技术领域
[0001] 本
发明涉及
铁路
机车、客车、货车及城市轨道车辆用
基础制动机构技术领域，特别涉及一种制动缸。
背景技术
[0002] 目前，国内外轨道车辆用制动
夹钳单元均为
单层停放缸结构或带楔
块放大结构的停放制动缸，在上述结构的停放制动缸中：单层带停放制动缸结构中，其停放
力是由一圈小
弹簧力的释放对停放施加制动功能，停放力的输出为弹簧力直推，受停放空间的限制，停放输出力较小。带楔块放大结构中停放制动缸是将停放缸内的弹簧力通过楔块结构将停放力放大，然后进行放大后的停放力输出，虽然带楔块放大结构的停放输出力较大但产品外形结构尺寸也较大，对车辆
转向架空间要求较高。
发明内容
[0003] 为了克服
现有技术的上述
缺陷，本发明
实施例所要解决的技术问题是提供了一种制动缸，其能够在转向架空间较小的基础下有效增加制动缸的停放力，以满足大轴重车辆的停放要求。
[0004] 本发明实施例的具体技术方案是：
[0005] 一种制动缸，所述制动缸包括：
[0006] 壳体机构；部分设置在所述壳体机构中的沿轴线方向延伸的制动螺杆；
[0007] 设置在所述壳体机构内的停放制动
活塞机构，所述停放
制动活塞机构包括第一停放制动活塞和第二停放制动活塞，所述第一停放制动活塞的一侧与所述壳体机构之间设置有第一弹簧，所述第一停放制动活塞的另一侧与所述壳体机构之间形成有第一腔体，所述第二停放制动活塞的一侧与所述壳体之间设置有第二弹簧，所述第二停放制动活塞的另一侧与所述壳体机构之间形成有第二腔体，所述壳体机构上开设有与所述第一腔体、所述第二腔体连通的空气通路，所述第一弹簧和所述第二弹簧沿轴线方向延伸；
[0008] 与所述停放制动活塞机构相
螺纹传动的调整螺杆；
[0009] 传动机构，所述传动机构用于将所述第一弹簧、所述第二弹簧、所述第一腔体和所述第二腔体施加在所述调整螺杆上的力进行控制并传递至所述制动螺杆上。
[0010] 优选地，依次设置的第一壳体、第二壳体、第三壳体；夹设在所述第二壳体和所述第三壳体之间的
支撑筒，所述支撑筒与所述第二停放制动活塞之间设置有所述第二弹簧，所述第二壳体与所述第一停放制动活塞之间设置有所述第一弹簧；所述第一停放制动活塞与所述第一壳体之间形成所述第一腔体，所述第二停放制动活塞与所述第二壳体之间形成所述第二腔体。
[0011] 优选地，所述第一停放制动活塞具有沿轴线延伸的延伸部，所述第二停放制动活塞固定连接在所述延伸部上，所述延伸部上开设有螺纹以使其与所述调整螺杆相螺纹传动。
[0012] 优选地，所述制动缸还包括：设置在所述壳体机构中的制动勾贝，所述制动勾贝的一侧与所述壳体机构之间形成有第三腔体，所述制动勾贝的另一侧与所述壳体机构之间沿轴线方向设置有第三弹簧，当所述第三腔体内充压时，所述制动勾贝能使得所述制动螺杆伸出所述壳体机构。
[0013] 优选地，所述调整螺杆的一端
侧壁上具有
棘轮，所述制动缸还包括：手动快速缓解装置，所述手动快速缓解装置包括能够抵住所述调整螺杆的棘轮以单向
锁定所述调整螺杆的锁紧机构触头。
[0014] 优选地，所述支撑筒上具有第一缺口，所述传动机构包括：与所述制动勾贝相抵的传动套，所述传动套上具有第二缺口；螺纹传动连接在所述制动螺杆上的引导
螺母；设置在所述第一缺口和第二缺口中的
定位块齿座，所述定位块齿座能与所述引导螺母相抵，所述定位块齿座与所述引导螺母之间沿轴线方向设置有第四弹簧。
[0015] 优选地，所述定位块齿座能够在所述第一缺口和所述第二缺口进行滑动。
[0016] 优选地，所述传动机构还包括：螺纹传动连接在所述制动螺杆上的调整螺母；能与所述调整螺杆相抵的调整齿座，所述调整齿座与所述调整螺母之间沿轴线方向设置有第五弹簧；与所述调整螺母相抵的传动件，所述传动件与所述传动套之间沿轴线方向设置有第六弹簧。
[0017] 优选地，所述调整齿座能与所述调整螺杆相抵，所述传动件能与所述引导螺母相抵。
[0018] 优选地，所述引导螺母具有凸起部，所述传动件能抵住所述凸起部的左侧，所述调整齿座能抵住所述凸起部的右侧。
[0019] 本发明的技术方案具有以下显著有益效果：
[0020] 本
申请中的制动缸将第二停放制动活塞固定在第一停放制动活塞上，同时设计两个停放制动活塞处于同一直线上，在第一停放制动活塞和第二停放制动活塞旁分别装入第一弹簧和第二弹簧，制动时第一弹簧和第二弹簧的弹簧力值
叠加在一起，将总的弹簧力传递给传动机构，在停放气压值不变的情况下，该制动缸输出力值是单层停放制动缸输出力的2倍。
[0021] 参照后文的说明和
