CN1789750B - 具有被中间定位的弹簧的弹簧制动促动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于气动操作的车辆制动器的弹簧型制动促动器，制动促动器弹簧定位在促动器的行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间的中间凸缘的前侧。弹簧被约束在中间凸缘和保持板之间，所述保持板经由穿过中间凸缘的轴连接到车辆停放制动释放促动器。因为保持板和车辆停放制动释放促动器在中间凸缘的相反两侧彼此连接，阻止了弹簧伸展，因此通过实质上消除弹簧能量不可控地释放的潜在可能增加了在促动器制造和维护中的安全性。该促动器构型同时也减小在壳体后部上的结构负载，将弹簧和壳体重量转移到更靠近车辆制动器的地方，以允许更简单的设计和使用诸如塑料或铝等替代材料，以实现更低的成本。

Description

具有被中间定位的弹簧的弹簧制动促动器

技术领域

本发明涉及一种车辆制动系统用的促动器，尤其涉及一种弹簧型制动促动器。

背景技术

使用所谓的“弹簧制动”促动器向配备有杆操纵的鼓式(lever-operated drum)或盘式制动器的诸如商用卡车、牵引车和拖车等的车辆提供行车、停放和紧急制动的操作已为人们所公知。弹簧型制动促动器是典型的气动操作促动器，并被提供来自车辆上的压缩空气源的工作气体。这些促动器也被典型地以“故障保护”的方式配置，即，当工作气压丧失时促动器默认履行施加制动的状态。

图1中的剖面图显示了一个现有技术的弹簧制动促动器的例子。促动器壳体1包括后气缸2，在该后气缸2内设置可位移的后活塞3。后气缸的内壁和后活塞的腔室侧面限定了后通气室4。后活塞的另一侧面承压在制动促动器弹簧5上。这个弹簧在现有技术中也被认作为“动力弹簧”或“车辆停放制动弹簧”，这些术语可以交互使用。本文为了保持一致，将使用术语“制动促动器弹簧”或“促动器弹簧”。

环形密封圈6将后通气室与活塞3的弹簧侧隔离。中间凸缘8(也被认作为“壁”)将后气缸2和前气缸9分离开。中间凸缘8被密封圈10密封，作为后活塞3的延伸的滑杆11穿过该密封圈10。滑杆11能通过后活塞在中间凸缘8中移动。前气缸9内的前通气室7由该气缸内壁、前活塞13和环形隔膜14界定。后活塞3和前活塞13以滑杆11的方式彼此非连接地接触，以便后活塞3能够沿施加制动的方向移动前活塞13。用于操纵车辆制动器的促动杆15设置在前活塞13的前侧。

图1也显示了用于把促动器1安装到车辆制动器上的安装螺栓16，以及对前活塞13朝向前室7的后部施加偏压的轻复位弹簧18，和设置来防止制动灰尘等污染物进入前活塞13的前部的前气缸9的部分12中的波纹管式密封器17。

当在图1所示的促动器内无气动压力存在时，制动促动弹簧5向后活塞3施加高弹簧力，后活塞3转而通过滑杆11将该力施加到前活塞13以使促动杆15施加车辆制动。在该状态下，车辆制动器作为防止车辆移动的车辆停放制动器。

当需要释放车辆停放制动器时，后通气室4通过气门19充满压缩空气。当通过增加气压在后活塞3的前侧产生的力超过制动施加弹簧5产生的力时，后活塞3和滑杆11移向后气缸2的后侧压缩弹簧5。同时，因为滑杆11向后移动，先前施加到前活塞13上的力被释放，复位弹簧18对前活塞13向前气缸9的后部施加偏压，因此促动杆15从车辆制动器退出并解除车辆制动。因此车辆从被制动促动器弹簧5制动的状态变为车辆可以移动的非制动状态。在正常操作中，通过允许压缩空气(经图1中未示的气门)进入前通气室7来施加行车中的车辆制动。因为在后通气室4内的空气压力持续把滑杆11保持在后气缸2的后部，前活塞13和促动杆15在前气缸内自由地前后移动，必要时响应操纵者的制动执行指令。

在车辆操作过程中当压缩气体的提供发生故障时，后通气室4内的压力降低。结果，制动促动弹簧5自动地把后活塞3推回到起动(车辆停放)位置。滑杆11压在前活塞13上，前活塞13转而沿制动施加方向推动促动杆15以促动车辆制动。因此，车辆的制动故障保护紧急操作得以确保。

现有技术已知的弹簧制动促动器结构复杂，并多少具有制造和维护困难，以及许多内在的问题。首先，为了产生确保在车辆停放或紧急状况下的完全制动所需的非常高的制动施加力，制动促动器弹簧必须强有力。结果，制动促动器弹簧很大，很重，并且当被压缩时储存潜在危险数量的能量。这就要求弹簧制动器壳体制造得厚重，采用相对厚的壳体壁和高强度材料，以便提供可靠的对弹簧的容纳和提供足够的基础以吸收当弹簧压靠该壳体的后端时弹簧的反作用力。在现有技术的促动器中这样的要求特别强烈，壳体连续地受到促动器弹簧施加的非常高的负载，因此壳体必须被设计成能在长年连续处于苛刻的工作条件下可靠地承受这样的负载。最后，这样的厚重壳体构造的需要不得不增加促动器元件的重量、尺寸和成本。

与弹簧容纳相关的额外高强度材料的需求的进一步问题是该额外的重量和弹簧自身重量朝着壳体的后端集中在最不希望的地方。这个地方之所以不希望是因为它使这样大的质量远离车辆制动器上的安装凸缘伸出，使得作用在促动器安装凸缘和/或紧固件上的应力达到最大。在维修中观察到很多安装凸缘(也称作“边架”)和/或它们相关的紧固件的故障，说明这些故障是由这样远距离的质量产生的应力的直接结果。

