技术领域
[0001] 本
发明属于轨道车辆技术领域，特别涉及一种适用于
铁路货车车辆
制动系统中的驻车制动缸。
背景技术
[0002] 铁道货车车辆制动系统中通常配置是一套制动缸，一套手制动机。制动缸完成
行车制动(常用制动，紧急制动)，手制动机通常是在下列情况下停放时使用：
[0003] 1)车辆在运行过程中，如需在坡道
停留时间较长，为防止制动缸漏泄发生自然缓解失去制动作用，此时需拧紧手制动机。
[0004] 2)坡道停车防止溜车事故，需拧紧手制动机。
[0005] 3)防止车辆被大
风刮走，需拧紧手制动机。
[0006] 拧紧手制动机需要逐辆操作，特别是车辆运行中，几十上百辆车停在坡道上，要完成手制动操作，劳动强度极大，特别是在高寒、高海拔地区(比如藏区)，人行走都困难，一旦需要手制动驻车，几乎不可能。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在车辆发生制动作用后，自动实现驻车制动的驻车制动缸。
[0008] 本发明的技术方案是这样实现的：一种驻车制动缸，包括缸座组成、
活塞组成、缸体组成以及缓解
弹簧，其特征在于：所述缸座组成与驻车机构连接，所述驻车机构与活塞组成的
活塞杆配合而自动实现驻车制动，所述驻车机构包括安装座、
棘轮螺母、棘爪组件以及驻车活塞组件，所述安装座与缸座组成连接，所述活塞杆的外圆为
螺纹，所述活塞杆的螺纹与棘轮螺母
内螺纹啮合，在所述活塞杆上沿其轴向设置有
键槽，所述键槽与安装座上的离合键配合，所述棘爪组件和驻车活塞组件设置在安装座的驻车缸内，在所述安装座内设置有列车管气路，所述列车管气路一端与列车的列车管连通，其另一端与驻车活塞组件靠近活塞杆一侧的腔室连通，所述驻车活塞组件与棘爪组件连接，利用列车管内压
力的变化，通过驻车活塞组件带动棘爪组件移动，使棘爪组件与棘轮螺母
接触或分离，完成驻车时对活塞杆的
锁定与解锁。
[0009] 本发明所述的驻车制动缸，其所述驻车活塞组件包括驻车活塞、驻车限位筒以及蓄能弹簧，所述驻车活塞可移动的设置在驻车缸内，所述驻车活塞与棘爪组件连接，所述驻车限位筒与驻车缸连接，所述蓄能弹簧套接在驻车限位筒外周，所述蓄能弹簧的一端抵靠在驻车限位筒的台阶处，其另一端抵靠在驻车活塞的背部端面。
[0010] 本发明所述的驻车制动缸，其所述棘爪组件包括棘爪和棘爪弹簧，所述驻车活塞的前端部插入并安装在棘爪的安装孔内，所述棘爪弹簧套接在驻车活塞的前端部，所述棘爪弹簧的一端抵靠在驻车活塞的台阶处，其另一端抵靠在棘爪的台阶处，所述棘爪能相对于驻车活塞的前端部轴向滑动，所述棘爪前端由安装座上设置的棘爪安装孔穿过并与棘轮螺母外圆设置的锯齿结构配合形成棘轮机构。
[0011] 本发明所述的驻车制动缸，其在所述驻车活塞的前端部设置有弹性圆销，在所述棘爪的安装孔
侧壁上设置有与弹性圆销对应配合的滑槽，所述滑槽沿驻车活塞轴向延伸形成长条形槽，所述弹性圆销的两端部置于滑槽内且可沿滑槽轴向滑动。
[0012] 本发明所述的驻车制动缸，其所述棘爪的棘爪端部为长扁状，所述安装座上设置的棘爪安装孔为与棘爪端部形状对应配合的方孔，所述棘爪的端部由棘爪安装孔穿过且不能径向转动。
[0013] 本发明所述的驻车制动缸，其所述驻车活塞组件的驻车活塞与手动缓解机构的连接螺钉连接，当所述活塞杆被锁定时，所述棘爪组件的棘爪与棘轮螺母的锯齿结构接触，通过拉动手动缓解机构的
拉环，拉动驻车活塞左移，并带动棘爪离开棘轮螺母，解除对棘轮螺母的锁止。