附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附
权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、
修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
[0022] 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0023] 图1为本发明实施例中制动缸的结构示意图；
[0024] 图2为本发明实施例中制动缸在第一
位置下的部分结构的原理图；
[0025] 图3为本发明实施例中制动缸在第二位置下的部分结构的原理图；
[0026] 图4为本发明实施例中制动缸在第三位置下的部分结构的原理图；
[0027] 图5为本发明实施例中制动缸在第四位置下的部分结构的原理图；
[0028] 图6为本发明实施例中制动缸在第五位置下的部分结构的原理图；
[0029] 图7为本发明实施例中制动缸在第六位置下的部分结构的原理图；
[0030] 以上附图的附图标记：
[0031] 1、壳体机构；11、第一壳体；12、第二壳体；13、第三壳体；14、支撑筒；141、第一缺口；21、第一停放制动活塞；22、第二停放制动活塞；23、第一弹簧；24、第二弹簧；25、第一腔体；26、第二腔体；3、调整螺杆；31、棘轮；4、制动螺杆；51、制动勾贝；52、第三弹簧；53、第三腔体；6、锁紧机构触头；71、传动套；711、第二缺口；72、引导螺母；73、定位块齿座；74、第四弹簧；75、调整螺母；76、调整齿座；77、第五弹簧；78、传动件；79、第六弹簧；8、闸片；9、
制动盘。
具体实施方式
[0032] 结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的
变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“
水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0033] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0034] 为了能够在转向架空间较小的基础下有效增加制动缸的停放力，以满足大轴重车辆的停放要求，在本申请中提出了一种制动缸，图1为本发明实施例中制动缸的结构示意图，如图1所示，制动缸可以包括：壳体机构1；部分设置在壳体机构1中的沿轴线方向延伸的制动螺杆4；设置在壳体机构1内的停放制动活塞机构，停放制动活塞机构包括第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22，第一停放制动活塞21的一侧与壳体机构1之间设置有第一弹簧23，第一停放制动活塞21的另一侧与壳体机构1之间形成有第一腔体25，第二停放制动活塞22的一侧与壳体之间设置有第二弹簧24，第二停放制动活塞22的另一侧与壳体机构1之间形成有第二腔体26，壳体机构1上开设有与第一腔体25、第二腔体26连通的空气通路，第一弹簧23和第二弹簧24沿轴线方向延伸；与停放制动活塞机构相螺纹传动的调整螺杆3；
传动机构，传动机构用于将第一弹簧23、第二弹簧24、第一腔体25和第二腔体26施加在调整螺杆3上的力进行控制并传递至制动螺杆4上。
[0035] 如图1所示，壳体机构1至少可以包括：依次设置的第一壳体11、第二壳体12、第三壳体13；夹设在第二壳体12和第三壳体13之间的支撑筒14。第一壳体11、第二壳体12、第三壳体13之间可以通过
螺栓连接固定在一起。支撑筒14与第二停放制动活塞22之间设置有第二弹簧24，支撑筒14用于抵住第二弹簧24，进而使得第二弹簧24具有受力点。第二壳体12与第一停放制动活塞21之间设置有第一弹簧23，第二壳体12具有向轴线方向延伸的延伸面，从而使得第二壳体12能够抵住第二弹簧24。
[0036] 如图1所示，第一停放制动活塞21与第一壳体11之间形成第一腔体25，第二停放制动活塞22与第二壳体12之间形成第二腔体26。第一腔体25和第二腔体26通过壳体机构1壁面上的空气通路与外部连通，对停放制动活塞机构充气时，第一腔体25和第二腔体26内同时充气，分别压缩第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22同步运动向右运动，第一弹簧23和第二弹簧24在第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22的作用下被压缩。
