电机械制动缸、制动夹钳单元和轨道车辆的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通制动装置技术领域，具体涉及一种电机械制动缸、制动夹钳单元和轨道车辆。


背景技术：

2.轨道交通制动系统作为轨道交通系统的重要组成部分，它的性能直接影响着列车的性能和安全。电机械制动系统(简称emb)，最早运用在飞机上，之后用在汽车制动系统上，现在开始运用在轨道交通上，相对于传统制动系统，电机械制动系统响应快、系统轻量化、清洁环保、便于实现智能诊断和故障检测。由于轨道交通工具的转向架上需要安装的结构较多，导致制动装置在转向架上的安装空间所限，导致制动装置的整体体积受到限制，制动装置提供的制动力和制动倍率小，导致制动距离较长，使得应用到轨道交通工具上的电机械制动系统的制动效果较差。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的轨道交通工具上的电机械制动系统的制动倍率较小的缺陷，从而提供一种电机械制动缸、制动夹钳单元和轨道车辆。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电机械制动缸，包括：
5.缸本体，为空腔结构；
6.驱动机构，设于缸本体内，驱动机构的输出端设有输出轴，输出轴上一体成型有太阳轮，太阳轮上安装有行星齿轮组件；
7.丝杠螺母，安装在行星齿轮组件上，丝杠螺母上螺纹连接有施力丝杠，施力丝杠的轴线与输出轴的轴线重合，施力丝杠远离行星齿轮组件的一端安装有连接件。
8.可选地，行星齿轮组件包括：保持架，套设在输出轴上；
9.多个内齿轮，转动安装在保持架上，多个内齿轮围绕太阳轮设置，内齿轮与太阳轮啮合配合；
10.外齿轮，套设在多个内齿轮外侧，多个内齿轮均与外齿轮啮合配合。
11.可选地，保持架上设有多个沿输出轴的轴向延伸的安装块，多个安装块分别设于相邻的内齿轮之间的间隙中，丝杠螺母安装在安装块上。
12.可选地，丝杠螺母与安装块固定连接。
13.可选地，保持架与驱动机构之间安装有力传感器。
14.可选地，输出轴上套设安装有轴承，轴承设于保持架与力传感器之间。
15.可选地，输出轴贯穿驱动机构设置，输出轴远离行星齿轮组件的一端安装有失电制动器。
16.本实用新型还提供一种制动夹钳单元，具有本实用新型所述的电机械制动缸。
17.可选地，缸本体上安装有四点吊架。
18.本实用新型还提供一种轨道车辆，具有本实用新型中所述的制动夹钳单元。
19.本实用新型技术方案，具有如下优点：
20.1.本实用新型提供的电机械制动缸，包括：缸本体，为空腔结构；驱动机构，设于缸本体内，驱动机构的输出端设有输出轴，输出轴上一体成型有太阳轮，太阳轮上安装有行星齿轮组件；丝杠螺母，安装在行星齿轮组件上，丝杠螺母上螺纹连接有施力丝杠，施力丝杠的轴线与输出轴的轴线重合，施力丝杠远离行星齿轮组件的一端安装有连接件。
21.在电机械制动缸工作时，驱动机构工作带动输出轴绕轴线转动，通过将驱动机构的输出轴与太阳轮集成为一体结构，能够使驱动机构的旋转力直接通过太阳轮传递到行星齿轮组件上，无需中间转换机构，能够提高制动缸的制动力和制动倍率，减小制动缸的能耗，同时通过省去中间转换机构能够缩小电机械制动缸的整体体积，使得相同体积的制动缸能够提供更大的制动力，进而提升电机械制动缸在轨道交通工具上使用时的制动效果。
