专利名称：一种用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸的制作方法
技术领域：
一种用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸技术领域[0001]本实用新型涉及轨道车辆制动系统中的制动装置，特别涉及一种用于轨道车辆制动夹钳单元的紧凑式制动缸。
背景技术：
[0002]通常，轨道车辆制动系统的制动夹钳单元安装于转向架上，通过接受制动系统的指令，来完成常用制动和缓解功能。而制动缸是制动夹钳单元的核心部件，用于产 生制动力、负责间隙调整。[0003]夹钳单元普遍采用三点或四点吊装方式安装在转向架上，制动缸通过活塞把气压转化为力，再通过杠杆对力进行放大传递，以提供制动力。[0004]对于停放制动功能，多采用弹簧储能器的方式实现。在停放制动缸排出压缩空气时施加停放制动，充入压缩空气，停放制动缓解。当车辆没有压缩空气且需要移动时，需要通过手动缓解装置对停放制动进行缓解。[0005]在安装方式方面，现有技术普遍采用三点吊挂或四点吊挂方式。二者需要特定的制动缸，安装方式不够灵活。[0006]在力的传递方式方面，现有夹钳单元大多采用一级放大方式。因此占用空间较大。[0007]在停放制动的原理方面，现有夹钳单元多采用棘轮与离合器、丝杠配合动作的方式控制停放、缓解及手动缓解功能。难以解决占用空间多少和停放制动力大小的矛盾。实用新型内容[0008]本实用新型的目的在于设计一种结构模块简单，体积、重量显著减少，维修简便。 为了达到上述目的，本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸是这样设计的[0009]一种用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其包括缸盖和缸体，其中所述缸体包括设置在所述缸体顶部的活塞，设置在所述活塞下部的与所述活塞互相配合的轴承托架， 与所述轴承托架相邻设置的制动盘，所述活塞与轴承托架之间设有活塞复原弹簧，所述缸体的内壁与轴承托架之间设有复原弹簧。[0010]优选地，所述缸体进一步包括设置在所述缸体中部的丝杠，与该丝杠互相配合的前调整器组成和后调整器组成，与所述前调整器组成相邻设置的引导弹簧，所述引导弹簧与所述轴承托架相邻设置。[0011]优选地，所述前调整器组成包括首尾依次相互连接的前调整弹簧，前调整螺母， 前调整齿座以及前调整套，所述前调整螺母与所述丝杠互相配合。[0012]优选地，所述后调整器组成包括后调整弹簧，后调整齿座以及后调整螺母，所述后调整螺母与所述丝杠互相配合。[0013]优选地，所述后调整齿座的尾部固定连接一止挡，所述缸体的内壁上设有与所述止挡相互配合的一限位挡圈。[0014]优选地，所述缸体还包括设置在所述缸体底部的第一齿形离合器和第二齿形离合器，所述第一齿形离合器与所述后调整弹簧相连，所述第二齿形离合器与所述前调整弹簧相连。[0015]优选地，所述前调整套与所述引导弹簧相邻设置。[0016]优选地，所述制动盘设置在所述前调整套与所述轴承托架之间。[0017]本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸结构模块简单，体积、重量显著减少，维修简便，同时还便于扩展应用。
[0018]
以下结合附图对本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸进行进一步的说明。[0019]图I是本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸的结构示意图。[0020]图2示出了本实用新型的制动缸的外形。[0021]图3示出了扩展为带停放制动功能的制动缸的示意图。[0022]图4和图5示出了本实用新型制动缸四点吊挂组成的制动夹钳单元。[0023]图6示出了本实用新型制动缸的另一种形式的四点吊挂。[0024]图7和图8示出了本实用新型的紧凑式制动缸和三点吊挂夹钳单元组合的一种应用形式。
