气动制动缸、空气制动装置和调整间隙识别方法与流程

本发明属于车辆制动技术领域，尤其涉及一种气动制动缸、空气制动装置和调整间隙识别方法。

背景技术：

制动缸是轨道机车车辆的重要部件，现有的制动缸多为气动制动缸，一般应用于速度较高的铁路机车、城市轨道车辆等采用盘形制动的轨道机车车辆。气动制动缸是机车车辆空气制动装置中重要的执行部件，通过将空气压力转换成推力，再推动夹钳杠杆等组件使制动闸片与制动盘产生摩擦作用，从而对整个车辆进行制动。

气动制动缸在制动过程中，由于闸片与制动盘的磨耗使制动盘与闸片之间的距离变大，为了不影响制动效果需要对制动距离进行调整，通过调整制动间隙对的缓解进行调整补偿。但现有的制动缸不具备间隙调整识别功能，制动作用产生后，由于制动缸外部的部件夹钳杠杆、连接架等非制动缸部分的弹性变形，会造成制动缸丝杠的在正常伸出之外的“微小伸出”，在每次制动的弹性变形过程中都会造成“额外调整”，在经历多次这样的过程后，所设置的缓解间隙会变小，甚至造成间隙为零，产生“抱死现象”，对行车安全造成影响；同时现有的制动缸活塞密封性能有待提高，长时间行车汽缸内部会存在一定杂质，从而影响导致制动缸制动效果。

技术实现要素：

针对现有技术中制动缸不具备间隙调整识别功能以及制动缸活塞密封性弱的问题，本发明设计了一种气动制动缸、空气制动装置和调整间隙识别方法，实现了在间隙调整过程中对间隙调整的大小进行识别的功能，防止额外调整造成的抱死现象，提高了行车安全性；还在制动缸内部设置活塞导向圈以及导向润滑环，在增强制动缸清洁性的同时提高了整体运行效率。

本发明具体方案为：

一种气动制动缸，包括复位单元和与其相连的制动单元，所述复位单元和所述制动单元之间设有用于调整制动间隙的间隙调整单元，所述间隙调整单元包括第一调整模块、第二调整模块以及调整限位模块，所述调整限位模块设置在所述第一调整模块与所述第二调整模块之间，所述调整限位模块包括限位弹簧以及限位座，所述限位弹簧与所述限位座及所述第一调整模块固定连接以保证一定范围内对制动间隙的大小进行控制。

优选的，所述调整限位模块还包括限位座和限位环，所述复位单元包括活塞套筒以及设于其内部的丝杠，所述限位座一端面与所述活塞套筒接触，另一端面与所述限位环连接以便所述限位环对其进行支撑，所述限位环内表面向外延伸形成键齿部，所述限位环通过所述键齿部卡接于所述丝杠以固定所述限位座。

优选的，所述第二调整模块包括第二调整螺母、第二调整弹簧、第二调整螺母座、第二调整挡块以及导向块；所述第二调整螺母与所述第二调整螺母座之间设置相互啮合的第一锥齿离合副以配合所述调整限位模块进行间隙识别，所述第二调整弹簧压缩设置在所述第二调整螺母座与所述第二调整挡块之间以配合调整；所述导向块通过固定元件与所述第二调整螺母座连接，所述活塞套筒表面设有和所述导向块配合的导向槽，所述导向块可沿导向槽滑动以调节制动间隙的大小。

优选的，所述第一调整模块还包括第一调整螺母、第一调整螺母座、第一调整弹簧以及第一调整挡块；所述第一调整螺母与所述第一调整螺母座之间设置相互啮合的第二锥齿离合副以进行间隙调节，所述第一调整弹簧压缩设置在所述第一调整挡块与所述第一调整螺母之间，所述第一调整挡块与所述活塞套筒之间设有前调防转座；所述前调防转座上设有叉形销以限制第一调整螺母座的转动，所述前调防转座与所述活塞套筒螺纹连接以固定所述第一调整模块。

优选的，所述制动单元包括中间体套筒，所述活塞套筒与所述中间体套筒之间设有间隙限位环，所述间隙限位环与所述中间体套筒之间螺纹连接，所述间隙限位环的与所述导向块之间设有缓解间隙。