22.2.本实用新型提供的电机械制动缸，丝杠螺母与安装块固定连接。丝杠螺母通过安装块与保持架连接成一体结构，进而使丝杠螺母直接与行星齿轮组件连接，使得行星齿轮组件的作用力能够直接传递到丝杠螺母进而直接驱动施力丝杠进行往复运动，省去丝杠螺母与行星齿轮组件之间的中间转换机构，提升制动缸的整体性，从而够提高制动缸的制动力和制动倍率，提升制动效果。
23.3.本实用新型提供的电机械制动缸，保持架与驱动机构之间安装有力传感器。连接件受到的反作用力通过施力丝杠传递到保持架上，通过力传感器对保持架与驱动机构之间的受力进行实时监控，并利用力传感器的实时数据与驱动机构进行配合，使驱动机构的输出力根据力传感器传回的数据进行适时调节，实现制动力的稳定输出。
24.4.本实用新型提供的电机械制动缸，输出轴贯穿驱动机构设置，输出轴远离行星齿轮组件的一端安装有失电制动器。电机械制动缸在实现制动后，在保持制动状态时，失电制动器断电，失电制动器将输出轴锁死，保持输出轴的位置不动，进而保持行星齿轮组件和施力丝杠也保持不动，保持制动缸的输出力恒定不变，实现整个机构的制动保持状态。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
26.图1为本实用新型的实施方式中提供的电机械制动缸的剖视图。
27.图2为本实用新型的实施方式中提供的输出轴的结构示意图。
28.图3为本实用新型的实施方式中提供的输出轴与电机转子配合安装的结构示意图。
29.图4为本实用新型的实施方式中提供的输出轴与行星齿轮组件配合安装的结构示意图。
30.图5为本实用新型的实施方式中提供的行星齿轮组件与丝杠螺母配合连接的结构示意图。
31.图6为本实用新型的实施方式中提供的丝杠螺母与施力丝杠配合连接的结构示意
图。
32.图7为本实用新型的实施方式中提供的制动夹钳单元的结构示意图。
33.附图标记说明：1、缸本体；2、丝杠螺母；3、输出轴；4、电机定子；5、电机转子；6、太阳轮；7、保持架；8、内齿轮；9、外齿轮；10、施力丝杠；11、力传感器；12、轴承；13、失电制动器；14、四点吊架；15、左闸片托组件；16、右闸片托组件；17、连接块。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.实施例1
39.如图1至图6所示，为本实施例提供的一种电机械制动缸，包括：缸本体1、驱动机构和丝杠螺母2。本实施例中驱动机构选用力矩电机。
40.缸本体1为空腔结构，丝杠螺母2和力矩电机均安装在缸本体1的内腔中。力矩电机的输出端设有输出轴3，力矩电机上的电机定子4固定安装在缸本体1的内腔上，电机转子5与输出轴3固定连接，输出轴3上一体成型有太阳轮6，太阳轮6上安装有行星齿轮组件。行星齿轮组件包括：保持架7、三个内齿轮8和一个外齿轮9。保持架7套设在输出轴3上。内齿轮8均通过转轴转动安装在保持架7上，三个内齿轮8均匀围绕太阳轮6在四周，内齿轮8与太阳轮6啮合配合。外齿轮9套设在三个内齿轮8外侧，三个内齿轮8均与外齿轮9啮合配合，外齿轮9通过螺栓固定在壳本体上。力矩电机的输出力通过输出轴3直接传递到太阳轮6上，带动太阳轮6转动，太阳轮6带动三个内齿轮8和保持架7绕太阳轮6转动。
41.丝杠螺母2安装在行星齿轮组件上，丝杠螺母2上螺纹连接有施力丝杠10，施力丝杠10的轴线与输出轴3的轴线重合，施力丝杠10远离行星齿轮组件的一端安装有作为连接件的连接块17。输出轴3靠近施力丝杆10的一端设有容纳腔，施力丝杠10延伸至容纳腔内。保持架7转动带动丝杠螺母2转动进而带动施力丝杠10沿轴线方向运动，将转动转换为施力丝杠10的直线运动。
