CN110053592B - 一种舒适型轨道交通车辆制动*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制动器，特别涉及一种舒适型轨道交通车辆制动***，包括制动踏板、制动盘和制动液压缸，制动踏板与制动液压缸的活塞杆连接，制动盘靠近外缘位置设有若干个摩擦片组，摩擦片组包括与制动盘配合的摩擦片，摩擦片沿靠近和远离制动盘的方向运动，汽车的车身上固定有制动活塞缸，制动活塞缸内的制动活塞与摩擦片固定连接，制动活塞缸的液压腔通过压力调节机构与制动液压缸的液压腔密封连通，所述的摩擦片组沿制动盘外缘周向均布，本发明利用电机控制各制动压力控制阀内压缩弹簧的压缩弹力，在每次制动时，控制不同的摩擦片介入或者使各摩擦片介入的次序不同，使各摩擦片均匀摩损，延长了各摩擦片的使用寿命，减少了维护次数和成本。

Description

一种舒适型轨道交通车辆制动***
技术领域
本发明涉及一种制动器，特别涉及一种舒适型轨道交通车辆制动***。
背景技术
现有的轨道交通车辆的制动***一般采用两种制动方式，当车速大于、等于设定值时，比如50km/h，利用再生制动装置将制动能量转化为电能输送给电网，以节约能耗；当车速小于设定值时，再生制动力太小，不足以使车辆停车，因此采用机械制动方式使车辆停稳。机械制动方式即采用制动器，利用制动钳将摩擦片压紧于制动盘上而产生制动摩擦力。
制动片的尺寸既要与制动器相匹配，同时又要与制动所需的最大制动摩擦力相适应。因此，现有轨道交通车辆上的制动摩擦片尺寸一般较大。当司机对车辆进行制动时，通过制动手柄或踏板控制制动***对摩擦力产生一个压紧力，虽然从理论上，制动手柄或踏板可以控制制动摩擦力从零开始逐渐增大，但由于人的控制不够精确以及制动***的操纵机构中存在摩擦力等阻力，其压力需要达到某一下限值、才能驱动制动器对摩擦片产生压紧力。所以实际操作过程中，当司机制动车辆时，其通过制动***产生的制动力不是由零开始逐渐增大的，有可能司机轻微移动手柄或踏板在制动***中产生的制动力仍然超过所需的制动力，使车辆进入制动状态时、产生明显的冲击，影响乘客的舒适性。特别是对于载客量较大的车辆，其制动片的尺寸更大，当车辆进入制动状态时，由于车辆的惯性更大，制动瞬间产生的冲击将更大，对乘客的舒适性影响也更大。
发明内容
为了解决现有技术存在的单片大尺寸制动片制动冲击力大，舒适性差的缺陷，本发明提供一种提高舒适性和摩擦片的使用寿命的舒适型轨道交通车辆制动***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种舒适型轨道交通车辆制动***，包括制动踏板、制动盘和制动液压缸，所述的制动踏板与制动液压缸的活塞杆连接，所述的制动盘靠近外缘位置设有若干个摩擦片组，摩擦片组包括对称设置在制动盘两侧的一对摩擦片，摩擦片组包括与制动盘配合的摩擦片，所述的摩擦片沿靠近和远离制动盘的方向运动，轨道车辆的车身上固定有制动活塞缸，所述的制动活塞缸内的制动活塞与摩擦片固定连接，所述的制动活塞缸的液压腔通过压力调节机构与制动液压缸的液压腔密封连通，所述的摩擦片组沿制动盘外缘周向均布。
进一步的，所述的压力调节机构包括制动压力控制阀，制动压力控制阀与摩擦片组一一对应，所述的制动压力控制阀内滑动设有控制活塞，所述的控制活塞一侧为压力腔，控制活塞另一侧为控制腔，所述的压力腔与制动液压缸的液压腔密封连通，所述的控制腔设有滑块，所述的滑块与控制活塞之间具有弹性元件，所述的滑块上具有驱动其滑动的驱动机构，所述的制动压力控制阀的侧边具有出油口，所述的出油口与制动活塞杆的液压腔密封连通。
进一步的，所述的制动压力控制阀内壁内还设有挡环，所述的控制活塞在弹性元件的作用下顶在挡环上，所述的出油口设置在挡环和滑块之间。弹性元件为压缩弹簧。
进一步的，所述的驱动机构包括电机，电机输出端固定有螺杆，所述的螺杆与滑块螺纹连接。
进一步的，所述的制动活塞缸的有杆腔设有用于摩擦片复位的通气孔，通气孔外接压力气源。