现有的弹簧型制动器的另一个问题是假如在促动器制造和维护过程中对制动促动器弹簧处理不当时有潜在的伤害或特性损坏的可能。典型的弹簧制动促动器被构造成具有可从促动器的前部分离的后部。然而，因为后部常常是保持制动促动器弹簧的唯一元件，因此如果移除后部，必须非常小心以确保弹簧仍保持被约束或“锁定”的状态，以免当维护拆卸后部时弹簧或促动器的后部以不可控的方式加速离开壳体。在制造过程中也有相似的关注，在促动器装配的过程中必须小心地控制弹簧以防止它们不经意的弹出。

对由于弹簧能量的不可控释放造成的潜在伤害或损害的关注导致对刚性弹簧约束装置的设计、技术员培训和防损害弹簧制动促动器壳体的设计上进行大量投入。尽管如此，不恰当拆卸造成的伤害仍然可能发生。因此为装配和维护提供控制装置和夹具的需要在制造和维护操作中增加了人力和工具成本。对提供坚固的壳体凸缘连接和固定器(例如夹紧机构)以抵抗由完全压缩的制动促动器弹簧产生的分离力的需要导致了额外的成本和元件重量的后果。

现有弹簧型制动促动器也易于受到弹簧和后气缸的内部腐蚀。后气缸在后气缸的弹簧侧通常配备至少一个气室通气孔。这些通气孔释放从后室泄漏进促动器壳体的后部的任何压力。当后室卸压，制动促动器弹簧张开到车辆停放位置时，通过通气孔进入气缸的弹簧侧的空气包含湿气形式的水，基于上述事实就出现对于腐蚀问题的关注。雨水、路上的盐分和冰溶化液体也是进入促动器的腐蚀性水和化学物质的来源。来自这种积水的腐蚀导致制动促动器弹簧的故障(例如断裂)，在几乎没有或完全没有外部可见预兆的情况下就破坏了促动器的“故障保护”制动功能。这些水还导致壳体壁危险地变薄，导致壳体的不希望的破裂，随之发生紧急制动能力的丧失，弹簧和后活塞/隔膜的潜在的不可控弹出。

常规的弹簧制动促动器的几何形状产生了进一步的问题，即车辆停放制动操纵杆的堵轧。制动促动器弹簧是典型的圈弹簧，是固有的不对称元件，不总是提供与车辆停放制动隔膜的促动杆完全对齐的弹簧力。由于促动器弹簧和车辆停放制动杆的位置和排列，以及当车辆停放制动隔膜完全退回时暴露的操纵杆的非支撑长度，轻微不对称的弹簧力就能造成操纵杆足够远地偏向一侧，显著增加轴和/或它对应的轴承表面和密封元件的摩擦和磨损。假如不加阻止地允许这个过程发展，如此增加的摩擦和磨损至少在理论上会造成使对轴的拖动增加到有效地“堵轧”的程度，即，当后室的压力释放时轴不能移出后室。如果发生了这个情况，促动器就不能执行车辆停放制动或紧急制动功能，制动器的“故障保护”特性就被破坏。

鉴于现有的弹簧型制动促动器的一个或多个前述问题，本发明提供了一种经改进的促动器，它更安全、更轻、更简单、更可靠、成本更低和/或装配和维护更安全。

通过以创新方式实体上重新设置弹簧制动促动器的基本元件，本发明去除了对厚重壳体构造和额外的制动促动器弹簧约束装置的需求。在一个实施例中，制动促动器弹簧被重新定位到促动器壳体的前部，占据前行车制动促动器和后车辆停放制动促动器之间的位置。当弹簧制动促动器不活动时(即，在前室或后室中不存在压力时)，制动促动器弹簧通过经由中间弹簧板压在行车制动促动器上，行车制动促动器转而沿制动施加方向向前压制动促动器杆来施加车辆制动。车辆停放制动释放促动器仍然在促动器的后室内，但不直接压在行车制动促动器上(如现有技术)，现在它的附接轴坚实地附接到中间弹簧板的后侧。因此，当向后室施加气压而不是如现有技术把制动促动器弹簧压缩进促动器壳体的后端时，本发明的车辆停放制动释放促动器把中间弹簧板拖向促动器的中间体部分(下文中称为“壳体中间凸缘”)，把制动促动器弹簧压靠在中间凸缘的前侧(或“底板”)用以从促动器杆移去弹簧力。这个配置保证了弹簧型制动促动器的“故障保护”特性(即，后室内的压力丧失仍能导致制动促动器弹簧重新施加制动)，同时也能确定地约束弹簧板和中间凸缘之间的弹簧。

本发明具有很多重要的超过以前的弹簧制动促动器设计的优点，这些优点基本来源于减少对壳体构造的需求和制动促动器弹簧的内在自我约束。

首先，因为制动促动器弹簧被定位成使它的反作用力被促动器壳体的中间凸缘吸收而不是壳体构造的后部吸收，所以现在后部只必须承受施加在车辆停放制动促动器上的压力(例如，施加到促动器隔膜或活塞的气压)。这种变化意味着不再需要厚截面的壳体或高强度材料来承受后安装制动促动器弹簧施加的高张力负载。因此后壳体构造与现有可能的相比可设计和制造得更轻、更潜在可能地小。例如，代替了以前的高强度合金壳体或钢基壳体，可使用更轻的结构，诸如简单的铸铝、模制塑料或复合元件。除了重量减轻以外，使用更简单、更轻的后壳体元件提供了进一步的降低成本和抵抗腐蚀的优点。

进一步，由于更低得多的后壳体构造的头和环向应力，壳体中间凸缘和壳体的后部之间的连接可制得更轻和更简单得多，同时仍提供满意的密封和壳体后部的保持力。例如，在以前需要厚重凸缘和厚保持带的地方能潜在地使用简单的卷曲束缚装置和粘合剂。降低的应力也提供了增加促动器的可维护性的机会。以前，为了防止存在未约束的弹簧的后壳体的不恰当拆卸，对设计和制造后壳体连接即所谓的“防损害”连接投入了大量工程设计和制造努力。来自后壳体连接的促动器弹簧负载和相关应力的消除去除了对“防损害”连接的任何需求，因此允许把该连接设计成可释放的和按照要求重新连接。