42.在保持架7上设有三个沿输出轴3的轴向延伸的安装块，三个安装块分别设于相邻的内齿轮8之间的间隙中，丝杠螺母2固定连接在安装块上，为了增强丝杠螺母2与保持架7的连接强度，丝杠螺母2与安装块为一体成型构件。保持架7与力矩电机之间安装有力传感器11，力传感器11和力矩电机通过与控制系统电连接来控制力矩电机进行动作。为了减小输出轴3所受到的摩擦力阻力，在输出轴3上还套设安装有轴承12，轴承12设于保持架7与力传感器11之间。输出轴3贯穿力矩电机设置，输出轴3远离行星齿轮组件的一端安装有失电制动器13。
43.通过将力矩电机的输出轴3与太阳轮6集成为一体结构，能够使力矩电机的旋转力直接通过太阳轮6传递到行星齿轮组件上；丝杠螺母2通过安装块与保持架7连接成一体结构，进而使丝杠螺母2直接与行星齿轮组件连接，使得行星齿轮组件的作用力能够直接传递到丝杠螺母2进而直接驱动施力丝杠10进行往复运动。通过省去输出轴3与太阳轮6以及丝杠螺母2与保持架7之间的转换机构，能够提升制动缸的整体性，结构简单紧凑，可靠性高，对安装空间的要求更小。在缩小制动缸的整体体积的同时制动缸能够提供更大的制动力，在制动缸安装在车轮的制动夹钳组件上进行工作时，能够为制动夹钳提供较大的制动力，进而缩短制动距离，提升制动效果。
44.实施例2
45.如图7所示，本实施例提供一种制动夹钳单元，具有实施例1中所述的电机械制动缸。为了增加制动夹钳单元与车辆转向架之间的连接强度，在缸本体1顶部安装有四点吊架14，四点吊架14用于与车辆的换向架连接，缸本体1沿输出轴3轴向的两端分别安装有左闸片托组件15和右闸片托组件16。
46.在制动夹钳进行夹紧或缓解时，控制系统给出夹紧或缓解指令后，控制力矩电机工作带动输出轴3转动，经过行星齿轮组件增力减速后，将力传递到丝杠螺母2上，丝杠螺母2与施力丝杠10螺纹配合将转动转换为直线运动，带动施力丝杠10沿轴线做直线运动，推动左闸片托组件15和右闸片托组件16移动，实现夹紧或缓解。
47.制动夹钳单元在实现制动或缓解时，由于反作用力作用，左闸片托组件15和右闸片托组件16将反作用力通过连接块传递到施力丝杠10上，然后施力丝杠10将力依次传递至丝杠螺母2、保持架7、轴承12、力传感器11上。控制系统发出某个制动力控制信号时，制动夹钳单元制动夹紧动作，当制动稳定时，反作用力与制动力相等，当反作用力传递至力传感器11时，力传感器11测出当下的制动力，并形成信号反馈到控制系统中，形成闭环控制。当制动力未达到指令要求时，控制系统控制力矩电机加大输出力；当制动力达到指定要求时，控制系统控制力矩电机保持输出力；当制动力超过指定要求时，控制系统控制力矩电机减小输出力。控制系统的闭环控制能够保证电机械制动缸为制动夹钳单元输出稳定的制动力。
48.在状态保持时，制动夹钳单元在实现夹紧后，控制系统发出制动保持指令，失电制动器13断电，失电制动器13锁紧输出轴3，保持输出轴3的位置不动，同时保证行星齿轮组件、丝杠螺母2、施力丝杠10及左闸片托组件15和右闸片托组件16均保持不动，实现整个机构的状态保持，保持制动夹钳单元的制动力不变，实现状态保持功能。
49.实施例3
50.本实施例提供一种轨道车辆，具有实施例2中所述的制动夹钳单元。轨道车辆为高铁、火车、地铁、轻轨等在预设轨道上运行的车辆，通过在轨道车辆上安装制动夹钳单元能
够在制动时制动倍率高，制动能耗小。
51.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。