优选的，所述制动单元包括设置在外部的制动缸体以及与其配合的推动活塞，所述推动活塞与所述制动缸体之间设置有活塞导向圈以对所述活塞进行导向并对所述制动缸体内壁进行清理。

优选的，所述中间体套筒及所述活塞套筒之间设置有用于润滑的导向润滑环。

一种空气制动装置，包括气动制动缸。

一种调整间隙识别方法，使用气动制动缸，包括以下步骤：1、行驶过程中，制动缸进行制动，制动的间隙不发生调整；2、制动缸制动完毕后进行制动缓解；3、由于闸片与制动盘的磨耗使制动间隙变长，第一调整模块、第二调整模块相互配合调整制动的间隙；4、调整限位模块对调整的间隙进行识别并做出反应；5、经过识别模块调整后，制动缸在新的间隙下进行制动缓解。

优选的，其中步骤4具体包括：当制动力小于限位弹簧的变形应力，不触发调整限位模块，间隙调整正常进行，制动力通过限位弹簧传递到限位弹簧前座、前调整螺母和丝杠输出到闸片；当制动力大于限位弹簧的变形应力，限位弹簧被压缩，限位座压紧限位环，识别圈无法转动并限制后调整螺母转动，后调整螺母与第二调整螺母座之间的第二锥齿离合副分离，后调整螺母相对丝杠不会发生运动，以避免发生抱死。

本发明的有益效果在于：

1、本发明一种气动制动缸、空气制动装置和调整间隙识别方法，通过在第一调整模块与第二调整模块之间设置调整限位模块，实现了在间隙调整过程中对间隙调整的大小进行识别的功能，防止额外调整造成的抱死现象，提高了行车安全性。

2、本发明还在制动缸内部设置活塞导向圈，使推动活塞与制动缸体相对同轴心，提高密封圈与制动缸体配合效果的同时具有清扫制动缸壁的作用，提高了制动缸的密封性能的同时提高了密封缸体内部的清洁。

3、在中间体套筒及活塞套筒之间设置导向润滑环，使制动缸活塞运行效率提高，同时降低维护成本。

附图说明

图1为本发明一种气动制动缸的立体图；

图2为本发明所述气动制动缸的结构示意图；

图3为本发明所述气动制动缸的间隙调整单元结构示意图；

图4为本发明所述气动制动缸的第一调整模块结构示意图；

图5为本发明所述气动制动缸的调整限位模块结构示意图；

图6为本发明所述气动制动缸的第二调整模块结构示意图；

图7为本发明所述气动制动缸的图1中a部分放大图；

图8为本发明所述气动制动缸的图1中b部分放大图；

图9为本发明所述气动制动缸的限位环结构示意图；

图10为本发明一种调整间隙识别方法的流程框图。

以上各图中：

1、复位单元；11、活塞套筒；12、丝杠；13、手动调整螺母；14、鞍形弹簧组；15、前体；2、制动单元；21、中间体套筒；22、制动缸体；23、推动活塞；24、活塞导向圈；25、导向润滑环；26、密封圈；27、制动气室；28、缓解弹簧；29、进气口；3、间隙调整单元；31、第一调整模块；311、第一调整螺母；312、第一调整螺母座；313、第一调整弹簧；314、第一调整挡块；315、第二锥齿离合副；316、前调防转座；317、叉形销；32、第二调整模块；321、第二调整螺母；322、第二调整弹簧；323、第二调整螺母座；324、第二调整挡块；325、导向块；326、第一锥齿离合副；33、调整限位模块；331、限位座；332、限位环；3321、键齿部；333、限位弹簧；4、间隙限位环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明一种气动制动缸，通过在第一调整模块31与第二调整模块32之间设置调整限位模块33，实现了在间隙调整过程中对间隙调整的大小进行识别的功能，防止额外调整造成的抱死现象，提高了行车安全性。

下面通过具体实施例进行详细说明：

请参考图1、图2，间隙可识别的制动缸包括复位单元1和与其相连的制动单元2，丝杠12机构设置在整个制动缸的前部，制动单元2设置在整个制动缸的后部，制动单元2输出制动动力，复位单元1传递制动动力，配合闸片与制动盘对列车进行制动。

请参考图2、图3，复位单元1和制动单元2之间设有用于调整制动间隙的间隙调整单元3，间隙调整单元3包括第一调整模块31、第二调整模块32以及调整限位模块33，调整限位模块33设置在第一调整模块31与第二调整模块32之间以识别间隙调整的大小。