[0014] 本发明所述的驻车制动缸，其在所述安装座内的活塞杆端部设置有手制动机，所述手制动机包括手制动轮、端盖以及手制动
手柄，所述端盖与安装座连接，所述手制动轮可滑动地套接在活塞杆端部并通过安装座将手制动轮限位安装在安装座内，所述手制动轮端面通过第一推力
轴承与棘轮螺母一侧端面转动连接，所述棘轮螺母另一侧端面通过第二
推力轴承与安装座端面转动连接，在所述棘轮螺母与手制动轮之间设置有
离合器，所述手制动手柄与手制动轮连接，通过扳动手制动手柄带动手制动轮转动并控制离合器与棘轮螺母啮合或分离。
[0015] 本发明所述的驻车制动缸，其在所述棘轮螺母靠近离合器一侧的端面上设置有螺母离合齿，所述离合器靠近棘轮螺母一侧的端面上设置有与螺母离合齿对应配合的离合器离合齿,通过手制动轮带动离合器相对于棘轮螺母前后轴向移动，以控制离合器上离合器离合齿与棘轮螺母上螺母离合齿的啮合或脱开。
[0016] 本发明所述的驻车制动缸，其在所述手制动轮靠近离合器一侧的端部设置有凸起部，在所述离合器上设置有与所述凸起部对应配合的斜槽部，所述斜槽部的两侧斜面分别与凸起部的两侧螺旋面对应配合，当所述凸起部的其中一螺旋面与斜槽部对应的斜面接触时，所述手制动轮带动离合器向棘轮螺母的一侧移动并使离合器与棘轮螺母啮合，当所述凸起部的另一螺旋面与斜槽部对应的另一斜面接触时，所述手制动轮带动离合器向远离棘轮螺母的一侧移动并使离合器与棘轮螺母脱开。
[0017] 本发明所述的驻车制动缸，其在所述棘轮螺母两侧端面分别设置有供对应推力轴承
钢珠运行的沟槽，在所述手制动轮上设置有沿径向凸起的凸台部，在所述凸台部的台阶面上设置有第三推力轴承，在所述第三推力轴承的另一侧设置有弹性件，所述端盖与安装座
螺纹连接，并将弹性件压紧在第三推力轴承上，在所述手制动轮的外圆上套设有
扭簧，所述扭簧的一端抵靠在安装座的扭簧限位挡其另一端安装在手制动手柄的扭簧安装孔中。
[0018] 本发明在车辆发生制动作用后，利用列车管压力下降作为
信号，通过一套锁紧机构将活塞杆锁定，使制动缸活塞不能回退，从而确保制动力一直保持，甚至在制动缸压力空气漏泄为零的情况下，制动力依然能一直保持，并且制动力保持是自动的。当需要缓解时，列车管充气，锁紧机构解锁，保持力消失，制动缸缓解。
[0019] 此外，当列车管不能充气时(比如无
机车等)，也可通过拉动手动缓解机构的手环，使锁紧机构解锁，实现制动缸缓解；而且也可以通过转动手制动机构的手制动手柄，带动活塞杆向制动方向伸出，实现手制动作用，然后仍然可以手动缓解，反复手动制动、缓解。
附图说明
[0020] 图1是本发明结构示意图。
[0021] 图2是本发明的主视图。
[0022] 图3是图2中A-A剖视图。
[0023] 图4是本发明中活塞组成的结构示意图。
[0024] 图5是图3中B-B剖视图。
[0025] 图6是图5中驻车缸内部结构的放大图。
[0026] 图7是本发明中棘爪组件的主视图。
[0027] 图8是图7中C-C剖视图。
[0028] 图9是本发明中棘爪与棘轮螺母配合的结构示意图。
[0029] 图10是图2中D-D剖视图。
[0030] 图11是本发明中手制动机离合部分的拆装结构示意图。
[0031] 图12是本发明中手制动手柄顺
时针(从右往左看)转动时离合器受力示意图。
[0032] 图13是本发明中手制动手柄释放时离合器受力示意图。
[0033] 图14是本发明常用制动、缓解时驻车机构的结构示意图。
