CN1175230A - 具有过滤通气孔的弹簧制动器 - Google Patents

Abstract

车辆制动器,包括一外壳。一位于外壳中的可移动的元件,并将其内部分为第一和第二腔,可随着加压流体充入和排出第一腔而作相应的往复运动,外壳有与第二腔连通的通气孔,一作用杆连接于可移动元件,并与之一起运动进行制动。一弹簧设置在第二腔中,能将可移动元件推向第一位置,由于流体从第一腔中排出而使第一腔下凹,可透气过滤件与通气孔相通,并适于过滤液体和固定微粒,当可移动元件被推向第一位置时,能从流入第二腔的空气中过滤固体和液体微粒,保证第二腔没有杂质。

Description

具有过滤通气孔的弹簧制动器

本发明涉及一种车辆的气动膜片制动器，更具体地说，是组合的主制动器和弹簧制动器组件。

用于车辆例如公共汽车，载重汽车等的空气制动系统包括一制动蹄和毂组件，其由一可选择施加压缩空气的作用组件进行控制。普通的空气制动器包括在普通行驶情况下通过提供压缩空气进行制动的主制动器，和当空气压力已释放时进行制动的弹簧式紧急制动器。紧急制动器包括一强力压缩弹簧，当空气已释放时施加制动力。这通常称为弹簧制动。

典型地，弹簧制动器与主制动器串连设置。当全部压力施加在弹簧制动器上时，作用于膜片上的气压挤压压缩弹簧。一较小的回位弹簧将一弹簧制动器作用杆固定于一缩回位置，所以，不会影响制动的操作。当在正常行驶中要进行制动时，压缩空气被提供到主制动器(其作用一膜片上)，使主制动器推杆伸出而进行制动，制动力与提供到主制动器上的气压成正比。在失去气压或从弹簧制动器中有意排出空气的情况下，作用在弹簧制动器作用杆上的压缩弹簧力(其然后作用于主制动器推杆上施加制动力)机械地执行制动。于是，弹簧制动部分用于停车制动和紧急制动。

在典型的先有技术空气制动系统中，弹簧制动器和主制动器设置在一单一的外壳中，其包括一弹簧制动部分和一主制动部分。主制动部分包括一部分由一作用于主制动器推杆上的柔性膜片限定的气室，和一回位弹簧，当空气从气室中排出时，保证能适当地松开制动。弹簧制动部分包括一弹簧室和一气室，两者部分地由作用于弹簧压板上的弹簧制动膜片限定，当气压施加到气室中的弹簧制动膜片上时，在弹簧室中的压缩弹簧被压缩。一作用杆从弹簧制动膜片伸出，整体连接于压板。在操作中，其从气室通过外壳孔被向外推，并且轴承有一气体密封，以与膜片和主制动器的推杆接合，由此提供制动。弹簧制动膜片有一中心孔，具有环形边缘，并且，作用杆延伸穿过孔并与环形边缘接合，形成一气体密封。作用杆是中空的，有一中心腔，并且一制动释放锁定螺栓伸入腔中。当螺栓的转动使弹簧锁定时，螺栓上的一端板接合弹簧制动器压板，将弹簧拉到一压缩位置。

典型地，在弹簧制动膜片的弹簧一侧的弹簧室与外界大气相通，当膜片在弹簧方向被作用而压缩弹簧室中的弹簧制动压缩弹簧时，允许空气从外壳中排出。当弹簧扩张时，膜片在使弹簧室增大大的方向运动，并且将外界空气吸入弹簧室中。因为在载重汽车底盘下面，弹簧室与外界大气相通，所以吸入弹簧室的空气常常伴随有湿气和腐蚀性物质，例如路盐。因为弹簧随其工作循环而磨损，并且其裸露的金属是向外界暴露的，所以，弹簧由于空气中的杂质而容易腐蚀。并且，因为弹簧制动压缩弹簧在紧急制动时要施加一大的力，所以，在弹簧压缩时其处于一大的应力下，其耐用性与腐蚀量和所承受的应力成反比。在密封的外壳中，弹簧不能从外壳中取出而不使外壳有永久变形。在其他外壳中，制动器必须由新的制动器替换，旧的制动器要送去修复。在任何情况下，载重汽车的司机都不可能维修制动器。所以，当弹簧制动压缩弹簧损坏时，整个制动作用装置都要更换，这需要一个大的成本。