同时，复位单元1和制动单元2整体构成整个制动缸，第一调整模块31、第二调整模块32以及调整限位模块33环绕设置在丝杠12的外侧，第一调整模块31和第二调整模块32相互配合对制动间隙进行调制，调整限位模块33对调整间隙进行识别并做出反应。

请参考图5、图9，调整限位模块33包括限位座331和限位环332，复位单元1包括活塞套筒11以及在其内部设置的丝杠12，限位座331右端面与活塞套筒11接触，左端面下方与限位环332接触，限位环332内侧设有内表面向外延伸形成的键齿部3321，键齿部3321卡接于丝杠12的外表面以固定限位座331，限位环332左侧的距离为识别距离。

进一步的，调整限位模块33还包括限位弹簧333，限位弹簧333压缩设置于限位座331与第一调整模块31之间，以使限位环332与第一调整模块31之间保持一定识别间隙。通过弹簧的弹性支撑作用使第一调整模块31与限位环332之间保持一定的距离。通过在第一调整模块31与第二调整模块32之间设置调整限位模块33，实现了在间隙调整过程中对间隙调整的大小进行识别的功能，防止额外调整造成的抱死现象，提高了行车安全性。

请参考图6，第二调整模块32包括第二调整螺母321、第二调整弹簧322、第二调整螺母座323、第二调整挡块324以及导向块325，第二调整螺母321与第二调整螺母座323之间设置相互啮合的第一锥齿离合副326以配合调整限位模块33进行间隙识别，第二调整弹簧322压缩设置在第二调整螺母座323与第二调整挡块324之间，导向块325通过固定元件与第二调整螺母座323连接，活塞套筒11表面设有和导向块325配合的导向槽，导向块325可沿导向槽滑动以调节制动间隙的大小。具体的，固定元件为高强度螺丝。

请参考图4，第一调整模块31还包括第一调整螺母311、第一调整螺母座312、第一调整弹簧313以及第一调整挡块314，第一调整螺母311与第一调整螺母座312之间设置相互啮合的第二锥齿离合副315以进行间隙调节，第一调整弹簧313压缩设置在第一调整挡块314与第一调整螺母311之间，第一调整挡块314与活塞套筒11之间设有前调防转座316，前调防转座316上设有叉形销317以限制第一调整螺母座312的转动，前调防转座316与活塞套筒11螺纹连接以固定第一调整模块31。

请参考图6，制动单元2包括中间体套筒21，活塞套筒11与中间体套筒21之间设有间隙限位环4，间隙限位环4与中间体套筒21之间螺纹连接，间隙限位环4的一端面与导向块325之间设置一定的缓解间隙。

请参考图8，制动单元2包括设置在外部的制动缸体22以及与其配合的推动活塞23，推动活塞23与制动缸体22之间设置有活塞导向圈24以对活塞进行导向并对制动缸体22内壁进行清理。在制动缸内部设置活塞导向圈24，使推动活塞23与制动缸体22相对同轴心，提高密封圈26与制动缸体22配合效果的同时具有清扫制动缸壁的作用，提高了制动缸的密封性能的同时提高了密封缸体内部的清洁。

请参考图6，中间体套筒21及活塞套筒11之间设置有用于润滑的导向润滑环25，具体的，导向润滑环25材质为聚四氟乙烯。在中间体套筒21及活塞套筒11之间设置导向润滑环25，使制动缸活塞运行效率提高，同时降低维护成本。

本发明还公开了一种空气制动装置，使用上述的气动制动缸。

本发明还公开了一种调整间隙识别方法，使用气动制动缸，请参考图10，包括以下步骤：

s1：行驶过程中，制动缸进行制动，制动的间隙不发生调整。

具体为，通过制动缸体22进气口29向制动气室27充风，制动气室27气压升高，从而使推动活塞23压缩缓解弹簧28并向左移动，活塞套筒11依次推动限位座331、限位弹簧333、第一调整螺母座312、第一调整螺母311以及丝杠12，第二调整模块32在丝杠12的带动下也一同向左移动。制动过程中，当复位单元1受到制动缸外部其它结构一定的外力限制之后，限位弹簧333会继续压缩，直至限位座331、限位环332与第一调整螺母座312之间无间隙，此时活塞推力依次由活塞套筒11、限位座331、限位环332、第一调整螺母座312、第一调整螺母311、丝杠12传递给制动缸外部其它结构。