[0034] 图15是本发明紧急制动、缓解时驻车机构的结构示意图。
[0035] 图16是本发明中手制动机的结构示意图。
[0036] 图17是手制动机在释放手柄时离合器离开棘轮螺母的示意图。
[0037] 图中标记：1为缓解弹簧，100为缸座组成，200为活塞组成，201为活塞杆，201a为键槽，300为缸体组成，400为驻车机构，401为安装座，401a为
法兰接头，401b为扭簧限位挡，401c为手柄限位挡，401d为驻车缸，401e为防尘罩座，401f为列车管气路，401g为腔室，401h为棘爪安装孔，401m为离合键，402为棘轮螺母，402a为螺母离合齿，402b为锯齿结构，413为离合器，413a为离合器离合齿，413b、413c为斜面，414为第一推力轴承，415为手制动轮，
415b、415c为螺旋面，416为第三推力轴承，417为弹性件，418为端盖，419为孔用挡圈，420为扭簧，421为手制动手柄，422为键，421a为扭簧安装孔，423为轴用挡圈，424为
过滤器，432为棘爪，432a为棘爪端部，433为弹性圆销，434为棘爪弹簧，435为第二
密封圈，436为驻车活塞，437为蓄能弹簧，438为驻车限位筒，439为第一密封圈，450为手动缓解机构，451为连接螺钉，452为拉环。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040] 实施例1：
[0041] 如图1至6所示，一种驻车制动缸，包括缸座组成100、活塞组成200、缸体组成300以及缓解弹簧1，所述缸座组成100与缸体组成300与现有的制动缸相同，所述缓解弹簧1采用
锥形弹簧,以节省安装空间，所述缸座组成100与驻车机构400连接，所述驻车机构400与活塞组成200的活塞杆201配合而自动实现驻车制动，所述驻车机构400包括安装座401、棘轮螺母402、棘爪组件以及驻车活塞组件，所述安装座401与缸体组成300的开口端抵靠并与缸座组成100通过
螺栓连接，在所述安装座401上设置有防尘罩座401e，其内安装有过滤器424，用于防止灰尘进入缸体内，所述活塞杆201的外圆为多头梯形螺纹，由于其螺旋升
角大于其摩擦角，属于非自锁螺纹，所述活塞杆201的螺纹与棘轮螺母402内螺纹啮合，在所述活塞杆201上沿其轴向设置有键槽201a，所述键槽201a的宽度与径向深度与安装座401上的离合键401m匹配，以防止活塞杆转动，这样，活塞杆的伸出及缩回均为直线运动，且不能转动，所述棘爪组件和驻车活塞组件设置在安装座401的驻车缸401d内，在所述安装座401内设置有列车管气路401f，所述列车管气路401f一端通过安装座401上的法兰接头401a与列车的列车管连通，其另一端与驻车活塞组件靠近活塞杆201一侧的腔室401g连通，列车管内的压力空气通过列车管气路401f引入驻车活塞436右边的腔室401g，所述安装座上设有第一密封圈439，且与驻车活塞436外周设置的第二密封圈435共同密封腔室401g，所述第二密封圈
435安装在驻车活塞436的外圆沟槽中，所述驻车活塞组件与棘爪组件连接，利用列车管内压力的变化，通过驻车活塞组件带动棘爪组件移动，使棘爪组件与棘轮螺母402接触或分离，完成驻车时对活塞杆201的锁定与解锁。