经减小的构造负载和元件再定位导致的促动器尺寸的潜在减小也是一个重要优点，因为商用车轮缘的内部以及紧邻该轮缘的空间是非常珍贵的，当气动商用车圆盘型制动器和其它新制动技术开始代替老式鼓型制动器时该内部空间就变得更紧张。

本发明也允许减小安装和支撑车辆制动器上的弹簧制动促动器所需的构造，以及增加安装构造的可靠性。在以往，离促动器后部(即，后气缸和制动促动器弹簧)的安装表面很远的重质量在安装凸缘处造成应力，要求紧固件具有坚固的结构。即使采用这样的设计，这样的安装件有时也会发生故障。通过将制动促动器弹簧的重量移到非常靠近安装凸缘和从后壳体构造消除超额重量，在安装凸缘和它的紧固件上的负载就大大减小。因此，这样的安装件也被重新设计成减小它们的尺寸和重量，同时继续保持甚至增加了安装系统的可靠性。

本发明的配置的另一个优点是在制造和维护操作时安全性增加。对于以前的弹簧制动促动器，如果不遵守正确的装配或拆卸程序或壳体破裂，一直存在弹簧猛烈地弹出弹簧制动器壳体或把壳体的一部分推向技术员的危险。通过把制动促动器弹簧和车辆停放制动释放促动器定位在壳体的中间凸缘的相对侧，然后通过中间弹簧板把这些元件连接在一起，车辆停放制动释放促动器总是可靠地约束住弹簧，消除了弹簧释放的危险。另外，这样的配置也使得弹射壳体的后部或中间凸缘的危险降至最小，因为一旦车辆停放制动释放促动器被靠在中间凸缘上(在每次取消弹簧制动时发生)，制动促动弹簧的进一步扩张被排除。

通过允许促动器壳体的前部和后部安装到中间凸缘或从中间凸缘分离而没有高弹簧压力负载作用在壳体的端部，本发明的制动促动器弹簧的可靠约束也改善了装配和维护的操作。与以前的弹簧制动促动器相比，允许弹簧制动促动器内的消耗元件的修理和更换只具有更低得多的伤害风险，需要更少的时间。这样的改进相应降低了装配和维护成本。

在本发明的进一步的实施例中可以实现其它制造和维护优点。车辆停放制动释放促动器的轴和中间弹簧板可以用这样的方式设计：该方式允许在弹簧从壳体的中间凸缘释放前释放作用在弹簧上的所有预加负载。例如，中间弹簧板可通过拧进轴的中心的螺栓被附接到车辆停放制动释放促动器的轴上。轴和螺栓可制作得足够长，以使在螺栓到达它与轴接合的端部以前中间弹簧板和车辆停放制动促动器足够分离以致超出弹簧的自由长度，用来移除弹簧上的所有预加负载。然后，空载弹簧板能够被移走，这样就例如允许取出轴用于更换中间凸缘中的密封件。或者，弹簧板能焊接到轴上，车辆停放制动释放促动器可在中间凸缘的后气缸侧用螺栓与轴相接合。能够实现卸去制动促动器弹簧预加负载目的的紧固件的替代变型对本领域的熟练技术人员而言是显而易见的。

本发明的进一步优点是取消了对在定位制动促动器弹簧的容积内通气的任何需要，转而又消除了弹簧腐蚀和弹簧故障的主要来源。因此本发明提供了经改进的长时间的弹簧制动促动器的可靠性。在以前的弹簧制动促动器设计中，为了防止从后室向弹簧泄漏的压力建立到导致车辆停放制动释放促动器失效(从而阻止制动释放)的程度，公知的是从后气缸的弹簧侧开设一个通向大气压的通气孔。在本发明中，因为制动促动器弹簧已经从包含车辆停放制动释放促动器的有关室中移除，所以无需在制动促动器弹簧的附近设置通气阀。通过在中间弹簧板的外缘和前室的内壁之间设置简单的密封件，从根本上去除了在弹簧周围区域和前室的其它部分之间的孕育湿气的空气交换，这就进一步提高了抗腐蚀的保护能力。通过取消不必要的部件(通气孔和相关装配件，过滤器等)，以及取消与为接纳通气孔和相关装配件的壳体元件的加工相关的设计和工具成本，本发明的这个方面也有利于简化设计和降低成本。

根据下面接合附图对本发明进行的详细描述，本发明的其它目的，优点和新颖特征将变得更显而易见。

附图说明

图1是现有的弹簧型气动制动促动器的示意性剖视图。

图2是根据本发明的弹簧型制动促动器的实施例的剖视图。

图3是与图2中相似的弹簧型制动促动器的实施例的倾斜剖视图，说明促动器在完全伸展的位置。

图4是图3所示的弹簧型制动促动器的实施例的倾斜剖视图，说明促动器在完全缩回的位置。

图5是根据本发明的弹簧型制动促动器的另一个实施例的剖视图。

图6是根据本发明的弹簧型制动促动器的另一个实施例的剖视图。

图7是安装在车辆盘式制动器卡钳上的本发明的促动器的实施例的侧视图。

具体实施方式

图2是根据本发明的第一实施例的弹簧型制动促动器100的剖视图。

促动器壳体包括中间凸缘110，在弹簧制动促动器100的车辆制动端处的前气缸120，和中间凸缘110的相对侧上的后气缸130。这里使用的术语“前”和“后”分别表示朝向或背离将安装促动器100的车辆制动器的方向。因此，图2中，“前”是朝向图左侧的方向，“后”是朝向图右侧的方向。

弹簧制动促动器100的操作元件包括制动促动器弹簧140.该制动促动器弹簧110的一端定位在中间凸缘110的前侧的凹陷150内，相反端置于中间弹簧板160的朝后侧。可以理解的是，本发明不限于螺旋弹簧，而是包括能够提供车辆停放制动促动器所需的能量储存和返回功能的任何弹性构件。例如，包括多螺旋弹簧，片簧，悬臂弹簧等的替代弹簧构造，诸如弹性块或可充气高压气囊的替代元件都在本发明的范围内。

