸片贴靠制动盘或闸瓦贴靠车轮踏面丝杠在阻力的作用下停止运动，同时调整螺母和锥齿环停止移动。活塞组件在空气压力作用下继续向前移动d，推动环贴靠锥齿环，挡圈和外侧安装在活塞套筒上的孔用卡圈之间由贴紧变成相距间隙d，此时间隙识别环的径向凸台刚好贴靠到前盖组件的凹槽底部。随着空气压力的升高，活塞组件继续推动活塞套筒、推动环、锥齿环、调整螺母向前移动距离e(即制动机构的弹性变形)，直到所受的制动反力和活塞组件所受的空气推力平衡，各个部件停止移动，制动动作完成，此时锥齿环距传力管的距离为e。活塞组件所移动的行程C＝T+d+e。制动完成后制动缸内各零部件的状态如图6-8所示。
无磨耗补偿的缓解过程：
缓解即由图6所示的状态恢复到图1所示的状态。缓解时排出制动缸内的压缩空气，制动缸内各零部件的受力平衡被打破，首先制动机构的弹性力推动丝杠、调整螺母、锥齿环、推动环、活塞套筒、活塞组件一起向后移动e，弹性力完全释放，此时推动环和锥齿环刚好分离，传力管刚好和锥齿环接触。随着制动缸内压缩空气继续排出，在缓解弹簧的作用下，推动活塞组件、活塞套筒、推动环继续向后移动d，挡圈和外侧的孔用卡圈贴紧，此时推动环脱离锥齿环间距d。缓解弹簧继续带动活塞组件、活塞套筒向后移动，并由孔用卡圈将缓解弹簧的力传递给挡圈再传递给推力轴承，再由推力轴承传递给调整螺母，由调整螺母传递给丝杠和锥齿环,锥齿环刚好贴靠传力管，此时活塞组件向后移动的距离为e+d。缓解弹簧继续复位距离T，在此后的过程中，活塞组件、活塞套筒、调整螺母、锥齿环、传力管、丝杠、间隙识别环一起向后移动距离T，直到活塞组件完全复位C＝0。制动缸缓解中间状态，制动缸内各零部件状态如图9-11所示，制动缓解完成制动缸内各零部件状态如图1-3所示。
在无磨耗补偿的制动、缓解过程中，调整螺母和丝杠之间的间距P始终保持不变。
带磨耗补偿的制动过程：
当闸瓦、闸片和制动盘磨耗后缓解间隙变大，制动时当活塞组件移动T以后，间隙识别环被前盖组件限位停止移动，同时传力管也停止移动，传力管和锥齿环分离，锥齿环不再和调整螺母压紧。由于此时丝杠未受到阻力，在调整弹簧的推力作用下，丝杠继续向前推调整螺母，调整螺母在丝杠的推力、挡圈限位以及非自锁梯形螺纹的共同作用下，开始旋转，随着调整螺母的旋转，丝杠向前伸出S(即磨耗补偿量)直到闸片贴靠制动盘或闸瓦贴靠车轮踏面，丝杠受到阻力停止运动，同时调整螺母停止转动。调整螺母旋转，丝杠伸长的动作瞬间完成，在此过程中活塞组件没有轴向移动，此时丝杠的位移量为T+S。制动缸内各零部件状态如图12-15所示。
活塞组件在空气压力作用下继续向前移动d，推动环贴靠锥齿环，锥齿环压紧调整螺母，调整螺母停止转动，挡圈和外侧安装在活塞套筒上的孔用卡圈之间由贴紧变成相距间隙d。随着空气压力的升高，活塞组件继续推动活塞套筒、推动环、锥齿环、调整螺母向前移动距离e(即制动机构的弹性变形)，直到所受的制动反力和活塞组件所受的空气推力平衡，各个部件停止移动，制动完成，此时锥齿环距传力管的距离为e。制动完成后各零部件状态如图15-17所示，活塞组件移动的行程C＝T+d+e。一次磨耗补偿S由闸片和制动盘(或闸瓦与踏面)之间的间距决定，S的最大值由制动缸的总调整能力决定。
带磨耗补偿的缓解过程：
带磨耗补偿的缓解过程和不带磨耗的缓解过程完全相同，缓解完成后各零部件状态如图18-20所示。
实施例2：参见图21，一种制动夹钳单元，包括夹钳组件17和气动制动缸18，所述气动制动缸18采用实施例1所述气动制动缸，气动制动缸18通过连接螺栓20与夹钳组件17的夹钳臂19铰接。
本实施例中，制动夹钳单元安装于轨道交通车辆转向架构架上，通过闸片抱紧制动盘，由闸片托和制动盘之间的摩擦作用将列车的动能转化成热量耗散，实现减速或停车的效果。
实施例3：参见图22，一种气动制动缸，包括缸体和前端组件104，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件101、中间体组件102及前盖组件103，前盖组件103的套筒外侧设有防尘套105，防尘套105一端连接前盖组件103，一端连接前端组件104；缸体内设有：
活塞组件2；
活塞套筒3，与活塞组件2连接；
丝杠4，设于活塞套筒3内，一端与前端组件104连接；
缓解弹簧5，设于中间体组件102与活塞组件2之间；
调整弹簧6，设于前盖组件103与前端组件104之间；
间隙调整装置，包括：
调整螺母7，设于丝杠4外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒3接触的推力轴承701；