[0042] 在本实施例中，所述驻车活塞组件包括驻车活塞436、驻车限位筒438以及蓄能弹簧437，所述驻车活塞436可移动的设置在驻车缸401d内，所述驻车活塞436与棘爪组件连接，所述驻车限位筒438与驻车缸401d连接，所述蓄能弹簧437套接在驻车限位筒438外周，所述蓄能弹簧437的一端抵靠在驻车限位筒438的台阶处，其另一端抵靠在驻车活塞436的背部端面。
[0043] 如图6、7和8所示，所述棘爪组件包括棘爪432和棘爪弹簧434，所述驻车活塞436的前端部插入并安装在棘爪432的安装孔内，所述棘爪弹簧434套接在驻车活塞436的前端部，所述棘爪弹簧434的一端抵靠在驻车活塞436的台阶处，其另一端抵靠在棘爪432的台阶处，所述棘爪432能相对于驻车活塞436的前端部轴向滑动，所述棘爪432前端由安装座401上设置的棘爪安装孔401h穿过并与棘轮螺母402外圆设置的锯齿结构402b配合形成棘轮机构，在所述驻车活塞436的前端部设置有弹性圆销433，在所述棘爪432的安装孔侧壁上设置有与弹性圆销433对应配合的滑槽，所述滑槽沿驻车活塞436轴向延伸形成长条形槽，所述弹性圆销433的两端部置于滑槽内且可沿滑槽轴向滑动，所述棘爪432的棘爪端部432a为长扁状，所述安装座401上设置的棘爪安装孔401h为与棘爪端部432a形状对应配合的方孔，所述棘爪432的端部由棘爪安装孔401h穿过且不能径向转动。
[0044] 如图9所示，当列车管压力降低到某值时驻车活塞带动棘爪与棘轮螺母接触，此时棘轮螺母仅能顺时针转动，在转动过程中棘爪沿棘轮螺母径向外移，并压缩棘爪弹簧，当棘爪越过棘轮的最高点后，棘爪在棘爪弹簧的作用下径向内移。
[0045] 驻车制动后，若没有压力空气来平衡蓄能弹簧的作用时进行缓解，可以通过手动缓解机构来手动进行缓解。其中，所述手动缓解机构的结构与在先
申请的“制动停放缸手动缓解机构和铁道车辆制动停放缸装置”的发明
专利(申请号201910461899.X)中手动缓解机构的结构相同。所述驻车活塞组件的驻车活塞436与手动缓解机构450的连接螺钉451连接，当所述活塞杆201被锁定时，所述棘爪组件的棘爪432与棘轮螺母402的锯齿结构402b接触，通过拉动手动缓解机构450的拉环452，拉动驻车活塞436左移，并带动棘爪432离开棘轮螺母402，解除对棘轮螺母402的锁止。
[0046] 实施例2：
[0047] 本实施例是在实施例1的
基础上，为了能够通过人力将活塞组成拉出，向制动方向移动形成制动力，而形成的技术方案，具体为：
[0048] 如图1、2和10所示，在所述安装座401内的活塞杆201端部设置有手制动机，通过手制动机能够通过人力将活塞组成拉出，并向制动方向移动形成制动力，所述手制动机包括手制动轮415、端盖418以及手制动手柄421，所述端盖418与安装座401连接，所述手制动轮415可滑动地套接在活塞杆201端部并通过安装座401将手制动轮415限位安装在安装座401内，所述手制动轮415端面通过第一推力轴承414与棘轮螺母402一侧端面转动连接，所述棘轮螺母402另一侧端面通过第二推力轴承411与安装座401端面转动连接，在所述棘轮螺母
402与手制动轮415之间设置有离合器413，所述手制动手柄421套设在手制动轮415的外圆周上，用键422防止相互转动，为防止手制动手柄轴向外移，在手制动轮415上增设了轴用挡圈423，同时也能防止键422轴向窜出，通过扳动手制动手柄421带动手制动轮415转动并控制离合器413与棘轮螺母402啮合或分离。