进一步的，所述的车辆底盘上固定有固定块，所述的摩擦片滑动设置在固定块上。
进一步的，所述的固定块上具有导槽，所述的摩擦片具有与导槽相匹配的导向凸块。
进一步的，所述的固定块上还设有用于限制摩擦片复位位置的限位支架。
有益效果:
(1)本发明将现有的摩擦片小型化，由之前的制动盘同侧的单片式摩擦片变为多个接触摩擦面积更小的摩擦片，每组摩擦片由独立的制动活塞、制动压力控制阀来单独控制，当车辆制动时，使各摩擦片依次介入产生制动力，从而减少制动初始阶段的制动力，减少对车辆产生的冲击，提高乘客舒适性。
(2)更多的摩擦片与制动盘表面接触，使制动盘的表面得到充分利用，当制动活塞缸内的峰值油压相同时，所有摩擦片一起工作，能够产生更大的制动力，为车辆提供更大的峰值制动力；如果车辆所需的峰值制动力保持不变，则由于摩擦片数量的增多，各制动活塞缸内所需的峰值油压更小，降低了制动***各处油封的密封强度要求，降低了成本；
(3)制动盘同侧的摩擦片的大小可以不同，当车辆处于制动初段和中段时，由尺寸更小的摩擦片介入，使制动初段和中段制动力变化更平缓，制动冲击更小，当车辆处于制动后段时，所需制动力较大，让更大尺寸的摩擦片介入，实现更快的制动力跃升以及更强的制动力输出。由于车辆停车制动过程中，制动初段和中段使用频率更高，因此既提高制动舒适性，又能保证在车辆需要更大制动力的极端情况下的制动安全性；
(4)利用电机控制各制动压力控制阀内压缩弹簧的压缩弹力，在每次制动时，控制不同的摩擦片介入或者使各摩擦片介入的次序不同，使各摩擦片均匀摩损，延长了各摩擦片的使用寿命，减少了维护次数和成本。
(5)利用电机控制各制动压力控制阀内压缩弹簧的压缩弹力，通过调节各摩擦片介入时的初始压力之差,来改变依次介入的时间间隔，最终调节制动盘上输出的制动力的变化过程，使制动力逐级地、渐进地增大，从而更接近车辆实际制动过程中所需的制动力的变化规律。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的舒适型轨道交通车辆制动***的整体结构图；
图2为图1中D处的局部放大图；
图3为图1中E处的局部放大图；
图4为制动盘、摩擦片组和固定块三维结构图。
图5为固定三维块结构图；
图6为限位支架三维结构图；
图7为制动盘两侧摩擦片的第一视角三维结构图；
图8为制动盘两侧摩擦片的第二视角三维结构图。
其中，1、制动踏板，2、制动液压缸，21、活塞杆，3、制动盘，4、摩擦片，41、导向凸块，5、制动活塞缸，51、制动活塞，52、通气孔，6、制动压力控制阀，61、控制活塞，62、压力腔，63、控制腔，64、出油口，65、挡环，66、滑块，67、压缩弹簧，7、电机，8、螺杆，9、固定块，91、导槽，10、限位支架，11、初级管路，12、次级管路。
具体实施方式
如图1-8所示，一种舒适型轨道交通车辆制动***，包括制动踏板1、制动盘3和制动液压缸2，制动踏板1与制动液压缸2的活塞杆21连接，制动盘3靠近外缘位置设有多个摩擦片组。
每个摩擦片组包括对称设置在制动盘3两侧与制动盘3配合的一对摩擦片4，摩擦片4适于沿垂直于制动盘3两侧摩擦表面的方向运动，轨道车辆的车身上固定设有多个制动活塞缸5，每个摩擦片4的一侧都设有一制动活塞缸5，其内的制动活塞51与摩擦片4接触配合并适于将摩擦片4压紧于制动盘3上，各制动活塞缸5的液压腔依次通过次级管路12、压力调节机构、初级管路11与制动液压缸2的液压腔密封连通。制动活塞缸5的邻近摩擦片4的端壁上设有与外界大气相连通的通气孔52，所述的摩擦片组沿制动盘3外缘周向均布。