弹簧制动促动器100也包括车辆停放制动释放促动器170，行车制动促动器180，制动促动器杆190和连接轴200。本实施例中的车辆停放制动释放促动器170包括后室230内的隔膜210和后支撑板220，当后气缸130装配到中间凸缘110时形成后室。

在本实施例中，后气缸130的外壁240是重量轻的铝帽，它的卷边凸缘250与相应的中间凸缘110的卷边配合以便把后隔膜210的外边缘260约束在它们之间。为了使制造成本和材料成本最小，这里的卷边凸缘250已被简单地滚轧和卷曲过以将后气缸130固定到中间凸缘110。或者，如果希望有在野外移去后气缸130的能力，例如为了能够更换隔膜或内密封件，可设置诸如锁紧圈等的可野外维护的连接件。

图2显示的车辆停放制动释放促动器170处于在后室230的后部处的完全缩回位置。当经由提供口(未显示)向隔膜210和中间凸缘110的后侧之间的后室230部分提供了克服由制动促动弹簧140产生的弹簧力的足够气压时就实现了该完全缩回位置。后室在隔膜210的相反侧的部分通过孔口270与大气相通以确保越过车辆停放制动释放促动器180泄漏的任何压力不会导致释放促动器失效。

在本实施例中通过隔膜支撑板220的的侧上的螺纹连接280将车辆停放制动释放促动器固定到连接轴200的后端。连接轴200设置成穿过中间凸缘110的中心并被支撑密封件290居中定位和支撑。该支撑密封件也把后室与促动器100的前部隔离开。在本实施例中，密封件290是可更换的单部件密封件。然而，可以使用将促动器100的前部和后部彼此隔离开的任何适合的密封构造，包括多部件密封件和不可更换密封件。应当注意到通过本发明的经改进的可维护性，作为延长促动器的使用寿命的成本效率高的方法，可以在促动器的使用寿命期间更换密封件290。另一方面，如果在特定的应用场合，经改进的可维护性没有降低成本重要，可使用低廉的不可更换的密封件。

图2显示的连接轴200焊接到中间弹簧板60的后侧，中间弹簧板60转而用车辆停放制动释放促动器170产生的力把制动促动器弹簧140压进凹陷150内。连接轴和弹簧板可通过任何适当的技术彼此附接在一起，该技术只要足以承受由车辆停放制动释放促动器和制动促动器弹簧施加的分离力，诸如焊接，铜焊.铆接，螺纹紧固器等。因为这些附接技术都是众所周知的，这里就不进一步描述。

各种改进或特征包括在本发明的替代实施例中以适应不同的价格目标。其中之一是允许从中间弹簧板拆卸车辆停放制动释放促动器的安全的野外维修，例如允许退出连接轴200以便更换密封件290。在本实施例中，连接螺纹280足够长以允许弹簧板和后促动器能以可控的方式分离，直至存储在弹簧140中的所有预加负载都被释放。或者，如果不预期进一步拆卸这些元件，例如，在后气缸帽240被滚轧一卷曲到中间凸缘110的地方，可使用低成本，永久性的技术把连接轴200固定到隔膜支撑板220上。

返回到弹簧制动促动器100的前气缸120，在前室300内设置行车制动促动器隔膜310和支撑板320。和后隔膜相似，隔膜边缘330被约束在前气缸卷边凸缘340和在中间凸缘110的前边缘上的相应的卷边突缘之间。这里，卷边突缘通过可移除的锁紧圈350固定。图2中显示的行车制动促动器180处于完全分离位置，在行车制动隔膜310和中间弹簧板160之间的前室300部分中没有施加任何气压。结果，行车制动隔膜310以非连接的方式抵靠在中间弹簧板160的前侧。此外，在车辆制动端与诸如车辆圆盘制动或鼓制动施加机构内的力倍增杆(没有显示)的相应的车辆制动器促动机构接合的制动促动器杆190也处于与车辆制动的释放相对应的完全缩回位置。

在本实施例中，弹簧制动促动器100通过安装螺栓360连接到车辆制动器上，制动促动器杆190的前端甚至在完全缩回的位置也突出到车辆制动器壳体(未显示)中足够的距离，以确保在促动器杆向前移动时操纵杆的术端能够与相应的车辆制动器促动杆相接合。

本实施例中显示的促动器杆190使其后端焊接到行车制动支撑板320的前侧，然而，与连接轴200和中间弹簧板160的连接相似，可采用任何适当的连接技术。

柔性防尘密封件370(在本实施例中为波纹状)围绕制动促动器杆190设置以防止诸如制动器灰尘的环境污染物进入前气缸120内部。与后气缸相似，在行车制动隔膜310的前的前气缸部分中设置通气口380以防止压力建立和随之行车制动促动器效果的丧失。

因为根据本发明制动促动器弹簧140定位在与大气不相通的空间中，在前室300和中间凸缘凹陷150之间几乎没有空气交换，因此弹簧腐蚀的危险较低。因此，可以接受将中间弹簧板160的尺寸做到使中间弹簧板160的外边缘和凹陷150的外壁之间的间隙最小，而不是在弹簧板和凹陷内的相应的加工表面周围设置密封件。这样做将避免与提供加工表面和密封件相关的制造和材料成本。或者，如果希望进一步把弹簧140和进入前室300内的空气中的湿气隔离开，可设置这样的密封件。隔离弹簧的一个方法显示在图2中，其中环形密封件390定位在弹簧板160的外周边和凹陷150的机加工外壁之间。在进一步的改进中，如果预期提供到前室的空气足够洁净和干燥，可在需要的位置395将凹陷150的外壁做成锥形或台阶形以获得比机加工表面处更大的直径。在制动弹簧的伸展过程中这个特征在预定位置处提供了密封件390的可靠的移位，因此可靠地将累积在凹陷150内的任何压力或真空通向被提供清洁，干燥的空气的前室。