[0049] 如图11所示，在所述棘轮螺母402靠近离合器413一侧的端面上设置有螺母离合齿402a，所述离合器413靠近棘轮螺母402一侧的端面上设置有与螺母离合齿402a对应配合的离合器离合齿413a,通过手制动轮415带动离合器413相对于棘轮螺母402前后轴向移动，以控制离合器413上离合器离合齿413a与棘轮螺母402上螺母离合齿402a的啮合或脱开。
[0050] 其中，在所述手制动轮415靠近离合器413一侧的端部设置有凸起部，在所述离合器413上设置有与所述凸起部对应配合的斜槽部，所述斜槽部的两侧斜面413b、413c分别与凸起部的两侧螺旋面415b、415c对应配合，当所述凸起部的螺旋面415b与斜槽部的斜面413b接触时，所述手制动轮415带动离合器413向棘轮螺母402的一侧移动并使离合器413与棘轮螺母402啮合，当所述凸起部的螺旋面415c与斜槽部的斜面413c接触时，所述手制动轮
415带动离合器413向远离棘轮螺母402的一侧移动并使离合器413与棘轮螺母402脱开。
[0051] 如图11所示，手制动轮415通过外圆上的凸起与离合器的斜槽相配合，离合器的斜面413b、413c均为大导程，大螺旋升角的螺旋面，分别与手制动轮的螺旋面415b、415c啮合，参数相同。在需要手制动时，此时列车管中的压力已经降低，不足以克服蓄能簧的作用力，手制动轮在手制动手柄421的转动下顺时针(从右往左看)转动时，手制动轮的螺旋面415b与离合器的斜面413b接触，手制动轮对离合器的作用力垂直于斜面413b，如图12所示，其周向分力Ff促使离合器转动，轴向分力Fn促使离合器左移与棘轮螺母啮合，并带动棘轮顺时针转动，进而带动活塞杆向制动方向伸出，当手制动手柄转动到一定角度后，释放手制动手柄，其在扭簧420的作用下逆时针转动，通过键422将力传递给手制动轮415，手制动轮的螺旋面415c与离合器的斜面413c接触，离合器在周向分力Ff的作用下逆时针转动，如图13所示，在轴向分力Fn的作用下右移与棘轮螺母脱开。即离合器与棘轮螺母脱开的动作与其啮合的动作是相反的，从右往左看，顺时针转动手制动轮是啮合，逆时针转动手制动轮是脱开。
[0052] 在手制动手柄顺时针转动过程中，棘爪逐一跨过棘轮螺母外圆齿的径向高点，当手制动手柄转动一定角度后释放，在扭簧的作用下回位时，棘爪挡住棘轮螺母外周的锯齿结构，防止其逆时针转动。
[0053] 在本实施例中，在所述棘轮螺母402两侧端面分别设置有供对应推力轴承钢珠运行的沟槽，通过该沟槽径向
定位棘轮螺母402，在所述手制动轮415上设置有沿径向凸起的凸台部，在所述凸台部的台阶面上设置有第三推力轴承416，在所述第三推力轴承416的另一侧设置有弹性件417，所述端盖418与安装座401螺纹连接，并将弹性件417压紧在第三推力轴承416上，为防止端盖418退出，安装了孔用挡圈419，所述弹性件417用于消除三个推力轴承与其相接触件间的间隙，防止推力轴承径向位移；在所述手制动轮415的外圆上套设有扭簧420，所述扭簧420的一端抵靠在安装座401的扭簧限位挡401b，其另一端安装在手制动手柄421的扭簧安装孔421a中，所述扭簧420主要是为手制动手柄421提供反方向转动的动力，也可以采用拉簧等方式，在手制动手柄转动一定角度后释放，拉簧能将手制动手柄拉回初始
位置。
[0054] 本发明的工作原理是：
[0055] 1)常用制动