[0037] 其中，在一种可行的实施方式中，第一停放制动活塞21具有沿轴线延伸的延伸部，第二停放制动活塞22固定连接在延伸部上。通过上述方式使得第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22相连接在一起，两者可以相互带动彼此运动。
[0038] 在制动缸停放制动时，第一弹簧23的弹簧力作用到第一停放制动活塞21上，第二弹簧24的弹簧力的弹簧力作用到第二停放制动活塞22上，由于第一停放制动活塞21与第二停放制动活塞22是固定在一体的，第一弹簧23和第二弹簧24同时释放弹簧力，弹簧力叠加后传递到传动机构上，从而将停放力(弹簧力)输出至制动螺杆4上产生制动作用。制动螺杆4的端部则设置有闸片8，进而通过闸片8对制动盘9进行制动。
[0039] 本申请中的制动缸将第二停放制动活塞22固定在第一停放制动活塞21上，同时设计两个停放制动活塞处于同一直线上，在第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22旁分别装入第一弹簧23和第二弹簧24，制动时第一弹簧23和第二弹簧24的弹簧力值叠加在一起，将总的弹簧力传递给传动机构，在停放气压值不变的情况下，该制动缸输出力值是单层停放制动缸输出力的2倍。
[0040] 如图1所示，延伸部上开设有螺纹以使其与调整螺杆3相螺纹传动，如此，调整螺杆3与停放制动活塞机构之间能够产生相对运动。
[0041] 在一种优选的实施方式中，调整螺杆3的一端侧壁上具有棘轮31，制动缸还包括：手动快速缓解装置，手动快速缓解装置包括能够抵住调整螺杆3的棘轮31以单向锁定调整螺杆3的锁紧机构触头6。当锁紧机构触头6连接有
拉环，同时锁紧机构触头6与壳体机构1之间设置有弹性件。在弹性件的作用下能够使得锁紧机构触头6抵住调整螺杆3的棘轮31，当通过拉环将锁紧机构触头6拉起时，锁紧机构触头6与调整螺杆3的棘轮31相分离。
[0042] 如图1所示，制动缸还可以包括：设置在壳体机构1中的制动勾贝51，制动勾贝51的一侧与壳体机构1之间形成有第三腔体53，第三腔室通过壳体机构1壁面上的空气通路与外部连通，制动勾贝51的另一侧与壳体机构1之间沿轴线方向设置有第三弹簧52，当第三腔体53内充压时，制动勾贝51能使得制动螺杆4伸出壳体机构1。
[0043] 为了能使得制动勾贝51与制动螺杆4产生联动关系，如图1所示，支撑筒14上具有第一缺口141，传动机构包括：与制动勾贝51相抵的传动套71，传动套71上具有第二缺口711；螺纹传动连接在制动螺杆4上的引导螺母72；设置在第一缺口141和第二缺口711中的定位块齿座73。定位块齿座73能与引导螺母72相抵，定位块齿座73与引导螺母72之间沿轴线方向设置有第四弹簧74。通过第四弹簧74能够使得定位块齿座73具有向左端移动的趋势。其中，定位块齿座73能够在第一缺口141和第二缺口711进行滑动。另外，传动机构还可以包括：螺纹传动连接在制动螺杆4上的调整螺母75；能与调整螺杆3相抵的调整齿座76，调整齿座76与调整螺母75之间沿轴线方向设置有第五弹簧77；与调整螺母75相抵的传动件
78，传动件78与传动套71之间沿轴线方向设置有第六弹簧79。其中，传动件78能与引导螺母
72相抵。引导螺母72具有凸起部，传动件78能抵住凸起部的左侧，调整齿座76能抵住凸起部的右侧。
[0044] 本申请实施例中的制动缸的运行过程可以如下：
[0045] 当制动缸处于缓解位置时，图2为本发明实施例中制动缸在第一位置下的部分结构的原理图，如图2所示，缓解时，空气压力P由制动缸的第三腔室排出，在第三弹簧52的反作用下，制动勾贝51向右移动恢复到缓解位，此时，定位块齿座73与传动套71
接触。通过调整螺母75、调整齿座76、传动件78和引导螺母72等使得制动螺杆4带动闸片8离开制动盘9，从而使制动缸处于初始缓解位。
[0046] 当制动缸制动时，图3为本发明实施例中制动缸在第二位置下的部分结构的原理图，如图3所示，空气压力P进入制动缸的第三腔室，克服第三弹簧52的作用力，推动制动勾贝51和传动套71向左移动，使定位块齿座73向左移动距离A，此距离A为闸片8与制动盘9间隙，此时闸片8与制动盘9刚接触，无作用力。在空气压力作用下，制动勾贝51继续向左移动，此时产生作用力，在第三腔室的作用力下，调整螺母75、调整齿座76、传动件78和引导螺母72之间产生了弹性变形E，在该力作用下，压缩第六弹簧79，直至使引导螺母72不能转动。