具体实施方式
[0025]需要说明的是，以下所述的“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，而“内”、 “外”分别指的是附图中朝向或远离本实用新型的几何中心的方向。·[0026]本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸100包括缸盖和缸体90，所述缸体为一腔体，所述缸盖、缸体共同形成一个封闭空间。[0027]参见图1，所述缸体包括设置在所述缸体顶部的活塞7，设置在所述活塞7下部的与所述活塞7互相配合的轴承托架12，与所述轴承托架12相邻设置的制动盘11，所述活塞 7与轴承托架12之间设有活塞复原弹簧8，所述缸体的内壁与轴承托架12之间设有复原弹簧5。在制动缸内部，带楔块的制动活塞7通过活塞复原弹簧8和轴承托架12的顶部连接。 轴承托架的前端部通过复原弹簧5和缸体连接。[0028]所述缸体90进一步包括设置在所述缸体中部的丝杠2，与该丝杠2互相配合的前调整器组成和后调整器组成，与所述前调整器组成相邻设置的引导弹簧10，所述引导弹簧10与所述轴承托架12相邻设置。[0029]所述前调整器组成包括首尾依次相互连接的前调整弹簧3，前调整螺母4，前调整齿座6以及前调整套9，所述前调整螺母4与所述丝杠2互相配合；所述后调整器组成包括后调整弹簧13，后调整齿座14以及后调整螺母17，所述后调整螺母17与所述丝杠2互相配合，所述后调整齿座14的尾部固定连接一止挡16，所述缸体的内壁上设有与所述止挡 16相互配合的一限位挡圈15。所述前调整套9与所述引导弹簧10相邻设置，所述制动盘 11设置在所述前调整套9与所述轴承托架12之间。[0030]所述缸体90还包括设置在所述缸体内部的由后调整螺母和后调整齿座构成的第一齿形离合器Zl以及由前调整螺母和前调整齿圈构成的第二齿形离合器Z2，所述后调整螺母与所述后调整弹簧13相连，所述前调整螺母与所述前调整弹簧3相连。轴承托架12 内部用引导弹簧10顶住前调整套9，并在前调整套9和托架内部留有环形槽，放置制动盘 11，制动盘带有键，且在未夹紧状态下可以在槽中转动。前调整套9端部与前调整齿座6套合，前调整齿座6和前调整螺母4组成一对离合器Z2。前调整螺母4内有螺纹，和丝杠2连接。Z2的离合控制了前调整螺母4和丝杠2是否能够发生相对转动。前调整弹簧3在轴承托架和前调整螺母之间，用于保持前调整螺母的闭合状态。[0031]在后调整齿座14内，后调整螺母在后调整弹簧13的作用下与后调整齿座配合形成离合器Z1，用于控制后调整螺母17和丝杠之间是否可以发生转动。后调整螺母内部有螺纹，和丝杠连接。在后调整齿座后部安装了止挡16，缸体上安装有限位挡圈15。二者的距离决定了作用行程A。[0032]在丝杠头部，安装有负责传递制动力的支持拐I.[0033]使用本实用新型的制动缸制动时，充入压缩空气推动活塞，带动楔块改变力的传递方向并进行放大，实现在制动缸内部的一级放大，制动缸把经过内部楔块放大的制动力传递给杠杆，通过杠杆比调节最终作用力，实现二次放大的效果。因此，本实用新型的制动缸明显减少了体积。[0034]同时本实用新型的制动缸还具有自动间隙调整功能，自动间隙调整的工作过程说明如下[0035]I无磨耗状态下的制动缸缓解原理[0036]I. I缓解位[0037]当制动缸排气后，制动缸即处于缓解状态。此时活塞7在活塞复原弹簧的作用下被顶到制动缸的顶部。轴承托架12在复原弹簧5的作用下退回。