为密封弹簧室已进行了各种努力，包括提供通气管，以将空气从弹簧室导向制动器其他部分，并设置一单向阀，以从制动器内部向大气提供单向气流。已经证实，先有技术的解决有杂质的空气进入弹簧室的方案不能正常工作，或者是昂贵的和难于制造。

本发明的目的是提供一种弹簧制动器，通过在外壳的通气孔上提供一过滤件而解决空气中含有杂质的问题。当压缩弹簧扩张进行制动时，含有杂质的大气空气通过过滤件和通气孔吸入弹簧室，过滤件使杂质从空气中排除。反之，当弹簧压缩时，随着弹簧制动被释放，空气从弹簧室通过通气孔排向大气，同时对过滤件进行清洁。所以，弹簧室中的空气基本保持没有杂质，从而使弹簧不受腐蚀。能延长制动器的有效使用寿命。

本发明提供了一种车辆的制动器，包括：

一封闭的外壳。

一位于外壳中的可移动的元件，并将其内部分为一第一腔和一第二腔，并可随着加压流体充入和排出第一腔而作相应的往复运动，外壳有至少一个与第二腔连通的通气孔，

一作用杆可操作地连接于可移动元件，并与之一起运动以进行制动。

一弹簧设置在第二腔中，能将可移动元件推向一第一位置，在该位置，由于加压流体从第一腔中排出而使第一腔下凹，其改进包括：

一可透气过滤件与至少一个通气孔相通，并适于过滤液体和固定微粒，由此，当可移动元件被推向第一位置时，能从流入第二腔的空气中过滤固体和液体微粒，从而保证第二腔基本没有杂质。

本发明还提供了一种车辆制动器，包括：

一封闭的外壳。

一位于外壳中的可移动的元件，并将其内部分为一第一腔和一第二腔，并可随着加压流体充入和排出第一腔而作相应的往复运动，

一作用杆可操作地连接于可移动元件，并与之一起运动以进行制动，

一弹簧设置在第二腔中，能将可移动元件推向一第一位置，在该位置，由于加压流体从第一腔中排出而使第一腔下凹，其改进包括：

外壳上的通气孔与第二腔相通，

一可透气的过滤件覆盖通气孔，

一过滤架组件覆盖过滤件，过滤架组件从过滤件向外壳外部形成一曲折的空气通道，

由此，随着可移动元件被推向和推离第一位置，允许无杂质的空气进出第二腔。

图1是本发明有过滤的通气孔的弹簧制动器的剖视图；

图2是与图1相似的有过滤架组件另一实施例的弹簧制动器剖视图；

图3是图2过滤架组件的放大剖视图；

图4是图3的过滤架组件内架的平面图；

图5是图4中沿5-5线的内架的剖视图；

图6是图3的过滤件的平面图；

图7是图3的过滤架组件的外架的平面图；

图8是图7中沿8-8线的剖视图；

图9是图3中过滤架组件的盖的侧视图。

图1显示了一空气操作的制动执行装置10，其大致形状是已知的。制动装置10包括一主制动部分12，其与一弹簧制动或紧急制动部分14串连安装。一主制动器推杆18，其从主制动器12伸出，并适于以一标准形式可操作地连接于普通的制动蹄和制动毂(图中未示)。推杆18的往复运动将使制动力交替地施加和放松。

