CN116428290A - 一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸 - Google Patents

一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸 Download PDF

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CN116428290A CN202310627748.3A CN202310627748A CN116428290A CN 116428290 A CN116428290 A CN 116428290A CN 202310627748 A CN202310627748 A CN 202310627748A CN 116428290 A CN116428290 A CN 116428290A
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刘德学
李�杰
孙博
沈铭乾
吴世应
李金花
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Abstract

本发明涉及一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸，包括油缸缸体、活塞、传动轴与间隙调节环，其中油缸缸体内部具有油缸腔体，油缸缸体轴向方向的一端设置有开口，开口处安装有止挡套，油缸腔体内设有活塞；活塞将油缸腔体分为第一油腔与第二油腔；第二油腔内设有传动轴，传动轴一端与活塞连接，远离活塞的一端经止挡套伸出至油缸缸体外；传动轴上设置有间隙调节环，间隙调节环能随传动轴在第二油腔内做轴向运动，且能够被止挡套阻挡限位，产生轴向变形；本发明通过改变活塞两侧的油压及油压大小即可实现制动、制动缓解及间隙调整功能，整体结构简单，整体化、模块化程度高，制动响应迅速，提高了制动的灵敏度和行车的安全性。

Description

一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸
技术领域
本发明属于轨道交通车辆制动技术领域，尤其涉及一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸。
背景技术
随着轨道交通技术的快速发展，轨道车辆种类愈发增多，车辆转向架向轻量化及紧凑化的方向发展。相比气动制动系统，液压制动系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、制动功率大等优点，因而在低地板有轨电车、跨座式单轨车辆、磁浮列车等轨道车辆上应用。
在现有的液压基础制动技术中，不具有间隙调节功能的主动式液压制动缸的缺陷在于：在缓解状态下，不具有自动复位功能的液压制动夹钳的闸片可以沿闸片安装轴窜动，这种窜动可能会导致闸片与制动盘不平行对齐，在线路运行过程中发生闸片偏磨、制动盘金属镶嵌、两者之间产生火花等不良状况；且刚开始油压卸载时，闸片会贴靠或虚贴于制动盘，增加闸片与制动盘的摩擦磨损；而具有自动复位功能的液压制动夹钳随着闸片的磨损厚度变薄，导致制动响应时间变长、制动距离超标影响行车安全。
对于能实现间隙调节功能的主动式液压制动缸而言，现有技术中也有一些设计，如中国发明专利CN115978113A公开了一种带闸片间隙自动调整功能的主动式液压制动夹钳，使用了利用了回位弹簧和矩形弹簧配合动作自动产生设定间隙，实现了在制动缓解后闸片和制动盘的分离，但仍存在液压制动缸结构复杂，对弹簧性能要求较高的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸，包括油缸缸体，油缸缸体内部具有油缸腔体，油缸缸体轴向方向的一端设置有开口，开口处安装有止挡套；
油缸腔体内设有活塞，活塞与油缸缸体的主轴线同轴设置，活塞沿径向封闭油缸腔体，且可相对油缸腔体运动；活塞将油缸腔体分为第一油腔与第二油腔；