锥齿环8，套于丝杠4上，与锥面齿配合；
推动环9，设于活塞套筒3上；
传力管10，套于丝杠4上，一端与锥齿环8接触，另一端通过套于丝杠4上的间隙识别弹簧11与活塞组件2连接；
间隙识别环12，套于传力管10上，与活塞套筒3滑动连接；
缓冲弹簧13，套于传力管10上，其一端压接锥齿环8，另一端压接推动环9。
继续参见图22，所述活塞组件2包括通过螺纹连接的第一活塞201和第二活塞201，所述缓解弹簧5设于中间体组件102与第一活塞201之间，所述间隙识别弹簧11一端通过第一弹簧座1101压接第二活塞202，另一端通过第二弹簧座1102压接传力管10。间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间，保持对传力管或间隙识别环的压紧。
具体地，活塞组件和活塞套筒之间通过螺纹紧固在一起，该螺纹的旋向和丝杠的梯形螺纹旋向相反。
继续参见图22，所述调整弹簧6为锥形弹簧，一端与前盖组件103压接，另一端与前端组件104压接。调整弹簧设计为锥形弹簧，以便节约轴向空间。
参见图23，所述间隙识别环12上设有两个圆周对称的支座1201，活塞套筒3上设有与支座1201对应的滑槽，支座1201的端部设有径向凸台1202，前盖组件103上设有与支座1201对应的第一凹槽1031，径向凸台1202伸入第一凹槽1031内。
参见图4，在一具体实施方式中，间隙识别环12的支座1201通过螺钉1203固定在间隙识别环12上。
参加图5，在另一具体实施方式中，间隙识别环102的支座1201与间隙识别环12连接为一体。
继续参见图4、5，锥齿环8的一侧设为内凹圆锥面，圆锥面上沿圆周均匀设有与调整螺母的锥面齿啮合的锥面齿，锥齿环8的另一侧设有沿圆周对称布置的导向凸台801，推动环9设有与导向凸台801对应的凹槽901，导向凸台801嵌入凹槽901中，与凹槽901间隙配合。导向凸台与第二凹槽间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动。锥齿环和调整螺母之间通过锥形齿实现离合功能，但不限于锥形齿的方式，也可以通过摩擦离合器实现该功能，其目的是在传递制动力时将调整螺母锁紧防止其转动，在补偿间隙时松开调整螺母让其转动，实现磨耗补偿保持缓解间隙稳定。
具体地，推动环和活塞套筒之间通过螺纹连接，用于传递轴向力和圆周力，但不限于螺纹连接，也可以采用过盈压装的方式连接，只需其间的压装力能保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩。推动环的内部为台阶孔，缓冲弹簧坐在该台阶上。
继续参见图22，传力管10的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒3间隙配合；传力管10的一端设有第一圆台，另一端设有第二圆台，传力管10设有第一圆台的一端与锥齿环8接触，且第一圆台的高度高于推动环9的高度，所述间隙识别环12套于传力管10设有第二圆台的一端。具体地，传力管厚壁部位开有环形槽，能够有效减轻重量和储存润滑剂及安装导向带。
继续参见图22，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环12之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件14，安装于限位槽内，与间隙识别环12接触。
具体地，继续参见图5，所述第一限位件为钢丝卡圈。本实施例中，间隙识别环与传力管不限于通过第一限位组件的方式连接，还可以通过螺纹或过盈压装的方式连接，只需保证其能完成轴向限位及传递轴向力即可。
继续参见图22，所述间隙调整装置还包括设于推力轴承701与活塞套筒3之间的第二限位组件，所述第二限位组件包括：
挡圈15，套于调整螺母7上，与推力轴承701接触；
第二限位件16，安装于活塞套筒3上，与挡圈15配合。
具体地，第二限位件为孔用卡圈。
本实施例所述气动制动缸的工作过程同样包括无磨耗补偿的制动、缓解以及带磨耗补偿的制动、缓解四种工作过程。一次制动和一次缓解为一个完整工作循环。其制动及缓解原理与实施例1基本相同，此处不再赘述。
实施例4：参见图24，一种制动夹钳单元，包括夹钳组件17和气动制动缸18，所述气动制动缸18采用实施例3所述气动制动缸，气动制动缸18通过连接螺栓20与夹钳组件17的夹钳臂19铰接。