在使用中，本弹簧制动气缸100提供与以前的弹簧型制动促动器相同的功能，却以比已知技术显著地更轻，更安全和/或成本更低的方式来实现这一点。下面对促动器操作的描述涉及图2中显示的特征。此外，为了说明在不同工作位置的主要促动器元件的相对位置，图3，4中提供了与图2相似的实施例的倾斜剖视图，只是在细节上不同。

与以前的促动器相似，当在弹簧制动促动器100的任何室内不存在任何压力时，制动促动器弹簧140通过压在中间弹簧板160的后侧上施加车辆制动，中间弹簧板160转而以其前表面压向行车制动促动器隔膜310的后表面。弹簧力然后被传递到支撑板320，导致制动促动器杆190向车辆制动器前进和促动制动施加机构。因此车辆制动以车辆停放制动方式施加。工作位置如图3所示。

当车辆启动和气动制动空气产生时，车辆操作员能够指令车辆停放制动的解除。作为响应，气动制动系统把空气送入后室230。当在车辆停放制动释放隔膜210(在图3和4中为车辆停放制动释放活塞215)上的气压大到足以产生超过弹簧的制动施加力的车辆停放制动释放力时，弹簧板160开始压缩弹簧使其进入凹陷150直至弹簧板160抵靠住突缘突起165，如图2和图4所示。此时制动促动器杆190没有被施加到其上的来自制动促动器弹簧140的促动力，用于行车操作的车辆制动器被完全释放。

在行车操作中，行车制动空气可以与操作员所需要的制动施加量成比例地进入前室300，和先前的弹簧制动促动器相似。因为在正常操作中后室230保持充压，制动促动器弹簧140和中间弹簧板160仍然处于它们各自的缩回位置，行车制动促动器180自由地伸出或缩回制动促动器杆190以便按照操作员的要求施加或释放车辆制动。

本发明的促动器100的非正常制动操作与以前的弹簧制动促动器相同，因为车辆停放制动释放隔膜210产生的释放力下降，后室230内的气压失去将允许制动促动器弹簧140从如图2，4所示的车辆停放制动释放位置移向如图3所示的制动施加位置。

本发明的优点在制造，装配和野外维护操作期间也是明显的。因为在本发明中中间定位的制动促动器弹簧被固有地受到锁定约束，促动器100的前气缸部分120和后气缸部分130可从中间凸缘110移去而没有失控的弹簧能量释放的危险(如果是前部，拆卸可在促动器已经从车辆制动器移去后进行)。

例如，如果后室230被泄压，后气缸的外帽240可移去而没有任何残留的弹簧力或气动力存在。相似地，在已经从车辆制动器上移除制动促动器后，前气缸可被移除而没有危险，因为当车辆停放制动释放促动器抵靠在中间凸缘110的后表面上时制动促动器弹簧到达了它的向前行程的终端。

如果希望进一步拆卸中间凸缘，以及已经在前述螺纹连接上设置了连接轴，弹簧预加负载能够以可控方式释放，然后再维护中间凸缘的元件。对于本领域的熟练技术人员而言可选择的中间凸缘的拆卸方法是显然的，诸如使用弹簧压缩夹具以便以可控的方式卸载制动器。在制造和在野外重装配过程中的装配将同样以没有负载的弹簧板经由连接轴到车辆停放制动释放促动器的初始连接开始，当这些部件装在一起后再施加所必需的弹簧预加负载。

图5显示了本发明的一个可替代的改进。因为在图2的实施例中已经说明了本发明的许多特征，下面仅描述新的或可替代的技术特征。

图5的实施例说明了可替代的车辆停放制动释放促动器的构型，其中的隔膜和支撑板被刚性活塞400和弹性环形密封410替换，所述弹性环形密封410密封了活塞和后气缸的光滑的内表面420之间的缝隙。因为活塞400仅需要承受后室中的气动压力和施加到连接轴以克服弹簧力的力，所以活塞可用任何适合的材料制成，优选的是低成本材料，诸如轻质金属(如铝)或具有足够刚性的酚醛塑料。基于同样的原因，也可考虑使用这种替换材料来形成后气缸体以降低重量和成本。

图5也显示了可替代的室通气配置，该室通气配置使得促动器的后部与外界环境完全密封。图5所示的这种配置设置了通气通路，通过该通气通路，从行车制动室来的清洁、干燥空气被提供到活塞400的非加压侧上的空间480。在这种配置中，在活塞400中设置通气通道430，该通气通道430与连接轴的空心相通。在连接轴靠近弹簧板450的一端，卸压阀470允许空气在活塞400上方的空间480和弹簧板450与中间凸缘460之间的空间440之间流动。在本实施例中，卸压阀470包括弹簧加载活塞，当低压差阈值(几个磅/平方英尺的数量级)被超过时该弹簧加载活塞允许空气通过通气孔490。因此，因为后者空间440只接收清洁、干燥的行车制动促动空气，就没有腐蚀诱发的环境污染物进入促动器的后部。

紧邻可替代的卸压配置显示了把中间弹簧板附接到连接轴的可替代的方法。在本实施例中，突起455与连接轴上的相应的阳螺纹通过螺纹相接合。或者，可使用表面齐平的锥头螺栓把弹簧板从弹簧板的制动器侧固定到连接轴的前端。如图2所示的实施例，如果任何这些可替代的螺纹连接足够长，可安全地实现制动促动器弹簧预加负载的完全可控制的释放。

图6进一步说明了可替代的后气缸部分的构型，在某些应用中，从整个制造和维护的角度看，该可替代的后气缸部分的构型提供了具有更好的成本效率的弹簧制动促动器。在这种构型中，弹簧制动促动器的中间凸缘部分和后气缸部分形成一体，通过盖板475提供了进入用密封衬垫485密封的后气缸内的元件的通路。如前面所述，因为盖子475的结构要求比以前的弹簧制动促动器要低很多(在本实施例中，盖子475的两个表面只有很低的压力)，所以盖子可用很轻和低廉的材料制成。