第二油腔内设有传动轴，传动轴一端与活塞固定连接，传动轴远离活塞的一端经止挡套伸出至油缸缸体外；
油缸缸体上设置有与第一油腔连通的第一油路，以及与第二油腔连通的第二油路；
传动轴上设置有间隙调节环，间隙调节环能随传动轴在第二油腔内做轴向运动，且能够被止挡套阻挡限位，产生轴向弹性变形。
本技术方案解决了现有的具有间隙调整功能的主动式液压制动缸结构复杂、对弹簧性能要求较高，间隙调整效果不稳定的技术问题，可以达到通过改变活塞两侧的油压及油压大小即可实现制动、制动缓解及间隙调整功能的效果。
本发明一些实施例中，沿第二油腔处的油缸缸体的内壁设置有多个向油缸缸体径向方向突出的耳座，多个耳座周向均匀分布在油缸缸体的内壁上；间隙调节环设置在耳座与止挡套之间，且能够被耳座阻挡限位。
本发明一些实施例中，间隙调节环过盈连接在传动轴上，间隙调节环具有径向弹力。
本发明一些实施例中，间隙调节环与传动轴之间的摩擦力小于制动过程中加载的液压所产生的活塞推力，并且，间隙调节环与传动轴之间的摩擦力大于制动缓解过程中加载的液压所产生的活塞推力。
本发明一些实施例中，活塞与油缸缸体之间的缸体内壁上开设有多个密封沟槽，每一密封沟槽内均安装有密封元器件，密封元器件用于实现油缸缸体与活塞之间的密封和/或对活塞进行导向。
本发明一些实施例中，油缸缸体上开设有油缸衬套孔，油缸衬套孔内过盈连接有油缸衬套；油缸缸体上开设有空气通路，空气通路连通外界大气与油缸衬套孔。
本发明一些实施例中，传动轴伸出油缸缸体的一端连接有盖体组成，盖体组成上开设有盖体衬套孔，盖体衬套孔内过盈连接有盖体衬套。
本发明一些实施例中，止挡套与油缸缸体之间设置有用于密封的第一密封件。
本发明一些实施例中，止挡套与传动轴之间设置有用于密封的第二密封件和用于对传动轴导向的导向环。
本发明一些实施例中，油缸缸体与传动轴的伸出端之间设置有防尘罩，防尘罩一端连接在油缸缸体的外壁上，另一端连接在传动轴上。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过间隙调节环、耳座与止挡套的配合实现了间隙自动调整功能，可调整闸片与制动盘之间的间隙；制动过程中，在闸片磨损的情况下液压制动缸内活塞移动行程增大，能快速补偿由于闸片和制动盘磨耗或其它因素而引起的制动行程的增大，制动响应迅速，提高了制动的灵敏度和行车的安全性；
2、本发明间隙调整机构取消了蝶簧蓄能缓解、充油制动的传统结构，通过活塞两侧油压及油压大小即可实现制动、制动缓解及间隙补偿功能，整体结构简单，零部件少，整体化、模块化程度高；
3、本发明可通过改变活塞两侧的油腔油压设置间隙调节环在传动轴上的位置，进而调整制动夹钳机构的闸片托开度，设定闸片间隙，方便闸片更换，便于后期维修保养。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图来详细说明本发明的具体实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为带主动式液压制动缸的结构示意图；
图2为带主动式液压制动缸结构示意图中A部放大图；
其中，λ为间隙调节环额定退距；
附图标记为：
1、油缸缸体；11、油缸衬套孔；12、油缸衬套；13、空气通路；14、密封沟槽；15、耳座；16、第一油路；17、第二油路；2、活塞；31、第一油腔；32、第二油腔；4、传动轴；5、间隙调节环；6、第一密封件；7、止挡套；8、导向环；9、第二密封件；10、盖体组成；101、盖体衬套；102、盖体衬套孔；11、防尘罩。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1-附图2所示，在本发明一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸的一个示意性施例中，该带间隙调整功能的主动式液压制动缸包括油缸缸体1，油缸缸体1内部具有油缸腔体，油缸缸体1轴向方向的一端设置有开口，开口处安装有止挡套7，止挡套7与油缸缸体1之间通过螺纹连接成一体，且呈密封设置，避免油液渗漏。