本实施例中，制动夹钳单元安装于轨道交通车辆转向架构架上，通过闸片抱紧制动盘，由闸片托和制动盘之间的摩擦作用将列车的动能转化成热量耗散，实现减速或停车的效果。
实施例5：参见图25，一种气动制动缸，包括缸体，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件101、中间体组件102及前盖组件103，前盖组件103的套筒外侧设有防尘套105，防尘套105一端连接前盖组件103，一端连接前端组件104；缸体内设有：
活塞组件2；
活塞套筒3，与活塞组件2连接；
丝杠4，设于活塞套筒3内，一端与前端组件104连接；
缓解弹簧5，设于中间体组件102与活塞组件2之间；
调整弹簧6，一端压接活塞组件2，另一端压接丝杠4；
间隙调整装置，包括：
调整螺母7，设于丝杠4外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒3接触的推力轴承701；
锥齿环8，套于丝杠4上，与锥面齿配合；
推动环9，设于活塞套筒3上；
传力管10，套于丝杠4上，一端与锥齿环8接触，另一端通过套于丝杠4上的间隙识别弹簧11与活塞组件2连接；
间隙识别环12，套于传力管10上，与活塞套筒3滑动连接；
缓冲弹簧13，套于锥齿环8上，其一端固定在锥齿环8的弹簧座802上，另一端压接推动环9。
继续参见图25，所述活塞组件2包括通过螺纹连接的第一活塞201和第二活塞201，所述缓解弹簧5设于中间体组件102与第一活塞201之间，所述调整弹簧6设于第一活塞201与丝杠4之间，所述间隙识别弹簧11一端压接第二活塞202，另一端压接传力管10。间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间，保持对传力管或间隙识别环的压紧。本实施例中，调整弹簧采用压缩弹簧，位于丝杠端部外侧，但不限于此连接方式，也可以将丝杠端部的内部开孔，将调整弹簧置于丝杠的内孔中。
具体地，活塞组件和活塞套筒之间通过螺纹紧固在一起，该螺纹的旋向和丝杠的梯形螺纹旋向相反。
具体地，推动环和活塞套筒之间通过螺纹连接，用于传递轴向力和圆周力，但不限于螺纹连接，也可以采用过盈压装的方式连接，只需其间的压装力能保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩。
参见图26，所述间隙识别环12上设有两个圆周对称的支座1201，活塞套筒3上设有与支座1201对应的滑槽，支座1201的端部设有径向凸台1202，前盖组件103上设有与支座1201对应的第一凹槽1031，径向凸台1202伸入第一凹槽1031内。
继续参见图25，传力管10的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒3间隙配合；传力管10的一端设有第二圆台，所述间隙识别环12套于传力管10设有第二圆台的一端，所述锥齿环8与传力管10的另一端接触。具体地，传力管厚壁部位开有环形槽，能够有效减轻重量和储存润滑剂及安装导向带。
继续参见图25，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环12之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件14，安装于限位槽内，与间隙识别环12接触。
参见图27，锥齿环8的一侧设为内凹圆锥面，圆锥面上沿圆周均匀设有与调整螺母7的锥面齿啮合的锥面齿，锥齿环8的另一侧设有沿圆周对称布置的导向凸台801，推动环9设有与导向凸台801对应的第二凹槽901，导向凸台801嵌入第二凹槽901中，与第二凹槽901间隙配合。导向凸台与第二凹槽间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动。锥齿环和调整螺母之间通过锥形齿实现离合功能，但不限于锥形齿的方式，也可以通过摩擦离合器实现该功能，其目的是在传递制动力时将调整螺母锁紧防止其转动，在补偿间隙时松开调整螺母让其转动，实现磨耗补偿保持缓解间隙稳定。
具体地，继续参见图27，所受第一限位件为钢丝卡圈。本实施例中，间隙识别环与传力管不限于通过第一限位组件的方式连接，还可以通过螺纹或过盈压装的方式连接，只需保证其能完成轴向限位及传递轴向力即可。
继续参见图25，所述间隙调整装置还包括设于推力轴承701与活塞套筒3之间的第二限位组件，所述第二限位组件包括：