主制动器12包括一对相对的杯形外壳部分21，22，其各有一朝外的突缘25。外壳部分21，22通过一夹子27在其突缘处夹在一起，形成一主制动器内腔30。一弹性膜片32悬置于内腔30中，并且其边缘压在外壳部分21，22的突缘25之间。主制动器推杆18延伸穿过外壳部分21的中心孔34，并进入主制动腔30，并在该处中止于一压板36。一回位弹簧40在压板36和外壳部分21内表面之间延伸。一推杆引导件42绕中心孔34设置，并且有一弹簧座48，其容纳压缩弹簧40的一端，并将其沿孔34保持在位。于是，弹簧40倾向于将压板36和主制动推杆18推向完全缩回的位置，如图1所示。

为了操作主制动器，将压缩空气通过外壳部分22上的气孔(图中未示)导入，克服弹簧40的力而推膜片32和压板36，而使推杆18动作。在外壳部分21上有孔44，随着制动的进行，允许空气从内腔30中迅速排出。安装螺栓46用于将制动器单元10安装在车辆上。

弹簧制动器14包括一对相对的杯形外壳部分51，52，其边缘相互连接形成一内腔53。典型地，外壳部分22，51可为一整体的铸件。外壳部分51有一向外的周边突缘54。通过外壳部分52上的弯曲的周边56与外壳部分51的边缘54啮合，使外壳部分51和52夹紧在一起。一弹性膜片58悬置在内腔53中，其边缘被压在外壳部分51，52的边缘54，56之间。在膜片58和外壳部分51之间的内腔部分53形成一气腔100，当紧急制动器在其正常的放松状态时，气腔被充以压缩空气，其典型地是通过外壳部分51上的气孔提供的。在膜片58和外壳部分52之间的内腔53部分形成一压缩弹簧室101，容纳了一个强力的制动压缩弹簧72。

一作用杆60--其与推杆18对齐--的远端延伸穿过外壳部分51端壁上的中心孔64。作用杆60的远端中止于一设置在外壳部分22端壁的环形座63中的反作用板62上。开口64有一轴承66，有至少一个环形座，可容纳至少一个O形密封环68。轴承66对作用杆60形成一支承面，并且，O形环68使主制动器12中的压力腔与弹簧制动器14中的空气腔100密封。作用杆60的近端延伸穿过膜片58上的中心孔81，并中止于一与制动压缩弹簧72接合的压板70。压板70包括一与弹簧72一端接合的大致平的部分73，和一通常沿弹簧72轴线轴向延伸的管形部分74。管形部分74压配合在作用杆60的端部，使压板70和作用杆60成为一整体。在外壳部分52的端壁上有一环形凹部76，作为弹簧72的座，并对端壁提供一刚性，以克服弹簧72的力。

在制动器10的正常工作位置，通过保持在气室100中的压缩空气，使作用杆60处于其完全缩回的位置，如图1所示。当压缩空气排出时，压缩弹簧72将压板70和整体连接于压板的杆60在主制动器12的制动推杆18的方向推动。当释放时，弹簧72的力使作用杆60延伸穿过中心孔64，然后，使反作用板62在主制动器12的膜片32上和压板36上施加一力。这一作用使主制动器推杆18动作，并施加一制动力。当紧急制动要被释放时，将压缩空气再次导入气室100。作用在膜片58上的压缩空气的力向图1所示的缩回位置推压板70，推杆60和弹簧72。

作用杆60最好是一中空管或有一中间腔61的杆，以容纳一制动释放锁定杆或工具78。其远端由反作用板62封闭，而近端是开放的，并在压板70上提供一孔，以允许锁定杆78穿过其延伸。当对制动组件进行维修作业时，锁定杆78被作用以手动地释放弹簧制动器，或保证压缩弹簧72保持压缩(或锁定)。锁定杆78最好是一螺栓或类似的装置，可以旋入一固定的有螺纹的开口，例如通过焊接固定于外壳部分52端壁上的有螺纹的套管77。一六角螺母79固定连接于锁定杆78，以便于通过一普通的搬手或类似工具将螺栓旋入或旋出腔61中。在作用杆60中的锁定杆78的部分有一加大的头部或板86。