油缸腔体内设有活塞2，活塞2包括活塞头与活塞杆，活塞头与活塞杆呈现为带阶梯的圆柱，活塞2与油缸缸体1的主轴线同轴设置，活塞2沿径向封闭油缸腔体，且可相对油缸腔体运动，与油缸缸体1的内壁接触的是直径较大的活塞头部分；活塞2将油缸腔体分为第一油腔31与第二油腔32。
第二油腔32内设有传动轴4，用于制动力的传递，传动轴4一端与活塞2固定连接，具体的，传动轴4与活塞2的活塞杆之间通过螺纹连接，且传动轴与活塞2的活塞杆直径相同，传动轴4远离活塞2的一端经止挡套7伸出至油缸缸体1外，且传动轴4与止挡套7之间呈密封设置，避免油液渗漏。
油缸缸体1上设置有与第一油腔31连通的第一油路16，用于加载液压推动活塞2向止挡套7方向移动进行制动，以及与第二油腔32连通的第二油路17，用于加载液压推动活塞2向远离止挡套7的方向移动进行制动缓解。
传动轴4上设置有间隙调节环5，间隙调节环5与传动轴4之间具有摩擦力，能随传动轴4在第二油腔32内做轴向运动，且能够被止挡套7阻挡限位，产生轴向弹性变形；具体的，间隙调节环5选用材料强度高的高应力弹性橡胶。制动时，间隙调节环5被止挡套7阻挡限位后能够保持在原位，在第一油腔31内液压的推动下，传动轴4能够继续相对于间隙调节环5运动。
在上述示意性实施例中，主动式液压制动缸具有间隙自动调整功能，通过改变活塞2两侧油压及油压大小即可实现制动、制动缓解以及间隙自动调整，能够达到制动响应迅速、提高制动的灵敏度和行车安全性的效果。
本发明一些实施例中，沿第二油腔32处的油缸缸体1的内壁设置有多个向油缸缸体1径向方向突出的耳座15，多个耳座15周向均匀分布在油缸缸体1的内壁上；在本实施例中，耳座15设置在油缸缸体1的内壁上周向均匀设置3个；间隙调节环5设置在耳座15与止挡套7之间，在制动缓解时，能够被耳座15阻挡限位。在通过活塞2两侧油压调整间隙调节环5在传动轴7上的位置时，间隙调节环5被耳座15阻挡限位后能够保持在原位，在第二油腔32内液压的推动下，传动轴4能够继续相对于间隙调节环5运动。
可以理解的是，采用耳座15与止挡套7对间隙调节环5的移动进行限位，可以通过活塞2两侧油腔内液压的不同实现制动、制动缓解与间隙补偿功能，同时，可以通过改变活塞2两侧液压的大小调节间隙调节环5在传动轴4上的位置，进而调整制动夹钳机构的闸片托开度，设定闸片的间隙，方便闸片的维修更换；也可以避免间隙调节环5在工作过程中出现沿传动轴4的轴向窜动而脱出。
间隙调节环5在耳座15与止挡套7之间的可移动距离为间隙调节环5的额定退距λ，耳座15与止挡套7之间的间距以及间隙调节环5的额定退距λ可根据闸片间隙的要求进行设置。当闸片间隙为ζ时，间隙调节环5的额定退距λ≈ζ+1.5。需要说明的是，由于轨道车辆优先采用电制动，在进行液压制动时速度已较低，故闸片与制动盘的磨耗很小，制动时间隙调节环5在运动额定退距λ后需要相对传动轴4的摩擦运动距离很短。
需要说明的是，活塞2的最大运动距离为制动缓解状态下活塞2远离第一油腔的端部与耳座15之间的距离，主动式液压制动缸的最大调整量与活塞2的最大运动距离相同；主动式液压制动缸的一次调整量与闸片间隙相同，但不超过主动式液压制动缸的最大调整量。
本发明一些实施例中，间隙调节环5过盈连接在传动轴4上，具体的，间隙调节环5的内孔与传动轴4的外圆柱面过盈连接，间隙调节环5与传动轴4之间具有摩擦力，同时由于间隙调节环5本身具有径向弹力，不易与传动轴4产生相对滑动。
进一步的，间隙调节环5与传动轴4之间的摩擦力小于制动过程中加载的液压所产生的活塞推力，并且，间隙调节环5与传动轴4之间的摩擦力大于制动缓解过程中加载的液压所产生的活塞推力。