挡圈15，套于调整螺母7上，与推力轴承701接触；
第二限位件16，安装于活塞套筒3上，与挡圈15配合。
具体地，第二限位件为孔用卡圈。
本实施例所述气动制动缸的工作过程同样包括无磨耗补偿的制动、缓解以及带磨耗补偿的制动、缓解四种工作过程。一次制动和一次缓解为一个完整工作循环。其制动及缓解原理与实施例1基本相同，此处不再赘述，不同的是，在实施例1中，缓冲弹簧在锥齿环和推动环之间产生推力，让锥齿环和调整螺母保持接触，本实施例中，缓冲弹簧在锥齿环与推动环之间产生拉力，让锥齿环和推动环有保持接触的趋势。
实施例6：参见图28，本实施例提供了一种制动夹钳单元，包括夹钳组件17和气动制动缸18，气动制动缸18通过连接螺栓20与夹钳组件17的夹钳臂19铰接，所述气动制动缸18采用实施例5所述气动制动缸。其中，夹钳臂起到传力杠杆的作用，气动制动缸18的制动输出力通过夹钳臂19传递到闸片托21。
本实施例中，制动夹钳单元安装于轨道交通车辆转向架构架上，通过闸片抱紧制动盘，由闸片托和制动盘之间的摩擦作用将列车的动能转化成热量耗散，实现减速或停车的效果。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种气动制动缸，其特征在于，包括缸体和前端组件(104)，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件(101)、中间体组件(102)及前盖组件(103)，缸体内设有：
活塞组件(2)；
活塞套筒(3)，与活塞组件(2)固定连接，能够与活塞组件一体运动；
丝杠(4)，设于活塞套筒(3)内，一端与前端组件(104)连接；
缓解弹簧(5)，设于缸体与活塞组件(2)之间；
调整弹簧(6)，一端压接活塞组件(2)，另一端压接丝杠(4)；
间隙调整装置，包括：
调整螺母(7)，设于丝杠(4)外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒(3)接触的推力轴承(701)；
锥齿环(8)，套于丝杠(4)上，与锥面齿配合；
推动环(9)，设于活塞套筒(3)上，与锥齿环间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动；推动环与活塞套筒之间能够传递轴向力和圆周力，并保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩；
传力管(10)，套于丝杠(4)上，一端与锥齿环(8)接触，另一端通过套于丝杠(4)上的间隙识别弹簧(11)与活塞组件(2)连接；传力管与丝杠间能够相对运动，间隙识别弹簧保证将传力管向外推，让传力管在缓解时及时贴靠锥齿环，同时让锥齿环贴靠调整螺母，通过锥齿啮合阻止调整螺母转动；
间隙识别环(12)，套于传力管(10)上，与活塞套筒(3)滑动连接，传力管与活塞套筒能够相对移动；间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间保持对对传力管或间隙识别环的压紧；
缓冲弹簧(13)，套于传力管(10)上，其一端压接锥齿环(8)，另一端压接推动环(9)；
未制动时，间隙识别环和前盖组件上的凹槽底部距离为缓解间隙，锥齿环和推动环之间的间隙为自由间隙，丝杠初始位置距调整螺母端面存在距离P。
2.如权利要求1所述的气动制动缸，其特征在于，前盖组件(103)的套筒外侧设有防尘套(105)，防尘套(105)一端连接前盖组件(103)，一端连接前端组件(104)；所述缓解弹簧(5)设于中间体组件(102)与活塞组件(2)之间。
3.如权利要求2所述的气动制动缸，其特征在于，所述活塞组件(2)包括通过螺纹连接的第一活塞(201)和第二活塞(202)，所述缓解弹簧(5)设于中间体组件(102)与第一活塞(201)之间，所述调整弹簧(6)设于第一活塞(201)与丝杠(4)之间，所述间隙识别弹簧(11)一端压接第二活塞(202)，另一端压接传力管(10)。
4.如权利要求1或2所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙识别环(12)上设有两个圆周对称的支座(1201)，活塞套筒(3)上设有与支座(1201)对应的滑槽，支座(1201)的端部设有径向凸台(1202)，前盖组件(103)上设有与支座(1201)对应的第一凹槽(1031)，径向凸台(1202)伸入第一凹槽(1031)内。
