CN111457040B - 紧凑型制动钳单元的磨损调节器和紧凑型制动钳单元 - Google Patents

紧凑型制动钳单元的磨损调节器和紧凑型制动钳单元 Download PDF

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Abstract

本发明的特别是用于轨道车辆的、紧凑型制动钳单元(1)的磨损调节器(7)包括调节器壳体(8)、调节器轭(9)、具有丝杠和能旋拧在丝杠上的压力螺母(28)的螺旋传动装置。磨损调节器(7)设计为气动的磨损调节器(7)并且具有磨损调节器(7)的调节缸(25)的控制装置(130)，该控制装置(130)包括阀装置(13)。本发明还涉及一种特别是用于轨道车辆的、气动盘式制动器的紧凑型制动钳单元(1)，其包括两个制动钳杆(2，2')、制动缸(5a)、制动衬片(3、3')和磨损调节器(7)，该紧凑型制动钳单元配备气动的磨损调节器(7)。

Description

紧凑型制动钳单元的磨损调节器和紧凑型制动钳单元
技术领域
本发明涉及一种紧凑型制动钳单元的磨损调节器。本发明还涉及一种具有这种磨损调节器的紧凑型制动钳单元。
背景技术
在所谓的紧凑型制动钳单元中，通过在制动钳中的磨损调节器的延长自动地补偿制动衬片和制动盘的磨损，该磨损调节器也被称为推杆调节器。
在制动器施加制动时，磨损调节器必须承受作用到制动钳杆上的支撑力，该支撑力作为作用到制动衬片上的制动施加力的反作用力产生。
磨损调节器的操控机构和磨损调节器本身必须设计成，使得气隙(也称为衬片间隙)独立于衬片和制动盘的磨损状况地进行调节。由于轴横向移位引起的制动钳横向偏转应当不导致非期望的调整。
EP0699846B1描述了一种用于车辆、特别是轨道车辆的制动拉杆***，该制动拉杆***具有杆状的自动磨损调节器，该磨损调节器的长度可以通过螺旋传动装置来改变。该螺旋传动装置包含一个丝杠螺母机构，该丝杠螺母机构具有一个丝杠和一个可以旋拧在丝杠上的螺母作为螺旋部件。因为调节器的操控仅具有有限的操纵路径，因此螺纹设计成具有较大的螺距。因此，该螺纹不是自锁的。丝杠在轴向力的作用下通过预紧的端部齿部(棘轮联接器)被抗旋转地固定在磨损调节器的轭中。经由六角形体，丝杠可以从外部手动地在无负载状态下旋转。这种手动旋转为了制动衬片更换在缩短方向上实现，而为了随后粗略调整衬片间隙(即气隙)在延长方向上实现。
螺母可旋转地安装在与调节器壳体拧接的管上。螺母可以使用带有单向离合器的调节套筒沿延长方向旋转。调节套筒具有外齿部，调节套筒可以通过该外齿部借助于合适的驱动部件被驱动。螺母在缩短方向上的旋转通过在螺母和壳体管之间的蛇形弹簧单向离合器被阻止。
EP2531741B1涉及一种磨损调节器，其具有与上述相同的工作原理，但是具有不同的布置。用于轨道车辆的盘式制动器的制动钳的磨损调节器包括丝杠螺母机构，该丝杠螺母机构具有一个丝杠和一个可以旋拧在丝杠上的螺母作为螺旋部件，其中一个螺旋部件和用于沿磨损调节的方向旋转驱动该螺旋部件的调节元件可旋转地安装在第一磨损调节器壳体中并且另外一个螺旋部件抗旋转地安装在第二磨损调节器壳体中，并且该磨损调节器包括在该可旋转的螺旋部件的逆着磨损调节方向的旋转方向上锁止的且在相反的方向上自由运行的蛇形弹簧单向离合器，通过该蛇形弹簧单向离合器可旋转的螺旋部件能够与一个抗旋转的部件连接，该抗旋转的部件直接通过第一磨损调节器壳体形成。蛇形弹簧单向离合器的蛇形弹簧一方面与径向外部的、形成第一磨损调节器壳体的外表面的作用面并且另一方面与该可旋转的螺旋部件的或与其一起旋转的元件的径向外部的作用面摩擦锁合地相互作用，其中，第一磨损调节器壳体的作用面构成在与第一磨损调节器壳体成一体的管形突出部上。
EP0732247B1描述了一种特别是设置用于具有可横向移位的轮对的轨道车辆的盘式制动器，该盘式制动器具有制动钳，该制动钳的制动钳杆一方面联接在制动蹄上，另一方面联接在将其相连的带有集成的磨损调节器的杆上，并且在中央联接在制动力马达或保持制动力马达的制动器壳体上。磨损调节器具有操纵杆，该操纵杆可以借助于用于操纵磨损调节器的控制杆旋转。根据制动力马达的行程可移动的控制杆的端侧联接部位以其联接轴线至少近似位于一个制动钳杆的联接部位的远离制动蹄的旋转轴线上。通过联接部位的该位置，在轮对的制动盘横向移位时与盘式制动器的释放或操纵状态无关地避免了磨损调节器的操纵。