[0047] 图4为本发明实施例中制动缸在第三位置下的部分结构的原理图，如图4所示，制动时，闸片8磨耗导致间隙增大，引导螺母72转动，调整闸片8磨耗距离。在制动过程中，由于闸片8磨耗f距离，制动盘9松开，使引导螺母72转动，直至引导螺母72齿与定位块齿座73接触并
啮合，使引导螺母72复位，此时，引导螺母72与制动螺杆4之间相对移动f距离，此距离正好为闸片8的磨耗量。
[0048] 图5为本发明实施例中制动缸在第四位置下的部分结构的原理图，如图5所示，当闸片8磨耗以后制动缸再缓解时，空气压力由制动缸的第三腔室排出，制动勾贝51在第三弹簧52的作用下向右移动，制动盘9、制动螺杆4产生的作用力逐渐消除，弹性变形E也随之消除。当继续缓解时，引导螺母72与定位块齿座73同
时移动A距离，并与传动套71接触。由于，制动勾贝51、传动套71向右移动，使调整螺母75、调整齿座76脱开，并使调整螺母75在制动螺杆4上转动，至使调整螺母75与调整齿座76接触并啮合，此时，使制动螺杆4向左伸长了与闸片8磨耗量f相同的距离。此次制动与缓解过程，自动补偿了闸片8磨耗引起的闸片8与制动盘9间隙的增大，使之保持闸片8与制动盘9的正常间隙。
[0049] 该申请中的停放制动活塞机构具有三种位置，即缓解位(制动单元处于缓解或制动位置)、制动位及手动快速缓解位。停放制动活塞机构主要用于机车车辆静止停车。
[0050] 当停放制动活塞机构处于缓解位时，机车车辆可以正常运行，也可以施行空气制动。如图5所示，车辆正常运行，不施行制动作用时，制动单元处于缓解状态。如图4所示，机车车辆正常运行，施行制动作用时，制动单元处于制动状态。
[0051] 当停放制动活塞机构处于制动位时，图6为本发明实施例中制动缸在第五位置下的部分结构的原理图，如图6所示，当机车车辆静止停车时，排出第一腔体25和第二腔体26中的总
风压力，在第四弹簧74的作用下，制动勾贝51P、第一停放制动活塞21、第二停放制动活塞22和调整螺杆3向左移动，使调整螺杆3产生输出力。该输出力作用至调整齿座76、制动螺杆4、闸片8及制动盘9等，实现机车车辆静止停车。
[0052] 图7为本发明实施例中制动缸在第六位置下的部分结构的原理图，如图7所示，当停放制动活塞机构处于手动快速缓解位时，停放缸处于制动状态需要手动缓解时，需拉起手动快速缓解装置中的锁紧机构触头6，以使锁紧机构触头6与调整螺杆3的棘轮31相分离，达到制动缸制动作用的彻底缓解。当拉动手动快速缓解装置时，锁紧机构触头6与调整螺杆3的棘轮31脱开，制动勾贝51、第一停放制动活塞21和第二停放制动活塞22在第一弹簧23和第二弹簧24的作用下向左移动，调整螺杆3旋转，并推动制动勾贝51迅速向右移动，使制动单元达到缓解位，通过上述过程完成手动快速缓解功能。
[0053] 由于第一腔体25和第二腔体26是以空气压缩停放第一弹簧23和第二弹簧24的，使停放缸缓解，在车辆行驶过程中，停放制动活塞机构始终为充风缓解状态，当压缩空气排出第一腔体25和第二腔体26后，第一弹簧23和第二弹簧24施放弹簧力，弹簧力传递至调整螺杆3、调整齿座76、传动套71、调整螺母75、传动件78至制动螺杆4，产生停放制动作用。
[0054] 如图1所示，第一停放制动活塞21或第二停放制动活塞22的面积为：S＝(R2-r2)π，假如停放制动活塞机构缓解压力设计值为不大于P，总风缓解压力为F＝S×P，所以总风缓解压力F不小于设计的停放弹簧力值总和F'，故F≥F'。如果车辆轴重和轨道坡度较大时，所需的停放制动活塞机构停放制动力不能满足停放制动要求时，需要加大弹簧输出力。但是如果单独加大弹簧的
钢度系数、簧丝等参数提高弹簧力值F'时，如果满足F≥F'要求，F值也相应变大，停放缸面积S不变，P值需要增大，这样就超出了停放制动活塞机构缓解压力限制，将不满足车辆停放缸缓解压力设计要求。如果在车辆停放缸缓解压力P值不变的情况下，故将停放制动活塞面积S加倍，此时在弹簧力值不变的前提下，可以将弹簧数量加倍安装，停放制动活塞机构输出力也可以实现加倍输出，通过上述方法可以满足车辆停放制动要求。
[0055] 披露的所有文章和参考资料，包括
专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0056] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