5.一种气动制动缸，其特征在于，包括缸体和前端组件(104)，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件(101)、中间体组件(102)及前盖组件(103)，缸体内设有：
活塞组件(2)；
活塞套筒(3)，与活塞组件(2)固定连接，能够与活塞组件一体运动；
丝杠(4)，设于活塞套筒(3)内，一端与前端组件(104)连接；
缓解弹簧(5)，设于中间体组件(102)与活塞组件(2)之间；
调整弹簧(6)，设于前盖组件(103)与前端组件(104)之间；
间隙调整装置，包括：
调整螺母(7)，设于丝杠(4)外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒(3)接触的推力轴承(701)；
锥齿环(8)，套于丝杠(4)上，与锥面齿配合；
推动环(9)，设于活塞套筒(3)上，与锥齿环间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动；推动环与活塞套筒之间能够传递轴向力和圆周力，并保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩；
传力管(10)，套于丝杠(4)上，一端与锥齿环(8)接触，另一端通过套于丝杠(4)上的间隙识别弹簧(11)与活塞组件(2)连接；传力管与丝杠间能够相对运动，间隙识别弹簧保证将传力管向外推，让传力管在缓解时及时贴靠锥齿环，同时让锥齿环贴靠调整螺母，通过锥齿啮合阻止调整螺母转动；
间隙识别环(12)，套于传力管(10)上，与活塞套筒(3)滑动连接，传力管与活塞套筒能够相对移动；间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间保持对对传力管或间隙识别环的压紧；
缓冲弹簧(13)，套于传力管(10)上，其一端压接锥齿环(8)，另一端压接推动环(9)；
未制动时，间隙识别环和前盖组件上的凹槽底部距离为缓解间隙，锥齿环和推动环之间的间隙为自由间隙，丝杠初始位置距调整螺母端面存在距离P。
6.如权利要求5所述的气动制动缸，其特征在于，前盖组件(103)的套筒外侧设有防尘套(105)，防尘套(105)一端连接前盖组件(103)，一端连接前端组件(104)。
7.如权利要求5所述的气动制动缸，其特征在于，所述活塞组件(2)包括通过螺纹连接的第一活塞(201)和第二活塞(202)，所述缓解弹簧(5)设于中间体组件(102)与第一活塞(201)之间，所述调整弹簧(6)设于第一活塞(201)与丝杠(4)之间，所述间隙识别弹簧(11)一端压接第二活塞(202)，另一端压接传力管(10)。
8.如权利要求5所述的气动制动缸，其特征在于，所述调整弹簧(6)为锥形弹簧，一端与前盖组件(103)压接，另一端与前端组件(104)压接。
9.如权利要求5所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙识别环(12)上设有两个圆周对称的支座(1201)，活塞套筒(3)上设有与支座(1201)对应的滑槽，支座(1201)的端部设有径向凸台(1202)，前盖组件(103)上设有与支座(1201)对应的第一凹槽(1031)，径向凸台(1202)伸入第一凹槽(1031)内。
10.如权利要求1或5所述的气动制动缸，其特征在于，传力管(10)的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒(3)间隙配合；传力管(10)的一端设有第一圆台，另一端设有第二圆台，传力管(10)设有第一圆台的一端与锥齿环(8)接触，且第一圆台的高度高于推动环(9)的高度，所述间隙识别环(12)套于传力管(10)设有第二圆台的一端。
11.如权利要求10所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环(12)之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件(14)，安装于限位槽内，与间隙识别环(12)接触。
12.一种气动制动缸，其特征在于，包括缸体和前端组件(104)，所述缸体包括依次顺序连接的后盖组件(101)、中间体组件(102)及前盖组件(103)，缸体内设有：
活塞组件(2)；
活塞套筒(3)，与活塞组件(2)固定连接，能够与活塞组件一体运动；