由于为了进一步易于野外维护的额外可选择的特征的存在，本实施例中的盖子475的强度应当设置得比最低要求大些。如图6所示，盖子475，活塞和连接轴的顶部可设置成允许弹簧锁定杆490进入。这里，该杆通过连接500附接到连接轴的内表面。取决于车辆停放制动释放促动器和连接轴的特定结构，锁定杆可被设计成永久(即不可移除地)安装在促动器中，如图5所示，或者被设计成例如可通过螺纹或键(“卡销”)连接移除，如图6所示。

在图6的实施例中，在后室已经被加压到把制动促动器弹簧完全缩进中间凸缘后将杆490安装在连接轴中。一旦接合后，可在杆上移动轴环510直至其到达盖子475的表面，并把它锁止到合适位置。随着制动促动器弹簧这样被锁定，然后弹簧制动促动器的后部就可安全地从前气缸部分分离而不必象前面实施例描述的那样首先从车辆制动器移去整个促动器。实现同样目的的其它弹簧压缩方法对本领域的普通熟练的技术人员是显而易见的，诸如把锁定杆490通过螺纹拧进连接轴，在锁定杆上拧进螺帽直至螺帽抵靠在盖子470上，然后转动螺帽以便把锁定杆，连接轴和制动促动弹簧退回到锁定位置。

本发明的新颖制动促动器弹簧配置的一个重要优点是保持了以前的弹簧制动促动器的整个功能和外部连接构型。以前的促动器通常把它们的行车制动器和车辆停放制动释放压力进入口定位在促动器体的大致中部，并且行车制动器口比车辆停放制动释放口略微更靠近车辆制动器。在相同的行车制动口-正向构型中，本发明的配置在壳体中间凸缘的一侧仍然有行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器压力室。因此，通过把压力进入口定位在或靠近现有的促动器的进入口位置，则根据本发明的促动器能被容易地设计成与现有的制动系统硬件和操作系统相兼容。因此，在把这个新的促动器更新到现有的车辆弹簧制动应用中时无需改变车辆制动系统硬件或操作系统。

图7显示了安装在用于商用车辆的盘式制动器卡钳上的本发明的促动器的实施例的示意图。在该图中，弹簧制动促动器700以常规方式安装在卡钳710上，促动器和卡钳在安装凸缘面720彼此邻接，促动器安装螺栓730由螺帽740紧固。因为制动促动器在车辆制动器上的安装对本领域的普通熟练技术人员是公知的，因此，本文不提供对于本发明的各种实施例与各种车辆制动器的组合的进一步说明。

前面的描述仅仅用于说明或解释本发明，并不是用于对本发明的限制。例如，可采用任何广泛不同种类的公知凸缘连接技术将促动器壳体的后部连接到壳体中间凸缘，包括铆接，焊接，螺纹接合，加强带卷曲凸缘等。因为对结合本发明的精神和实质的所公开实施例的其他这样的改进对本领域的熟练技术人员是容易知晓的，所以本发明应该被认为包括在附后的权利要求及其等同物的保护范围内的所有事物。

Claims (35)

1.一种弹簧制动促动器，其特征在于，包括：

制动促动器弹簧；

车辆停放制动释放促动器；和

行车制动促动器，

其中，所述制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间，并且，

当促动车辆停放制动释放促动器时，车辆停放制动释放促动器使制动促动器弹簧偏离行车制动促动器。

2.如权利要求1所述的弹簧制动促动器，其特征在于，进一步包括：

容纳制动促动器弹簧、行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器的弹簧制动促动器壳体；和

设置在所述弹簧制动促动器壳体的制动端的制动促动器杆，

其中，行车制动促动器连接到促动器杆，以便当促动行车制动促动器时，促动器杆沿制动促动方向轴向移离所述弹簧制动促动器壳体。

3.如权利要求2所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

制动促动器弹簧以非连接方式设置以便对行车制动促动器朝向制动施加方向施加偏压。

4.如权利要求3所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

制动促动器弹簧的后端支撑在弹簧制动促动器壳体的促动器壳体凸缘的前侧上，

制动促动器弹簧的制动端支撑在制动促动器弹簧和行车制动促动器之间设置的弹簧保持器上，

车辆停放制动释放促动器定位在促动器壳体凸缘的后侧上，以及

车辆停放制动释放促动器连接到弹簧保持器上以便当促动车辆停放制动释放促动器时车辆停放制动释放促动器向弹簧保持器施加制动释放力把制动促动器弹簧的制动端拖离行车制动促动器。

5.如权利要求4所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述弹簧保持器是弹簧板。

6.如权利要求5所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述车辆停放制动释放促动器是活塞和隔膜中的一种，所述隔膜与弹簧制动促动器壳体协作以形成车辆停放制动释放室，以及

通过在车辆停放制动释放室中施加气动压力和液压力中的一种来促动车辆停放制动释放促动器。

7.如权利要求6所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述行车制动促动器是活塞和隔膜中的一种，所述隔膜与弹簧制动促动器壳体协作以形成行车制动室，以及

通过在行车制动室中施加气动压力和液压力中的一种来促动行车制动促动器。

8.如权利要求7所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述弹簧制动促动器壳体的车辆停放制动释放室端处的端盖由轻质金属、聚合物和合成材料中的一种材料形成。

9.如权利要求8所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

采用端盖保持装置把端盖连接到促动器壳体凸缘。

10.如权利要求8所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

通过采用滚轧卷曲连接、螺栓接合凸缘、焊接、铆接、环状带夹持连接和粘附连接中的至少一种方式把所述端盖连接到促动器壳体凸缘。

11.如权利要求8所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

包括车辆停放制动释放室的弹簧制动促动器壳体的后部在前端与促动器壳体凸缘一体形成并在后端开口，以及

所述端盖包括可移除地附接到弹簧制动促动器壳体的后部的后端的进入板，所述端盖和所述后部的后端具有这样的尺寸，当移去端盖时，可通过所述后部的后端移去车辆停放制动释放促动器。