已知的磨损调节器的工作原理导致在制动过程期间较小的调节行程。这足以可靠地补偿制动过程中发生的磨损。然而不利的是，明显过大的衬片间隙(例如在更换制动衬片之后)必须手动预调整，以便制动器从一开始就处于运行就绪状态。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的磨损调节器，利用该磨损调节器也能够以足够的调节精度快速调节明显过大的衬片间隙(其例如可能在衬片更换之后出现)，并且该磨损调节器在购置和维护方面是便宜的。
该任务通过本发明的一种特别是用于轨道车辆的紧凑型制动钳单元的磨损调节器解决，其包括：调节器壳体；调节器轭；具有丝杠和能旋拧在丝杠上的压力螺母的螺旋传动装置，磨损调节器设计为气动的磨损调节器并且具有磨损调节器的调节缸的控制装置，该控制装置包括阀装置，所述阀装置包括用于压力介质的进气阀并且包括受控的排气阀，所述进气阀和所述受控的排气阀能够被加载所述压力介质，所述压力介质的压力形成用于所述受控的排气阀的控制压力。
另一个任务是提供一种改进的紧凑型制动钳单元。
所述另一个任务通过一种特别是用于轨道车辆的气动盘式制动器的紧凑型制动钳单元解决，其包括两个制动钳杆、制动缸、制动衬片和磨损调节器，该磨损调节器包括：调节器壳体；调节器轭；具有丝杠和能旋拧在丝杠上的压力螺母的螺旋传动装置，磨损调节器设计为气动的磨损调节器并且具有磨损调节器的调节缸的控制装置，该控制装置具有阀装置，该阀装置具有用于压力介质的进气阀和受控的排气阀，磨损调节器根据本发明所述的技术方案构成。
一个发明构思在于，代替通过制动缸的活塞行程和机械传动装置来操纵磨损调节器，直接通过制动压力以受控的方式驱动磨损调节器。
根据本发明的特别是用于轨道车辆的、紧凑型制动钳单元的磨损调节器包括调节器壳体、调节器轭、具有丝杠和能旋拧在丝杠上的压力螺母的螺旋传动装置。磨损调节器设计为气动的磨损调节器并且具有磨损调节器的调节缸的控制装置，该控制装置包括阀装置。
控制装置有利地确保，在气动的磨损调节器中，当松开制动器时，维持足以补偿可能的磨损的压力。
根据本发明的特别是用于轨道车辆的、气动盘式制动器的紧凑型制动钳单元包括两个制动钳杆、制动缸、制动衬片和磨损调节器。磨损调节器设计为具有控制装置的气动的磨损调节器，该控制装置具有阀装置，该阀装置具有进气阀和受控的排气阀，该进气阀和排气阀利用制动缸的压力介质来控制调节缸以驱动磨损调节器。
制动钳单元的制动缸的制动压力有利地用作压力介质，由此不需要附加的驱动器连同控制器。
阀装置包括用于压力介质、优选压缩空气的进气阀和受控的排气阀。分成两个阀可实现简单的控制。
所述进气阀和所述受控的排气阀能够被加载所述压力介质，所述压力介质的压力形成用于所述受控的排气阀的控制压力。有利地不必影响控制介质，因为控制压力的改变与用于制动器的制动施加和松开的制动器控制装置的待配设的制动钳单元相配合地实现。
一种实施形式规定，所述进气阀设计为止回阀并且具有阀保持器、阀元件和阀弹簧，所述阀保持器具有用于压力介质的调节器接口。这导致简单的紧凑的结构。
进气阀以有利地节省空间的方式设置在用于压力介质的调节器接口与调节缸的调节器压力腔之间。
为了用于制动钳单元的磨损调节器的一种有利地适配的结构方式，可以设置与调节器压力腔连通的压力腔，该压力腔与进气阀连通。
在进一步的实施例中，所述调节器接口与通道连通，所述通道纵向延伸穿过所述进气阀的整个阀保持器，所述通道与阀保持器的环绕凹槽连通并且通入进气阀的阀座中。因此，阀保持器有利地具有多种功能，即用于保持阀、连接压力管路、用于将压力介质引导至阀以及用于分支出用于受控的排气阀的控制管路。
更进一步的实施例规定，排气阀包括具有通道和环绕凹槽的阀保持器、膜元件、阀弹簧和喷嘴主体。这导致有利地紧凑的、受控的阀。