[0056] 如图14所示，当车辆行进过程中需要调速时，通常采用常用制动，也即列车管压力下降不大，此时蓄能弹簧仍然被压缩，棘爪在驻车活塞的作用下离开棘轮螺母外圆齿。棘轮螺母处于非锁止状态，活塞组成在左侧压力空气的作用下右移，由于活塞杆上的键槽被安装座上的凸起键限制不能转动，只能是与活塞杆螺纹啮合的棘轮螺母转动，方向顺时针(从右往左看)，直到制动力达到最大，活塞组成不再伸向制动方向，棘轮螺母停止转动。
[0057] 缓解时，列车管压力上升，活塞组成左侧的压力空气排出，并在缓解弹簧的作用下左移，棘轮螺母在活塞杆的作用下逆时针转动，直到活塞组成回到缸体组成的底部，棘轮螺母停止转动。
[0058] 在上述常用制动、缓解过程中，手制动机构不参与工作，离合器与棘轮螺母脱开。
[0059] 2)紧急制动
[0060] 如图15所示，当遇紧急情况时的紧急制动，或车辆停车后再转紧急制动时，列车管压力降低为零，驻车活塞右移，棘爪与棘轮螺母接触，活塞组成右移向制动方向，棘轮螺母在活塞杆的作用下顺时针(从右往左看)旋转，其结果是活塞伸出，直到制动力达最大。在棘轮螺母转动过程中，棘爪交替滑过棘轮螺母径向高点和低点。在列车管压力空气低于某值时，棘轮螺母仅能顺时针转动；逆时针转动由于棘爪的限制无法进行，棘轮螺母处于锁止状态。棘轮螺母无法逆时针转动，活塞就无法回退(缓解)，即使是活塞左侧的压力空气漏泄，甚至为零，活塞也无法回退，这样列车就可以保持长期驻车而不溜车，这就是驻车制动。
[0061] 当列车需要开动时，列车管充入压力空气，推动驻车活塞左移，棘爪离开棘轮螺母，棘轮螺母处于非锁止状态。活塞组成左侧的压力空气排出，活塞组成在缓解弹簧的作用下左移，棘轮螺母逆时针旋转，直到活塞组成回到初始位置，完成缓解。
[0062] 有时候，比如单个车辆处于驻车状态，即棘轮螺母被棘爪锁止，没有缓解，但又没有与机车相连，列车管无压力空气，驻车活塞不能由压力空气推动左移，棘爪不能离开棘轮螺母。这时，又想让车离开时，可以通过拉动手动缓解机构的拉环，拉动驻车活塞左移，从而带动棘爪离开棘轮螺母，解除对棘轮螺母的锁止，活塞组成在列车基础制动装置弹性
变形及缓解弹簧的作用下左移，棘轮螺母逆时针转动，直到活塞组成回到初始位置，完成缓解。
[0063] 在上述紧急制动、缓解过程中，手制动机构不参与工作，离合器与棘轮螺母脱开。
[0064] 3)手制动
[0065] 当列车管无压力空气，驻车制动起作用，并手动缓解后，列车驻车时无制动力了，通常采用垫枕木或穿铁
鞋等措施防止车辆溜车，而本发明提供了另一种手制动的技术方案。
[0066] 如图16所示，扳动手制动手柄，通过键将力传递给手制动轮，手制动轮将力传递给离合器，形成周向、轴向分力，在其作用下带动离合器周向、轴向移动与棘轮螺母啮合，从而带动棘轮螺母顺时针转动，棘爪滑过棘轮螺母的高低点，同时带动活塞组成向制动方向移动，这时扭簧受扭蓄能。
[0067] 如图17所示，在转动一定角度后，释放手制动手柄，其在扭簧的作用下反转(逆时针)，手制动
轮作用在离合器上的周向、轴向分力带动离合器离开棘轮螺母，并回到初始位置，反复多次，直到制动力满足要求。棘轮螺母被棘爪锁止不动，实现手制动。
[0068] 手制动后，需要缓解，仍然可以拉动手动缓解机构的拉环进行缓解，手制动可以重复多次，即通过手制动手柄可以实现多次制动，实现驻车制动，能通过列车管充入压力空气进行缓解，也可以手动缓解。
[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