当作用杆60作用时，在管形部分74的一向内的环形台肩80可与杆形成可靠的接合，并进一步作为锁定杆头部86的接合面，当锁定杆78要被抽出时，锁定杆头部86靠在台肩80上。当抽出时，锁定杆78将压缩弹簧72保持在压缩或锁定位置。否则，锁定杆78伸入作用杆60的中心孔61一足够的距离，以允许作用杆60延伸至其行程的全长，而不会使台肩80和锁定杆头部86之间发生接合。

图1显示了一组位于外壳部分52端壁环形凹部中的通气孔102。位于环形凹部76中处于通气孔102上方的是一可透气的过滤件。最好，过滤件是一具有疏水或疏油特性的多孔聚合物，并且孔径为大约1微米。一可接受的过滤件包括一处理过的膨胀的聚四氟乙烯(PTFE)，其可从W.L.Gore和联合公司得到，其在gore-Tex的商标下出售。

过滤件104通过一过滤架组件106保持在位，过滤架组件包括一板108，其上钻有孔110，并通过例如焊接固定在外壳部分52上。板108上的孔110通过一罩112覆盖，罩本身也有孔114，其与板108上的孔110偏置。孔114设置于螺纹套管77附近，或位于罩的周边。罩112和板108上的孔的偏置位置限定了一曲折的空气通道，由箭头A标示，其有效地要求所有进出腔101的空气要经过过滤件104，同时保证了过滤件和孔不被灰尘，碎物，积冰，油漆等等所阻塞。可以理解，当弹簧72扩张时，随着空气被吸入腔101，大气中的杂质将被过滤件104所阻挡。反之，当压板70缩回时，随着空气从腔101中排出，空气通过过滤件向回压，并有效地对过滤件进行清洁，并将杂质排入大气。于是，不管弹簧制动器如何操作，都能保证腔102内基本没有杂质。

参见图2和3，显示了本发明弹簧制动器的第二实施例。一过滤架组件200安装在外壳52端壁上，形成一进出气腔101的更曲折的空气通道B。过滤架组件200包括一内架202和一外架204，一过滤件206固定在中间。一盖板208保护过滤架和过滤件。图4-9中显示了过滤架组件200的部件。

参见图4和5，内架202包括一开口格栅，其由纵向的辐板210和环形肋212构成。径向辐板210的内端固定在围绕中孔216的环形毂214上，其外端固定于一L形截面的环形凸缘218上。一径向向外伸出的突缘220从凸缘218的直立边延伸。内架202通常为一盘形，在其底部有一开口格栅。最好，内架202由较软的聚合物(如Hytrel，典型地为40在Shore-D标准的硬度测定器，或等价物)模塑而成。所以，内架有一些柔性。最好，格栅被模塑为在环形肋212的截面稍有凸形，于是，在格栅提供了环形的稍微凸起的部分。

参见图3和6，过滤件206是盘形的，大致为平的和环形的。其外径足够地大，以致周边能位于内架202直立边中的凸缘218中。过滤件206也有一中心孔224，其尺寸与内架的中心孔216相同，使过滤件的内缘226能处于内架的毂214上。

参见图3，7和8，外架204由聚合物(最好是比内架硬的)模塑而成。典型地，外架204由聚丙烯模塑而成，大致为一板形，其尺寸可以处于盘形的内架204之中。外架包括一中央的环形毂230，和通过辐板234相互连接的外凸缘232。内毂230形成一中心孔236，其与分别在过滤件206和内架202上的孔224和216有相同的尺寸。还可以用外侧和内侧进一步描述外架204的部件，其中，外架的外侧从外壳52朝向外，内侧朝向过滤件206。毂230和凸缘232通常比辐板234要厚，而辐板234通常设置在毂和凸缘内和外侧之间的大致中间位置。在辐板上设置有径向肋238，以部分地形成空气通道B。在本实施例中，有10个相互等距离间隔的径向肋238。成对的孔240穿过辐板234延伸，相邻于内毂230跨越于径向肋238两侧。在各孔240和外凸缘232之间有环形肋242，其从由孔240所跨越的径向肋238向相邻的径向肋238延伸，但与其隔开。