此外有利的是，所述排气阀的阀保持器的通道和环绕凹槽彼此连通并且与所述膜元件相互作用，通道和环绕凹槽形成所述受控的排气阀的控制输入端。因此，该阀保持器也有利地具有多种功能，即保持阀、连接用于受控的排气阀的控制管路。
在进一步的实施例中，所述排气阀的阀保持器的环绕凹槽作为所述排气阀的控制输入端与阀保持器的环绕凹槽和通道连通。这可以例如借助于连接管路实施，其或者可以单独连接，或者也可以成型在这两个阀保持器之间的共同的紧凑的壳体中。
在更进一步的实施例中，所述膜元件包括环绕的外边缘、弹性地与该外边缘连接的中央的膜部段、作用在所述中央的膜部段上的保持器和在中央设置在保持器中的阀元件，膜元件的保持器和阀元件设置在阀腔中，该保持器和阀元件基于弹性的膜部段在阀腔中是可轴向移动的。因此可以为受控的排气阀的控制部分提供了节省空间且紧凑的结构。阀保持器和膜元件可以一起例如设置在壳体的孔中。
通过膜元件沿轴向通过所述阀弹簧被朝向阀保持器预紧，可以以有利的简单方式将膜元件复位移动到排气阀的打开位置中。
对于节省空间的结构特别有利的是：当排气阀打开时，所述阀腔通过所述喷嘴主体和排气通道与所述压力腔连通并且经由排气孔与大气连通，其中，当排气阀关闭时，压力腔与阀腔以及因此与大气的连通被禁止。一种进一步的实施形式规定，所述喷嘴主体***所述排气通道中并且具有与所述压力腔连通的喷嘴通道以及具有喷嘴孔，膜元件的密封元件与喷嘴主体的喷嘴孔相互作用成，使得当排气阀关闭时，喷嘴孔被膜元件的密封元件封闭，并且当排气阀打开时，喷嘴孔与阀腔连通。在此特别有利的是，可以影响通过喷嘴主体和喷嘴孔的排气流。这使得可以实现可预先规定的排气持续时间。
另一个优点是，受控阀可借助于受控的膜元件如此实施，使得磨损调节器的调节缸的压力腔中的压力变化过程相对于待配设的制动钳单元的制动缸中的压力变化过程在时间上错开地实现。仅当制动缸中的压力下降到下极限值以下时，调节缸的压力腔才完全相对于大气排气。排气时间也可以受喷嘴主体影响。
为了有利地节省空间且紧凑的结构，阀装置可以布置在调节器壳体的阀部段中。
替代地，所述阀装置可以作为单独的组件在所述调节器壳体的外部设置在调节器压力管路中。这例如有利于简单的维护。
有利的是，所述调节缸能够与制动钳单元的制动缸被加载相同的压力介质，磨损调节器待配设给该制动钳单元，因为这样可以减少供应管路的安装工作。
在另一个实施例中，磨损调节器还设计有回程限制器，其优点在于，磨损调节器具有作为所谓的“跃变调节器”的功能。
在紧凑型制动钳单元的一个特别优选的实施方式中，其配备有上述的磨损调节器。
附图说明
下面参考附图描述本发明的实施例。其中：
图1是根据本发明的紧凑型制动钳单元的一个实施例的示意性俯视图，其具有根据本发明的磨损调节器；
图2是根据图1的实施例的局部剖视图；
图3是根据图1的实施例的侧视图；
图4是根据图3的实施例在视角A方向上的视图；
图5是根据本发明的磨损调节器的示意性透视图；
图6是根据图5的根据本发明的磨损调节器的示意性纵向剖视图；
图7是根据本发明的磨损调节器在图6的视角U的方向上的局部剖视图；并且
图8-10是根据图7的局部VIII、IX和X的阀装置处于不同状态的放大剖视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的紧凑型制动钳单元1的一个实施例的示意性俯视图，该紧凑型制动钳单元具有根据本发明的磨损调节器7。图2示出根据图1的实施例的局部剖视图。图3示出根据图1的实施例的侧视图，并且图4示出根据图3的实施例的沿视角A的方向的视图。
紧凑型制动钳单元1形成用于轨道车辆的具有制动衬片3、3'和制动盘4的盘式制动器，并且包括两个双壁地构成的制动钳杆2、2'。双壁的制动钳杆2、2'相应地在两个水平面内分别具有两个在杆枢转轴6、6'中彼此连接的杆部段2a、2b。这些杆部段又通过竖直的连接器2e、2'e彼此连接(见图3和4)。
每个杆部段2a、2'a；2b、2'b分别都具有一个自由杆端2c、2'c；2d、2'd。因此，第一杆端2c、2'c分别与相应的制动衬片3、3'的制动衬片保持器3a、3'a在枢转轴6a、6'a处铰接地联接。制动衬片3、3'布置在制动盘4的两侧并且平行于制动盘4的假想的竖直中心平面。紧凑型制动钳单元1的假想的纵轴线延伸穿过该假想的中心平面。