12.如权利要求4所述的弹簧制动促动器，其特征在于，进一步包括：

连接轴；和

连接轴密封件，

其中，

所述车辆停放制动释放促动器通过所述连接轴连接到弹簧保持器，

所述连接轴轴向通过制动促动器弹簧和促动器壳体凸缘中的通孔，以及

所述连接轴密封件密封连接轴和促动器壳体凸缘通孔的内壁之间的环形间隙。

13.如权利要求12所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述连接轴密封件具有至少一个密封元件。

14.如权利要求13所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述连接轴密封件的密封元件中的至少一个是可更换的。

15.如权利要求12所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

连接轴与车辆停放制动释放促动器的连接和连接轴与弹簧保持器的连接中的至少一种连接是螺纹连接，以及

至少一种螺纹连接的螺纹足够长以至于允许制动促动器弹簧在螺纹连接完全脱离接合前处于没有预加负载的状态。

16.如权利要求4所述的弹簧制动促动器，其特征在于，进一步包括：

锁定装置，在弹簧制动促动器壳体装配、安装在制动器上或从制动器上拆卸、移除的任何过程中，能操作所述锁定装置对制动促动器弹簧施加偏压使其抵靠住促动器壳体凸缘。

17.如权利要求16所述的弹簧制动促动器，其特征在于，其中

所述锁定装置是锁定杆，该锁定杆从弹簧制动促动器壳体的后端与车辆停放制动释放促动器相接合，并对弹簧保持器施加朝向促动器壳体凸缘的缩回力。

18.一种弹簧制动促动器机构，其特征在于，该机构包括：

制动促动器弹簧；

制动促动器弹簧座；

车辆停放制动释放促动器；

弹簧保持器；和

连接轴，

其中，所述车辆停放制动释放促动器、弹簧保持器和连接轴被构造成允许通过车辆停放制动释放促动器和弹簧保持器之间延伸的连接轴把车辆停放制动释放促动器连接到弹簧保持器，且所述连接轴轴向通过制动促动器弹簧；并且，