为进一步便于空气通过外架流动，各径向肋238在其相邻于内毂230和外凸缘232的内和外端部和内和外侧分别有槽口244。另外，半圆形的孔246在不由孔240跨越的各径向肋238的外端穿过辐板延伸。凸缘232的外侧包括一组绕其间隔的槽口248。另外，围绕外凸缘232间断隔开的是直立的突缘250，其用于下述的目的。

参见图9，盖板208是一盘形的冲压金属板，有一平的部分252和一周边突缘254。周边突缘254有切成扇形的槽口。平面252上形成一由直立凸缘260围绕的中心孔258。中心孔258的直径与外架204，过滤件206和内架202上的中心孔尺寸相同。直立凸缘260上具有槽口使其有一些柔性，用于后面所述的目的。

参见图3，一中央焊接螺栓270有一中央螺纹孔272，其通过焊接固定于外壳部分52的端壁上。螺纹内孔272以与上述螺纹套管77相同的方式容纳锁定工具78。焊接螺母270还有一从其外表面径向伸出的环形台肩274。如图3所示，过滤架组件200被叠置，并通过与焊接螺母的扣合连接固定在位。内架202靠在外壳部分52的外表面上，环形肋212位于外壳部分52的凹部76中。最好，内架202仍然与通气孔102隔开，以避免由孔的直接堵塞而引起的背压。内架202的外凸缘218牢固地靠在外壳部分52的外表面。另一方面，过滤件206固定地连接于外架204的内侧，最好是将其热叠加到内毂230和周边凸缘232的连续的内侧表面。将装有过滤件206的外架204的内侧装在内架202之中，使过滤件206靠在开口格栅上。最后，盖板208装在外架上，并围绕焊接螺母270，直到其直立凸缘260扣合并固定在焊接螺母的台肩274下面。外架的片簧突缘250于是压靠在盖板平面部分252的内表面上，并挤压外凸缘218，232，于是，保证了凸缘232内侧和内架周边凸缘218之间的密封，并保证了内架周边凸缘218和外壳部分52之间的密封。因为当弹簧72压缩时，外壳部分52的端壁易于偏斜，所以，这一密封是特别重要的。其结果是通过过滤架组件200的空气被迫使经过一曲折的通道，经过通气孔102，内架202的开口格栅，过滤件206的细孔，外架204的孔240，246，绕外架204外侧的肋238，242，通过架204外凸缘232上的槽口248，并通过盖板208上的扇形槽口256。曲折的通道保证了灰尘，碎物，冰，盐，油漆等等不会堵塞过滤件或通气孔。

本发明可以有许多变型。例如，过滤件和过滤架组件的结构可以安装在弹簧室外壳的侧面，而不限于只安装于端壁上。在另一实施例中，盖板不限于与中央焊接螺母扣合连接。可以在中央凸台上提供一内螺纹以接收锁定螺栓并将凸台旋入焊接螺母而有效地形成连接；或与外壳壁直接提供扣合连接；或与外壳提供弹簧卡环连接。另外，过滤件可与外壳完全分离，并一或多个通道与单一或多个通气孔相连。以此方式，过滤件能定位于车辆底盘的一受保护的区域。

本发明还有许多变型，都在本发明精神范围之中。

Claims (26)

1.一种车辆的制动器，包括：

一封闭的外壳。

一位于外壳中的可移动的元件，并将其内部分为一第一腔和一第二腔，并可随着加压流体充入和排出第一腔而作相应的往复运动，外壳有至少一个与第二腔连通的通气孔，

一作用杆可操作地连接于可移动元件，并与之一起运动以进行制动。

一弹簧设置在第二腔中，能将可移动元件推向一第一位置，在该位置，由于加压流体从第一腔中排出而使第一腔下凹，其改进包括：

一可透气过滤件与至少一个通气孔相通，并适于过滤液体和固定微粒，由此，当可移动元件被推向第一位置时，能从流入第二腔的空气中过滤固体和液体微粒，从而保证第二腔基本没有杂质。