丝杠(4)，设于活塞套筒(3)内，一端与前端组件(104)连接；
缓解弹簧(5)，设于缸体与活塞组件(2)之间；
调整弹簧(6)，一端压接活塞组件(2)，另一端压接丝杠(4)；
间隙调整装置，包括：
调整螺母(7)，设于丝杠(4)外侧，一侧设有锥面齿，另一侧设有与活塞套筒(3)接触的推力轴承(701)；
锥齿环(8)，套于丝杠(4)上，与锥面齿配合；
推动环(9)，设于活塞套筒(3)上，与锥齿环间隙配合，保证锥齿环可以做轴向运动，而不能做圆周运动；推动环与活塞套筒之间能够传递轴向力和圆周力，并保证活塞套筒和推动环在制动、缓解过程中能始终保持为一个整体，并能承担锥齿环的圆周转矩；
传力管(10)，套于丝杠(4)上，一端与锥齿环(8)接触，另一端通过套于丝杠(4)上的间隙识别弹簧(11)与活塞组件(2)连接；传力管与丝杠间能够相对运动，间隙识别弹簧保证将传力管向外推，让传力管在缓解时及时贴靠锥齿环，同时让锥齿环贴靠调整螺母，通过锥齿啮合阻止调整螺母转动；
间隙识别环(12)，套于传力管(10)上，与活塞套筒(3)滑动连接，传力管与活塞套筒能够相对移动；间隙识别弹簧作用在活塞组件与传力管之间保持对对传力管或间隙识别环的压紧；
缓冲弹簧(13)，套于锥齿环(8)上，其一端固定在锥齿环(8)，另一端压接推动环(9)；
未制动时，间隙识别环和前盖组件上的凹槽底部距离为缓解间隙，锥齿环和推动环之间的间隙为自由间隙，丝杠初始位置距调整螺母端面存在距离P。
13.如权利要求12所述的气动制动缸，其特征在于，前盖组件(103)的套筒外侧设有防尘套(105)，防尘套(105)一端连接前盖组件(103)，一端连接前端组件(104)；所述缓解弹簧(5)设于中间体组件(102)与活塞组件(2)之间。
14.如权利要求13所述的气动制动缸，其特征在于，所述活塞组件(2)包括通过螺纹连接的第一活塞(201)和第二活塞(202)，所述缓解弹簧(5)设于中间体组件(102)与第一活塞(201)之间，所述调整弹簧(6)设于第一活塞(201)与丝杠(4)之间，所述间隙识别弹簧(11)一端压接第二活塞(202)，另一端压接传力管(10)。
15.如权利要求13或14所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙识别环(12)上设有两个圆周对称的支座(1201)，活塞套筒(3)上设有与支座(1201)对应的滑槽，支座(1201)的端部设有径向凸台(1202)，前盖组件(103)上设有与支座(1201)对应的第一凹槽(1031)，径向凸台(1202)伸入第一凹槽(1031)内。
16.如权利要求13所述的气动制动缸，其特征在于，传力管(10)的外壁为变径的台阶结构，与活塞套筒(3)间隙配合；传力管(10)的一端设有第二圆台，所述间隙识别环(12)套于传力管(10)设有第二圆台的一端，所述锥齿环(8)与传力管(10)的另一端接触。
17.如权利要求16所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙调整装置还包括设于第二圆台与间隙识别环(12)之间的第一限位组件，所述第一限位组件包括：
限位槽，设于第二圆台端部；
第一限位件(14)，安装于限位槽内，与间隙识别环(12)接触。
18.如权利要求1或5或12任意一项所述的气动制动缸，其特征在于，所述间隙调整装置还包括设于推力轴承(701)与活塞套筒(3)之间的第二限位组件，所述第二限位组件包括：
挡圈(15)，套于调整螺母(7)上，与推力轴承(701)接触；
第二限位件(16)，安装于活塞套筒(3)上，与挡圈(15)配合。
19.如权利要求1或5或12所述任意一项的气动制动缸，其特征在于，锥齿环(8)的一侧设为内凹圆锥面，圆锥面上沿圆周均匀设有与调整螺母的锥面齿啮合的锥面齿，锥齿环(8)的另一侧设有沿圆周对称布置的导向凸台(801)，推动环(9)设有与导向凸台(801)对应的第二凹槽(901)，导向凸台(801)嵌入第二凹槽(901)中，与第二凹槽(901)间隙配合。
20.一种制动夹钳单元，其特征在于，包括夹钳组件(17)和气动制动缸(18)，所述气动制动缸(18)采用如权利要求1至19任意一项所述气动制动缸，气动制动缸(18)通过连接螺栓(19)与夹钳组件(17)的夹钳臂(20)铰接。
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