第一齿形离合器Zl和第二齿形离合器Z2也分别在后调整弹簧13和前调整弹簧3的作用下处于啮合状态。由于引导弹簧10作用力大于前调整弹簧3。所以在制动盘11和前调整套9之间存在间隙。此时， 止挡16和限位挡圈15之间的间隙称为作用行程。[0038]I. 2作用行程当压力空气进入活塞7上部时候，活塞7会向下移动，通过楔块(未示出)表面推动轴承托架12上面的轴承，带动轴承托架12沿着丝杠2在轴线方向上移动。此过程中第一齿形离合器Zl和第二齿形离合器Z2保持啮合状态，不能和丝杠2相对转动。由于在作用行程过程中闸片没有和制动盘11贴合，因此引导弹簧10承担了丝杠移动的作用力。力的传递路线为活塞 —轴承托架12 —引导弹簧10 —前调整套9 —前调整齿座6 —前调整螺母4—丝杠2。与此同时，在后调整弹簧13的作用下，第一齿形离合器Zl保持啮合状态。 丝杠2带动后调整器组成一起移动。当位于后调整齿座14上的止挡16与限位挡圈15相接触时，作用行程结束。[0040]I. 3弹性行程[0041]随着压力空气的继续充入，活塞7继续下移。经过作用行程，闸片和制动盘11刚好贴合。活塞7产生的让丝杠2移动的力和闸片及制动盘11带来的阻力一起克服了引导弹簧10的力，依靠引导弹簧10已经无法再向丝杠2提供足够的移动力。因此使得轴承托架12夹紧制动盘11。同时前调整螺母4和前调整齿座6在前调整弹簧3的作用下与前调整套9产生了间隙k。弹性行程中的力传递过程是活塞7 —轴承托架12 —制动盘11 —前调整套9 —前调整齿座6 —前调整螺母4 —丝杠2。在此过程中，第二齿形离合器Z2保持啮合状态，第一齿形离合器Zl脱开。制动盘11被轴承托架12夹紧，无法转动，在制动盘 11上键的作用下，后调整螺母17无法与丝杠相对转动。因此在丝杠2的作用下，后调整螺母压缩后调整弹簧13，移动了弹性行程。弹性行程结束。[0042]I. 4无磨耗状态下的缓解过程[0043]当制动缸排气时，随着活塞7上端压力减小，制动缸开始缓解。无磨耗状态下的缓解过程与制动过程完全相反。[0044]2有磨耗状态下的制动缓解原理[0045]在制动过程中，随着制动时间的持续，制动盘11和闸片要发生不同程度的磨损。 为了保证在缓解之后闸片和制动盘11的间隙相对固定。制动缸需要具有间隙调整功能。在有磨耗状态下的制动缓解过程和无磨耗状态下的制动缓解过程略有区别。主要体现在间隙调整的过程里。[0046]在制动过程中，有磨耗工况分为缓解状态、作用行程、弹性行程和磨耗行程四部分。其中缓解状态、作用行程和弹性行程与无磨耗状态下完全一致，具体过程参考I. I至I.3。[0047]2. I磨耗行程当磨耗产生时，由于活塞7上部的压力作用，活塞7向下移动，驱使轴承托架12夹紧制动盘11，推动前调整齿座6和前调整螺母4，带动丝杠2向前移动了磨耗行程。该过程的力传递与I. 3的弹性行程传力路径一致。在此过程中第二齿形离合器Z2啮合，第一齿形离合器Zl打开。后调整螺母17继续移动一个磨耗行程。至此，制动过程结束。[0049]有磨耗状态下的缓解过程与无磨耗的缓解过程不同。有弹性返回行程、磨耗补偿行程和作用行程返回行程。[0050]2. 2弹性返回行程[0051]当制动缸排气时，活塞7上部压力减小，制动缸开始了缓解过程。在制动盘11和闸片的作用力的影响下，首先完成弹性返回行程。弹性返回阶段制动力的传递路径与1.3 的弹性行程传力路径一致活塞7 —轴承托架12 —制动盘11 —前调整套9 —前调整齿座 6—前调整螺母4—丝杠2。弹性形变恢复后，在引导弹簧10的作用下，前调整齿座6与前调整套9之间的间隙消除，前调整套9与制动盘11的间隙产生。[0052]与此同时，后调整螺母17回复了弹性变形。第二齿形离合器Z2保持啮合状态。弹性返回行程结束。[0053]2. 