本发明一些实施例中，活塞2与油缸缸体1之间的缸体内壁上开设有多个密封沟槽14，每一个密封沟槽14内均安装有密封元器件，密封元器件用于实现油缸缸体1与活塞2之间的密封和/或对活塞2进行导向。需要说明是，活塞2在油缸腔体内轴向运动时，密封沟槽14始终位于油缸腔体与活塞2之间。在本实施例中，油缸缸体1上开设有两个密封沟槽14，分别为导向环安装沟槽和密封圈安装沟槽，导向环安装沟槽中安装的密封元器件为导向环，密封圈安装沟槽中安装的密封元器件为O形密封圈。
本发明一些实施例中，油缸缸体1上开设有油缸衬套孔11，油缸衬套孔11内过盈连接有油缸衬套12，油缸衬套12通过压入油缸衬套孔11内与油缸缸体1连为一体，油缸衬套12与油缸衬套孔11过盈配合，用于与制动夹钳杠杆连接，在本实施例中，油缸衬套12与油缸衬套孔11设置两对，两个油缸衬套孔11在油缸缸体1上呈垂向同轴且对称设置。
进一步的，油缸衬套孔11可以是圆柱形孔也可以是圆柱状阶梯孔，相应的，油缸衬套12可以是圆柱形结构也可以是带法兰阶梯圆柱形结构，可以理解的是，油缸衬套孔11的形状与油缸衬套12的结构相匹配。
进一步的，油缸缸体1上开设有空气通路13，空气通路13连通油缸衬套孔11与外界大气，在油缸衬套12压入油缸衬套孔11时通过空气通路13将油缸衬套孔11内的空气排出；具体的，空气通路13为圆形小直径通道。
本发明一些实施例中，传动轴4伸出油缸缸体1的一端连接有用于传递制动力的盖体组成10，传动轴4与盖体组成10之间通过螺栓连接紧固；盖体组成10上开设有盖体衬套孔102，盖体衬套孔102内过盈连接有盖体衬套101，盖体衬套101通过压入盖体衬套孔102内与盖体组成10连为一体，盖体衬套101与盖体衬套孔102过盈配合，用于与制动夹钳杠杆连接，在本实施例中，盖体衬套101与盖体衬套孔102设置两对，两个盖体衬套孔102在盖体组成10上呈垂向同轴且对称设置。
进一步的，盖体衬套孔102可以是圆柱形孔也可以是圆柱状阶梯孔，相应的，盖体衬套101可以是圆柱形结构也可以是带法兰阶梯圆柱形结构，可以理解的是盖体衬套孔102的形状与盖体衬套101的结构相匹配。
本发明一些实施例中，止挡套7与油缸缸体1之间且靠近油缸腔体的一侧设置有第一密封件6，用于实现止挡套7与油缸缸体1之间的密封，避免制动与制动缓解过程中油液渗漏，具体的，第一密封件6为O形密封圈。
本发明一些实施例中，止挡套7与传动轴4之间设置有用于导向的导向环8以及用于密封的第二密封件9，具体的，第二密封件9为O形密封圈。进一步的，止挡套7靠近盖体组成10的一端可加设防尘密封圈，用于防止外界的灰尘、水渍进入，污染内部运动机构。
本发明一些实施例中，油缸缸体1与传动轴4的伸出端之间设置有防尘罩11，防尘罩11一端连接在油缸缸体1的外壁上，另一端连接在传动轴4上，用于进一步防止外界灰尘、水渍进入，污染内部运动机构。
以下具体说明本发明的工作原理：
在正常间隙状态下制动时，通过第一油路16在第一油腔31内加入液压油，第一油腔31内的液压对油缸腔体内的活塞2产生活塞推力，推动活塞2、传动轴4与间隙调节环5一同向止挡套7方向移动，在移动额定退距λ距离后，间隙调节环5与止挡套7紧贴，此时，闸片贴在制动盘上，由于间隙调节环5能产生轴向弹性形变，活塞2与传动轴4继续移动一个轴向弹性形变e位移后停止移动，闸片紧贴在制动盘上，产生制动力。
在闸片有磨损的间隙状态下制动时，通过第一油路16在第一油腔31内加入液压油，第一油腔31内的液压对油缸腔体内的活塞2产生活塞推力，推动活塞2、传动轴4与间隙调节环5一同向止挡套7方向移动，在移动额定退距λ距离后，间隙调节环5与止挡套7紧贴，受止挡套7阻挡间隙调节环5不能再移动，由于闸片的磨损厚度超过间隙调节环5的轴向弹性形变，活塞2与传动轴4在移动e位移后继续向前移动，此时第一油腔31内液压产生的活塞推力大于间隙调节环5径向弹力所产生的摩擦力，活塞2与传动轴4继续向前移动直至将闸片与制动盘压紧产生制动力；由于间隙调节环5具有径向弹力，可以在轴向活塞推力小于摩擦力时重新定位在传动轴4上。