压力调节机构包括固定于车辆上的制动压力控制阀6，制动压力控制阀6与摩擦片组一一对应，并适于与该摩擦片组上的两个制动活塞缸5通过次级管路12密封连接来实现对其控制。制动压力控制阀6内壁上固定设有一环形挡块65，如图3所示，挡块65前侧的制动压力控制阀6的内腔为压力腔62，挡块65后侧的制动压力控制阀6的内腔为控制腔63，控制腔63内沿轴向滑动配合有控制活塞61，控制活塞61与控制腔63的内壁滑动密封配合，压力腔62与制动液压缸2的液压腔通过初级管路11密封连通，控制腔63内、位于控制活塞61后侧设有适于沿轴向移动的滑块66，滑块66与控制活塞61之间连接有压缩弹簧67，滑块66上具有驱动其滑动的驱动机构，邻近挡块65的控制腔63侧壁上设有出油口64，出油口64既与控制腔63相通，又与对应的制动活塞缸5的液压腔通过次级管路12密封连通。
驱动机构包括固定设于制动压力控制阀6后端外侧的电机7，电机7输出端固定有螺杆8，螺杆8穿过制动压力控制阀6的端壁与滑块66螺纹连接。具体的，滑块66内具有螺孔，螺孔与螺杆8螺纹连接。
在压缩弹簧67作用下，本发明的控制活塞61初始位置直接抵靠在挡块65上，此时控制活塞61恰好封堵住出油口64。当油液进入压力腔62后、将对控制活塞61产生向后的压力，当该压力足以克服压缩弹簧67的弹力时，控制活塞61向后移动，使压力腔62与出油口64连通，然后油液从出油口64流出。电机7控制转子的正、反转及旋转角度，通过螺杆8及滑块66内的螺孔形成的丝杆机构、来驱动滑块66轴向往复滑动，从而改变压缩弹簧67的压缩量及弹力，也即改变压力腔62内，能够驱动控制活塞61移动、开启出油口64的油液的所需压力。
如图2-8所示，制动盘3的一侧设有多个固定块9，所有固定块9通过限位支架10连接为一个整体，并通过限位支架10与车辆进行固定连接。摩擦片4滑动设置在固定块9及限位支架10的内侧。具体的，各固定块9的内侧壁上具有垂直于制动盘3摩擦表面的导槽91，各摩擦片4的两端侧壁上分别设有一导向凸块41，各导向凸块41分别与对应的导槽91沿垂直于制动盘3摩擦表面的方向滑动配合。
工作原理：
如图4，摩擦片组形成圆环状覆盖整个制动盘3的圆周，更多的摩擦片4与制动盘3表面接触，使制动盘3的表面得到充分利用，当制动活塞缸5内的峰值油压相同时，所有摩擦片4一起工作，能够产生更大的制动力，为车辆提供更大的峰值制动力；如果车辆所需的峰值制动力保持不变，则由于参与制动的摩擦片4数量的增多，各制动活塞缸5内所需的峰值油压更小，降低了制动***各处油封的密封强度要求，降低了成本。
当更多摩擦片4参与时，各摩擦片4的尺寸可以更小；即将现有的摩擦片小型化，由之前的制动盘同侧的单片式摩擦片变为多片式摩擦片。多片式摩擦片中，各个摩擦片的接触摩擦面积均小于现有单片式摩擦片的接触摩擦面积。开始制动时，第1个摩擦片4介入所产生的制动冲击更小；当各摩擦片4依次介入时，制动力的跃升量更小，减小制动冲击；作为一种优选，由于摩擦片4数量更多，摩擦片4的大小可以不同，当车辆处于制动初段和中段时，由尺寸更小的摩擦片介入，使制动初段和中段制动力变化更平缓，制动冲击更小，当车辆处于制动后段时，所需制动力较大，可以让更大尺寸的摩擦片4介入，实现更快的制动力跃升以及更强的制动力输出。由于车辆行驶过程中，制动初段和中段使用频率更高，因此既能够提高制动舒适性，又能保证在车辆需要更大制动力的极端情况下的制动安全性。
当相同尺寸的摩擦片4均布于制动盘表面时，利用电机7控制各制动压力控制阀6内压缩弹簧67的压缩弹力，在每次制动时，控制不同的摩擦片4介入或者使各摩擦片4介入的次序不同，使各摩擦片4均匀摩损，延长了各摩擦片4的使用寿命，减少了维护次数和成本。
作为一种优选，所述各个电机7和控制器(图中未显示)电连接，由控制器以设定的程序控制各个电机7工作。
本发明中，每组摩擦片4由独立的制动活塞51、制动压力控制阀6来单独控制，当车辆制动时，使各摩擦片4依次介入产生制动力，从而减少制动初始阶段的制动力，减少对车辆产生的冲击，提高乘客舒适性。
另外，各制动压力控制阀6可以分别调节对应的摩擦片4介入的初始压力，从而改变各摩擦片4介入的先后次序，也能改变各摩擦片4介入时的压力差,从而改变介入的时间间隔。最终调节制动盘3上输出的制动力的变化过程，使制动力逐级地、渐进地增大，从而更接近车辆实际制动过程中所需的制动力的变化规律。