3后调整螺母磨耗补偿[0054]磨耗补偿有过程是后调整螺母17和前调整螺母4分别相对于丝杠2的移动而实现的。因此该过程有两个动作。[0055]当弹性返回行程结束后，在引导弹簧10的作用下，制动盘11不再被轴承托架12 和前调整套9夹紧。制动盘11靠键与后调整螺母17配合，而后调整螺母17在弹性返回行程后与后调整齿座14存在磨耗间隙。因此，后调整螺母17在后调整弹簧13的作用下带动制动盘11旋转，并沿着丝杠2运动了磨耗间隙后与后调整齿座14再次啮合。后调整螺母 17与前调整套9之间产生磨耗间隙。[0056]此过程结束时第一齿形离合器Zl和第二齿形离合器Z2都保持啮合状态。[0057]2. 4作用行程返回行程[0058]当后调整螺母17磨耗补偿结束后，第一齿形离合器Zl和第二齿形离合器Z2都闭合。在复原弹簧5的作用下，轴承托架12带动前调整套9，通过挡圈17推动调整螺母套18， 由于前调整弹簧3和引导弹簧10的力使得第二齿形离合器Z2闭合，这样前调整螺母4会带动丝杠2 —起向左移动。[0059]后调整弹簧13压紧后调整螺母17使得离合器Zl啮合，丝杠2的移动也推动后调整器组成一同向左移动，直到限位挡圈15与后调整齿座14的间隙消除。作用行程的返回行程结束。[0060]在此过程中，第一齿形离合器Zl和第二齿形离合器Z2始终啮合，没有零件绕丝杠 2旋转运动。此过程结束后止挡16与限位挡圈15之间的作用行程重新建立。[0061]2. 5前调整螺母磨耗补偿[0062]当作用行程返回结束后，后调整齿座14与限位挡圈15贴靠，不能继续向左移动。 第一齿形离合器Zl在后调整弹簧13的作用下保持闭合，因此限制了丝杠2的左移。但此时复原弹簧5给轴承托架12 —个向左的力，带动前调整套9推动前调整齿座6向左移动。 丝杠2的左移被限制，初始状态第二齿形离合器Z2闭合，因此前调整螺母4被迫与前调整齿座6脱离，第二齿形离合器Z2在一瞬间打开。打开后由于前调整弹簧3的推动，前调整螺母4立刻绕丝杠2转动并向左移动直到再次与前调整齿座6啮合。如此过程往复，直到复原弹簧5将作用返回行程末产生的磨耗间隙消除，复原弹簧5的力与限位挡圈15通过后调整螺母17给前调整套9的力互相平衡。磨耗补偿作用结束，活塞7复位。[0063]在有磨耗制动缓解工况下，缓解后比制动前伸长了磨耗行程，起到了自动磨耗补偿的作用。[0064]图2示出了本实用新型的制动缸的外形，该制动缸结构紧凑，外形尺寸小巧。图3是带有停放功能的制动夹钳单元外形。该制动缸可扩展能力强，可以方便地通过增加停放制动缸实现停放制动的功能。[0066]图4图5是一种该制动缸四点吊挂组成的制动夹钳单元的形式。采取四点吊装， 通过吊架支撑座前端与闸片托的连接，实现了三点吊挂和四点吊挂的结合，综合了二者的优点。吊架支撑座10上平面分布着四个安装孔，其前端通过销子与吊杆连接，吊杆可绕销子轴线转动。吊杆下端通过轴和闸片托13连接，二者可以相对转动。吊架11通过螺栓和吊架支撑座连接。并通过销子将杠杆安装在吊架上。杠杆一端用制动缸固定螺栓8连接制动缸，另一端通过闸瓦托销轴和闸片托连接，并可以和闸片托发生相对转动。杠杆和吊杆共同约束了闸片托，确定了闸片托的位置。紧凑型制动缸由于体积小，因此运用在这种结构时可以有效缩小夹钳单元体积。[0067]图6是该紧凑式制动缸应用在四点吊挂夹钳上的另一种形式。较之现有设计，它体积小，质量轻，接口灵活。在吊座上分布着四个安装孔用于夹钳单元的安装。吊架通过销子穿过吊座固定，并可以和吊座相对转动，以适应夹钳和制动盘在相对运动时发生偏转。杠杆通过轴和吊架连接，用以传递制动力，其一端连接紧凑式制动缸，另一端和闸片托通过销轴连接。[0068]图7和图8是紧凑式制动缸和三点吊挂夹钳单元组合的一种应用形式。该种夹钳吊架和两个吊杆确定了安装夹钳的三个位置。紧凑式制动缸也可以运用在此类夹钳单元。[0069]从图4到图8展示了此类新型紧凑式夹钳单元灵活的接口和安装形式。从而可以适用于不同的场合，具有极好的适 用性。[0070]另外，本领域技术人员可以理解，本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸还可以通过加装停放制动装置扩展为带有停放制动功能的制动缸。