在制动缓解时，第一油腔31内液压所产生的活塞推力迅速退去，同时通过第二油路17在第二油腔32内加入液压油，第二油腔32内的液压对油缸腔体内的活塞2产生活塞推力，推动活塞2、传动轴4与间隙调节环5一同向远离止挡套7的方向移动，在移动额定退距λ距离后，间隙调节环5与耳座15紧贴，受耳座15的阻挡间隙调节环5不能再移动，活塞2与传动轴4也不再移动，此时间隙调节环5与止挡套7之间的距离保持为额定退距λ，即达到设定位置，闸片也达到与制动盘保持正常间隙的位置，间隙补偿动作执行完毕。需要说明的是，制动缓解时第二油腔32内加载的液压所产生的活塞推力F应小于间隙调节环5与传动轴4之间的摩擦力FS，即F＜FS。
最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，包括油缸缸体，所述油缸缸体内部具有油缸腔体，所述油缸缸体轴向方向的一端设置有开口，开口处安装有止挡套；
所述油缸腔体内设有活塞，所述活塞与所述油缸缸体的主轴线同轴设置，所述活塞沿径向封闭所述油缸腔体，且可相对所述油缸腔体运动；所述活塞将所述油缸腔体分为第一油腔与第二油腔；
所述第二油腔内设有传动轴，所述传动轴一端与所述活塞固定连接，所述传动轴远离所述活塞的一端经所述止挡套伸出至所述油缸缸体外；
所述油缸缸体上设置有与所述第一油腔连通的第一油路，以及与所述第二油腔连通的第二油路；
所述传动轴上设置有间隙调节环，所述间隙调节环能随所述传动轴在所述第二油腔内做轴向运动，且能够被所述止挡套阻挡限位，产生轴向弹性变形。
2.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，沿所述第二油腔处的所述油缸缸体的内壁设置有多个向所述油缸缸体径向方向突出的耳座，多个所述耳座周向均匀分布在所述油缸缸体的内壁上；所述间隙调节环设置在所述耳座与所述止挡套之间，且能够被所述耳座阻挡限位。
3.根据权利要求1或2所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述间隙调节环过盈连接在所述传动轴上，所述间隙调节环具有径向弹力。
4.根据权利要求3所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述间隙调节环与所述传动轴之间的摩擦力小于制动过程中加载的液压所产生的活塞推力，并且，所述间隙调节环与所述传动轴之间的摩擦力大于制动缓解过程中加载的液压所产生的活塞推力。
5.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述活塞与所述油缸缸体之间的缸体内壁上开设有多个密封沟槽，每一密封沟槽内均安装有密封元器件，所述密封元器件用于实现所述油缸缸体与所述活塞之间的密封和/或对所述活塞进行导向。
6.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述油缸缸体上开设有油缸衬套孔，所述油缸衬套孔内过盈连接有油缸衬套；所述油缸缸体上开设有空气通路，所述空气通路连通外界大气与所述油缸衬套孔。
7.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述传动轴伸出所述油缸缸体的一端连接有盖体组成，所述盖体组成上开设有盖体衬套孔，所述盖体衬套孔内过盈连接有盖体衬套。
8.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述止挡套与所述油缸缸体之间设置有用于密封的第一密封件。
9.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述止挡套与传动轴之间设置有用于密封的第二密封件和用于对所述传动轴导向的导向环。
10.根据权利要求1所述的带间隙调整功能的主动式液压制动缸，其特征在于，所述油缸缸体与所述传动轴的伸出端之间设置有防尘罩，所述防尘罩一端连接在所述油缸缸体的外壁上，另一端连接在所述传动轴上。
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