所述弹簧座被构造成允许所述弹簧座设置在制动促动器弹簧和车辆停放制动释放促动器之间，且所述连接轴轴向通过弹簧座中的通孔。

19.如权利要求18所述的弹簧制动促动器机构，其特征在于，其中

所述制动促动器弹簧座是弹簧制动促动器壳体的促动器壳体凸缘的一部分。

20.如权利要求18所述的弹簧制动促动器机构，其特征在于，其中

连接轴与车辆停放制动释放促动器的连接和连接轴与弹簧保持器的连接中的至少一种连接是螺纹连接，以及

至少一种螺纹连接的螺纹足够长以至于允许制动促动器弹簧在螺纹连接完全脱离接合前处于没有预加负载的状态。

21.一种车辆制动器组件，其特征在于，该组件包括：

制动器，其中该制动器包括盘式制动卡钳和鼓式制动器中的一种；以及

连接到所述制动器以施加制动促动力的弹簧制动促动器，该弹簧制动促动器具有壳体，壳体内包含：

制动促动器弹簧；

行车制动促动器；

车辆停放制动释放促动器；

设置在壳体制动端的制动促动器杆；

弹簧保持器；和

连接轴，

其中，

制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间，

车辆停放制动释放促动器通过连接轴连接到弹簧保持器，且制动促动器弹簧设置在车辆停放制动释放促动器和弹簧保持器之间，

当车辆停放制动释放促动器处于非促动状态时弹簧保持器以非连接方式抵靠住行车制动促动器，以及

行车制动促动器连接到促动器杆，以便当促动行车制动促动器时促动器杆沿制动促动方向轴向移离壳体。

22.一种车轴组件，其特征在于，该组件包括：

车轴；

连接到车轴的制动器，其中该制动器包括盘式制动卡钳和鼓式制动器中的一种；以及

连接到所述制动器以施加制动促动力的弹簧制动促动器，弹簧制动促动器具有壳体，壳体内包含：

制动促动器弹簧；

行车制动促动器；

车辆停放制动释放促动器；

设置在壳体制动端的制动促动器杆；

弹簧保持器；和

连接轴，

其中，

制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间，

车辆停放制动释放促动器通过连接轴连接到弹簧保持器，且制动促动器弹簧设置在车辆停放制动释放促动器和弹簧保持器之间，

当车辆停放制动释放促动器处于非促动状态时弹簧保持器以非连接方式抵靠住行车制动促动器，以及

行车制动促动器连接到促动器杆，以便当促动行车制动促动器时促动器杆沿制动促动方向轴向移离壳体。

23.一种车辆，该车辆是自我推进车辆或非我自推进拖车，其特征在于，该车辆包括：

车体；

连接到车体的车轴；

连接到车轴的制动器，其中该制动器包括盘式制动卡钳和鼓式制动器中的一种；以及

连接到所述制动器以施加制动促动力的弹簧制动促动器，弹簧制动促动器具有壳体，壳体内包含：

制动促动器弹簧；

行车制动促动器；

车辆停放制动释放促动器；

设置在壳体制动端的制动促动器杆；

弹簧保持器；和

连接轴，

其中，

制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间，

车辆停放制动释放促动器通过连接轴连接到弹簧保持器，且制动促动器弹簧设置在车辆停放制动释放促动器和弹簧保持器之间，

当车辆停放制动释放促动器处于非促动状态时弹簧保持器以非连接方式抵靠住行车制动促动器，以及

行车制动促动器连接到促动器杆，以便当促动行车制动促动器时促动器杆沿制动促动方向轴向移离壳体。

24.一种对在制动促动器壳体内具有制动促动器弹簧、车辆停放制动释放促动器和行车制动促动器的弹簧制动促动器的操作方法，包括如下操作步骤：

向壳体的设置到制动促动器弹簧的后侧的第一室内施加车辆停放制动释放促动压力；以及

向壳体的设置到制动促动器弹簧的前侧的第二室内施加行车制动促动压力；

其特征在于，当向位于制动促动器壳体中的第一室内施加车辆停放制动释放促动压力时，车辆停放制动释放促动器促使制动促动器弹簧偏离行车制动促动器。

25.一种弹簧制动促动器的操作方法，该弹簧制动促动器具有壳体，壳体内包含：

制动促动器弹簧；

行车制动促动器；

车辆停放制动释放促动器；

设置在壳体制动端的制动促动器杆；

弹簧保持器；和

连接轴，

其中，

制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和车辆停放制动释放促动器之间，

车辆停放制动释放促动器通过连接轴连接到弹簧保持器，且制动促动器弹簧设置在车辆停放制动释放促动器和弹簧保持器之间，

当车辆停放制动释放促动器处于非促动状态时弹簧保持器以非连接方式抵靠住行车制动促动器，以及

行车制动促动器连接到促动器杆，以便当促动行车制动促动器时促动器杆沿制动促动方向轴向移离壳体，

其特征在于，所述弹簧制动促动器的操作方法包括如下操作步骤：

向由壳体的后部和车辆停放制动释放促动器形成的车辆停放制动释放室施加气动压力或液压力，以便弹簧保持器使制动促动器弹簧偏离行车制动促动器；以及

向由壳体的前部和行车制动促动器形成的行车制动室施加气动压力或液压力，以便促动器杆沿制动促动方向轴向移离壳体。

26.一种弹簧制动促动器的装配方法，其特征在于，该方法包括如下操作步骤：

将制动促动器弹簧定位在促动器壳体凸缘的前侧和弹簧保持器的后侧之间；

将弹簧保持器连接到设置在促动器壳体凸缘的后侧上的车辆停放制动释放促动器；

向制动促动器弹簧施加预加负载力；以及

将弹簧保持器的前侧设置得邻近行车制动促动器的后侧，所述行车制动促动器定位在弹簧制动促动器的促动器壳体凸缘前面的部分中。

27.如权利要求26所述的装配方法，其特征在于，该方法进一步包括如下操作步骤：

在将弹簧保持器设置得邻近于行车制动促动器的步骤之前将制动促动器弹簧压缩成安装状态；以及

在将弹簧保持器设置得邻近于行车制动促动器的操作步骤之后解除制动促动器弹簧的安装状态。

28.如权利要求26所述的装配方法，其特征在于，其中

所述施加预加负载力的操作步骤包括将连接轴通过螺纹连接到弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器中的至少一个以使弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器之间的距离减少。

29.如权利要求26所述的装配方法，其特征在于，其中

连接轴将弹簧保持器连接到车辆停放制动释放促动器，且所述施加预加负载力的操作步骤包括：

将锁定装置附接到车辆停放制动释放促动器的后侧；

向车辆停放制动释放促动器施加安装力以使得弹簧保持器压缩制动促动器弹簧；

减少弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器之间的距离；以及

在将弹簧保持器的前侧设置得邻近行车制动促动器的后侧之后，

从车辆停放制动释放促动器移除安装力；

从车辆停放制动释放促动器拆除锁定装置。

30.一种弹簧制动促动器的拆卸方法，其特征在于，该方法包括如下操作步骤：

从位于促动器壳体凸缘的前侧和弹簧保持器的后侧之间的制动促动器弹簧移除预加负载力，所述弹簧保持器被连接到设置在促动器壳体凸缘的后侧上的车辆停放制动释放促动器；和

将弹簧保持器从行车制动促动器的邻近的后侧移开，所述行车制动促动器被定位在弹簧制动促动器的促动器壳体凸缘前面的部分内。

31.如权利要求30所述的拆卸方法，其特征在于，该方法进一步包括如下操作步骤：

在将弹簧保持器从行车制动促动器移开的操作步骤之前将制动促动器弹簧压缩成拆卸状态；以及

在将弹簧保持器从行车制动促动器移开的操作步骤之后解除制动促动器弹簧拆卸状态。

32.如权利要求30所述的拆卸方法，其特征在于，其中

从制动促动器弹簧移除预加负载力的操作步骤包括从弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器中的至少一个中拧出连接轴，以使弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器之间的距离增加。

33.如权利要求30所述的拆卸方法，其特征在于，其中

连接轴将弹簧保持器连接到车辆停放制动释放促动器，且所述移除预加负载力的操作步骤包括：

将锁定装置附接到车辆停放制动释放促动器的后侧；

向车辆停放制动释放促动器施加移除力以使得弹簧保持器压缩制动促动器弹簧；以及

在将弹簧保持器从行车制动促动器的邻近的后侧移开之后，

增加弹簧保持器和车辆停放制动释放促动器之间的距离；

从车辆停放制动释放促动器移除安装力；

从车辆停放制动释放促动器拆除锁定装置。

34.一种弹簧制动促动器，其特征在于，其中

向车辆停放制动释放压力室施加气动压力或液压力来沿制动释放方向对制动促动器弹簧施加偏压，从而使制动促动器弹簧偏离行车制动压力室中的行车制动促动器；

向所述行车制动压力室施加气动压力或液压力来沿制动施加方向移位制动促动器杆；

在车辆停放制动释放压力室中移除所述气动压力或液压力允许由制动促动器弹簧产生的弹簧力沿制动施加方向对行车制动促动器施加偏压；以及

所述制动促动器弹簧设置在行车制动促动器和位于车辆停放制动释放压力室中的车辆停放制动释放促动器之间。

35.一种弹簧制动促动器，其特征在于，包括：

制动促动器能量存储和返回装置；

车辆停放制动释放促动器装置；以及

行车制动促动器装置，

其中，制动促动器能量存储和返回装置设置在行车制动促动器装置和车辆停放制动释放促动器装置之间；并且

当促动车辆停放制动释放促动器装置时，车辆停放制动释放促动器装置使制动促动器能量存储和返回装置偏离行车制动促动器装置。

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