s2：制动缸制动完毕后进行制动缓解。

具体为，制动气室27的压力空气通过制动缸体22的进气口29排出，缓解弹簧28复位伸长，使推动活塞23向右移动，活塞套筒11带动前调防转座316、第一调整挡块314、第一调整螺母311以及丝杠12向右移动并复位，直至推动活塞23的右端面与制动缸体22接触。

s3：由于闸片与制动盘的磨耗使制动间隙变长，第一调整模块31、第二调整模块32相互配合调整制动的间隙。

具体为，通过制动缸体22的进气口29向制动气室27充风，制动气室27气压升高，推动活塞23压缩缓解弹簧28向左移动，活塞套筒11依此推动限位座331、限位弹簧333、第一调整螺母座312、第一调整螺母311以及丝杠12。当导向块325与限位环接触时，丝杠12仍需移动，第二调整螺母321在丝杠12的带动下继续左移，导向块325的移动被限位环所限制，此时第二调整弹簧322被压缩，第二调整螺母321与第二调整螺母座323之间的第一锥齿离合副326脱开，第二调整螺母321相对丝杠12旋转，丝杠12相对第二调整螺母321向左伸出。当复位单元1受到制动缸外部其它结构的外力限制之后，限位弹簧333会继续压缩，直至限位座331、限位环332与第一调整螺母座312之间无间隙，此时第二调整螺母321与第二调整螺母座323之间的第一锥齿离合副326重新啮合。推动活塞23的推力依此由活塞套筒11、限位座331、限位环332、第一调整螺母座312、第一调整螺母311以及丝杠12传递给制动缸外部其它结构。

s4：调整限位模块33对调整的间隙进行识别并做出反应。

具体为，当制动力小于限位弹簧333的变形应力，不触发调整限位模块33，间隙调整正常进行，制动力通过限位弹簧333传递到限位弹簧333前座、前调整螺母和丝杠12输出到闸片；当制动力大于限位弹簧333的变形应力，限位弹簧333被压缩，限位座331压紧限位环332，识别圈无法转动并限制后调整螺母转动，后调整螺母与第二调整螺母座323之间的第二锥齿离合副315分离，后调整螺母相对丝杠12不会发生运动，以避免发生抱死。

s5：经过识别模块调整后，制动缸在新的间隙下进行制动缓解。

具体为，制动气室27的压缩空气通过制动缸体22的进气口29排出，缓解弹簧28复位伸长使推动活塞23向右移动，活塞套筒11带动前调防转座316、第一调整挡块314、第一调整螺母311、丝杠12向右移动并复位，第二调整模块32在丝杠12的带动下也一同向右移动，当第一调整挡块314被中间体套筒21上的导向槽端面限位时，丝杠12的复位终止，而第一调整螺母311依然在活塞套筒11的带动下继续右移；此时第一调整弹簧313会被压缩，使第一调整螺母311与第一调整螺母座312之间的第二锥齿离合副315脱开，第一调整螺母311相对丝杠12旋转，直至推动活塞23与制动缸体22的右端面接触，第一调整螺母311与第一调整螺母座312之间的第二锥齿离合副315重新啮合。

在另外的实施例中，可以通过手动的方式调节间隙，请参考图7，转动手动调整螺母13，鞍形弹簧组14从而受到压缩，前体15与丝杠12之间相互分离，丝杠12相对制动缸体22产生转动，从而使复位单元1相对制动缸体22伸出或缩回，实现手动调整制动间隙长度的伸长或缩短。

通过以上设计，在第一调整模块31与第二调整模块32之间设置调整限位模块33，实现了在间隙调整过程中对间隙调整的大小进行识别的功能，防止额外调整造成的抱死现象，提高了行车安全性；在制动缸内部设置活塞导向圈24，使推动活塞23与制动缸体22相对同轴心，提高密封圈26与制动缸体22配合效果的同时具有清扫制动缸壁的作用，提高了制动缸的密封性能的同时提高了密封缸体内部的清洁；在中间体套筒21及活塞套筒11之间设置导向润滑环25，使制动缸活塞运行效率提高，同时降低维护成本。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。