权利要求1.一种用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其包括缸盖和缸体，其特征在于，所述缸体包括 设置在所述缸体顶部的带有楔块的活塞， 设置在所述活塞下部的与所述活塞互相配合的轴承托架， 与所述轴承托架相邻设置的制动盘， 其中，所述活塞与轴承托架之间设有活塞复原弹簧，所述缸体的内壁与轴承托架之间设有复原弹簧。
2.根据权利要求I所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于，所述缸体进一步包括设置在所述缸体中部的丝杠，与该丝杠互相配合的前调整器组成和后调整器组成，与所述前调整器组成相邻设置的引导弹簧，所述引导弹簧与所述轴承托架相邻设置。
3.根据权利要求2所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于，所述前调整器组成包括首尾依次相互连接的前调整弹簧，前调整螺母，前调整齿座以及前调整套，所述前调整螺母与所述丝杠互相配合。
4.根据权利要求2所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于，所述后调整器组成包括后调整弹簧，后调整齿座以及后调整螺母，所述后调整螺母与所述丝杠互相配合。
5.根据权利要求4所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于，所述后调整齿座的尾部连接一止挡，所述缸体的内壁上设有限制所述止挡移动位置的一限位挡圈。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于，所述缸体还包括设置在所述缸体内部的由后调整螺母和后调整齿座构成的第一齿形离合器以及由前调整螺母和前调整齿圈构成的第二齿形离合器，所述后调整螺母与所述后调整弹簧相连，所述前调整螺母与所述前调整弹簧相连。
7.根据权利要求3所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于所述前调整套与所述引导弹簧相邻设置。
8.根据权利要求3所述的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其特征在于所述制动盘设置在所述前调整套与所述轴承托架之间。
专利摘要一种用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸，其包括缸盖和缸体，其中所述缸体包括设置在所述缸体顶部的带有楔形体的活塞，设置在所述活塞下部的与所述活塞互相配合的轴承托架，与所述轴承托架相邻设置的制动盘，所述活塞与轴承托架之间设有活塞复原弹簧，所述缸体的内壁与轴承托架之间设有复原弹簧。本实用新型的用于轨道车辆制动夹钳单元的制动缸结构模块简单，体积、重量显著减少，维修简便，同时还便于扩展应用。
文档编号F16D121/04GK202790244SQ20122045729
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者韩晓辉, 赵春光, 李业明, 赵彦利, 王振 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 北京纵横机电技术开发公司