2.如权利要求1所述的制动器，其特征在于：所述过滤件是疏水性的。

3.如权利要求1所述的制动器，其特征在于：所述过滤件是疏油性的。

4.如权利要求1所述的制动器，其特征在于：所述外壳有一端壁，其有一环形凹部，并且至少一个通气孔在环形凹部中，过滤件通常也是环形的并位于环形凹部中。

5.如权利要求1所述的制动器，其特征在于：过滤件包括一膨胀的聚四氟乙烯。

6.如权利要求1所述的制动器，其特征在于：过滤件相邻于至少一个通气孔设置，还包括一覆盖过滤件的过滤架组件，过滤架组件从过滤件到外壳外部限定一曲折的空气通道。

7.如权利要求6所述的制动器，其特征在于：过滤架包括一设置在过滤件上方的穿孔的板，和一在有孔板上方的具有周边槽口的罩。

8.如权利要求6所述的制动器，其特征在于：过滤架组件包括一内架和一外架，过滤件设置于内架和外架之间。

9.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：内架包括一开口格栅，和一直立的周边凸缘。

10.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：过滤件是盘形的。

11.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：外架有一环形毂，和一环形凸缘，板形的辐板在它们之间延伸，辐板有一组穿过其延伸的孔。

12.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：过滤件固定于外架上，并在周边处密封，外架靠在内架上，并在周边处密封，内架靠在外壳上，并在周边处密封。

13.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：还包括一盖板，覆盖内架，外架和过滤件，盖板的周边有扇形的槽口。

14.如权利要求13所述的制动器，其特征在于：各内架，过滤件，外架和盖板有相同尺寸的中心孔，并设置于一固定连接于外壳的焊接螺母上。

15.如权利要求14所述的制动器，其特征在于：焊接螺母有一径向向外延伸的台肩，盖板有一柔性的直立的凸缘，并且该凸缘与台肩为扣合连接。

16.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：在盖板和外架之间还包括一弹簧，使外架，过滤件和内架保持在压力之下。

17.如权利要求16所述的制动器，其特征在于：所述弹簧为一片簧。

18.如权利要求17所述的制动器，其特征在于：片簧包括在外架上的有角度的并与之一体的突缘。

19.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：内架由聚合物模塑而成，并且比外架更软。

20.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：外架由聚丙烯制成。

21.如权利要求8所述的制动器，其特征在于：过滤架组件通过扣合连接固定于外壳。

22.一种车辆制动器，包括：

一封闭的外壳。

一位于外壳中的可移动的元件，并将其内部分为一第一腔和一第二腔，并可随着加压流体充入和排出第一腔而作相应的往复运动，

一作用杆可操作地连接于可移动元件，并与之一起运动以进行制动，

一弹簧设置在第二腔中，能将可移动元件推向一第一位置，在该位置，由于加压流体从第一腔中排出而使第一腔下凹，其改进包括：

外壳上的通气孔与第二腔相通，

一可透气的过滤件覆盖通气孔，

一过滤架组件覆盖过滤件，过滤架组件从过滤件向外壳外部形成一曲折的空气通道，

由此，随着可移动元件被推向和推离第一位置，允许无杂质的空气进出第二腔。

23.如权利要求21所述的制动器，其特征在于：过滤件是疏水性的。

24.如权利要求21所述的制动器，其特征在于：过滤件是疏油性的。

25.如权利要求21所述的制动器，其特征在于：外壳有一端壁，其有一环形凹部，通气孔是在环形凹部中，过滤件通常是环形的，并处于环形凹部中。

26.如权利要求21所述的制动器，其特征在于：过滤件包括膨胀的聚四氟乙烯。

Images