具体的，各制动压力控制阀6的出油口64分别与对应的制动盘3两侧对称分布的制动活塞缸5通过次级管路连通，当具有一定压力的油进入制动活塞缸5内后，将通过制动活塞51将摩擦片4压紧于制动盘3上，其压紧力取决于制动活塞缸5内的油压，也即取决于此时制动液压缸2内的液压力。由于管路内制动液的不可压缩特性，制动压力的传导速度快，当车辆停稳后，司机松开制动踏板1，初级管路及次级管路内的压力同步、瞬间消失，之后在各压缩弹簧67作用力下，各制动压力控制阀6内控制活塞61复位封闭相应的出油口64，由于压缩弹簧67的回弹存在延迟以及控制活塞61移动时与缸壁存在摩擦力，所以初级管路及次级管路内的压力、在控制活塞61复位之前已经降至零。
此时各个制动活塞51上没有液压力，但各制动活塞51仍保持与摩擦片接触。当摩擦片磨损变薄后，每次制动过程中，在液压力作用下，制动活塞51会驱动摩擦片向制动盘移动，使其保持与制动盘的接触状态，消除摩擦片与制动盘之间的间隙。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:包括制动踏板(1)、制动盘(3)和制动液压缸(2)，所述的制动踏板(1)与制动液压缸(2)的活塞杆(21)连接，所述的制动盘(3)靠近外缘位置设有若干个摩擦片组，摩擦片组包括对称设置在制动盘(3)两侧的一对摩擦片(4)，所述的摩擦片(4)沿靠近和远离制动盘(3)的方向运动，轨道车辆的车身上固定有制动活塞缸(5)，所述的制动活塞缸(5)内的制动活塞(51)与摩擦片(4)固定连接，所述的制动活塞缸(5)的液压腔通过压力调节机构与制动液压缸(2)的液压腔密封连通，所述的摩擦片组沿制动盘(3)外缘周向均布；
所述的压力调节机构包括制动压力控制阀(6)，制动压力控制阀(6)与摩擦片组一一对应，所述的制动压力控制阀(6)内滑动设有控制活塞(61)，所述的控制活塞(61)一侧为压力腔(62)，控制活塞(61)另一侧为控制腔(63)，所述的压力腔(62)与制动液压缸(2)的液压腔密封连通，所述的控制腔(63)设有滑块(66)，所述的滑块(66)与控制活塞(61)之间具有弹性元件，所述的滑块(66)上具有驱动其滑动的驱动机构，所述的制动压力控制阀(6)的侧边具有出油口(64)，所述的出油口(64)与制动活塞缸(5)的无杆腔密封连通。
2.根据权利要求1所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的制动压力控制阀(6)内壁内还设有挡环(65)，所述的控制活塞(61)在弹性元件的作用下顶在挡环(65)上，所述的出油口(64)设置在挡环(65)和滑块(66)之间。
3.根据权利要求1所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的驱动机构包括电机(7)，电机(7)输出端固定有螺杆(8)，所述的螺杆(8)与滑块(66)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的制动活塞缸(5)的有杆腔设有用于摩擦片(4)复位的通气孔(52)，通气孔(52)外接压力气源。
5.根据权利要求1所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的车辆底盘上固定有固定块(9)，所述的摩擦片(4)滑动设置在固定块(9)上。
6.根据权利要求5所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的固定块(9)上具有导槽(91)，所述的摩擦片(4)具有与导槽(91)相匹配的导向凸块(41)。
7.根据权利要求5所述的一种舒适型轨道交通车辆制动***，其特征在于:所述的固定块(9)上还设有用于限制摩擦片(4)复位位置的限位支架(10)。
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