第二杆端2d、2'd通过枢转轴6b、6'b与磨损调节器7铰接连接，该磨损调节器也被称为推杆调节器。磨损调节器7具有调节器壳体8和调节器轭9。调节器壳体8以固定部段8a和8b竖直地布置在第二杆端2d之间。调节器轭9以其固定部段9a和9b安装在另外两个杆端2'd之间。下面详细描述磨损调节器7。
在两个双壁杆2、2'之间，在磨损调节器7与中央制动器主体(未示出)之间的区域中设置力产生器5。力产生器5具有制动缸5a，该制动缸与驱动臂5b联接。驱动臂5b与销栓5c共同作用，作为用于制动钳单元1的偏心驱动装置5d。
一个制动钳杆2绕相关的杆枢转轴6可枢转地安装在制动器主体(未详细示出)上。另一个制动钳杆2'经由销栓5c可枢转地安装，该销栓又绕枢转轴6'可枢转地铰接在制动器主体上。以这种方式，力产生器5与所述另一个杆臂2'联接并且形成制动驱动装置。
枢转轴6、6'；6a、6'a；6b、6'b竖直地彼此平行延伸。
如图4所示，制动缸5a是气动制动缸并且具有压力管路接口10。
像制动缸5a一样，根据本发明的磨损调节器7被加载压力介质，该压力介质在此是压缩空气。磨损调节器7因此是气动的磨损调节器7，并且像制动缸5a一样由压力介质驱动。
为此，设置调节器压力管路11，该调节器压力管路通过连接部11b与制动缸接口11a连接并且通过另一连接部11c与磨损调节器7的调节器接口12连接。这在图3和图4中示出。
因此，磨损调节器7经由调节器压力管路11连接至制动缸5a，该调节器压力管路在这里是柔性的压力管路(软管管路)。通过这种方式，磨损调节器7同时利用制动缸5a被供给制动压力。调节器压力管路11作为软管管路如此铺设，使得磨损调节器7可以相对于制动缸5a自由移动。磨损调节器7由于磨损调节而延长。由轴运动学引起的移位也出现。
图5示出了根据本发明的磨损调节器7的示意性透视图。图6示出了根据图5的根据本发明的磨损调节器7的示意性纵向剖视图。图7示出了根据本发明的磨损调节器的沿图6的视角U的方向的局部剖视图。
气动的磨损调节器7根据制动衬片3、3'和制动盘4的磨损来设定制动钳杆2的杆端2d、2'd的枢转轴6b、6'b之间的距离S。因此同时制动衬片3、3'和制动盘4之间的气隙也被调整，磨损调节器7总是调节到恒定大小的气隙。
用于紧凑型制动钳单元1的气动的磨损调节器7包括调节器壳体8、调节器轭9、丝杠18以及三个基本元件(即调节缸25、回程限制器14和具有阀装置13的控制装置130)。
调节缸25和阀装置13布置在调节器壳体8中。在未示出但容易想到的实施例中，阀装置13也可以作为单独的组件在调节器壳体8外部布置在调节器压力管路11中。回程限制器14在回程限制器壳体15中布置在调节器壳体8与调节器轭9之间并且与丝杠18和其它将在下面还要描述的部件相互作用。
丝杠18沿着磨损调节器的调节器轴线7a延伸穿过磨损调节器7。丝杠18的复位端18a安装在调节器轭9中。这将在下面更详细地描述。丝杠18的另一端(作为活塞端18d)以未详细描述的方式沿轴向固定、但可旋转地连接至调节活塞24，并且通过调节活塞24安装在调节器壳体8中的调节缸25中。
调节器壳体8具有调节缸25，该调节缸的纵轴线在调节器轴线7a中延伸。枢转轴6b布置成与调节器轴线7a成直角，并且延伸穿过调节器壳体8的固定部段8a、8b。通过固定部段8a、8b，调节器壳体8联接至所述一个双壁的制动钳杆2的杆端2d(见图1、2、4)。
调节缸25从调节器壳体8的布置在固定部段8a、8b之间的端壁8c延伸到调节器壳体8的相对置的敞开端部。在调节缸25中***缸衬套25a，调节活塞24沿纵向方向在调节器轴线7a上可移动地布置在该缸衬套中。调节缸25借助于调节活塞24将当前的制动压力转换成足够高的调节力。
调节活塞24具有的行程足以补偿紧凑型制动钳单元1的制动衬片3、3'和制动盘4的总磨损。
缸衬套25a、端壁8c的内侧和调节活塞24限定了一个空间，该空间被称为调节器压力腔26并且被用作压力容积。调节器压力腔26的容积通过调节器活塞24的运动而变化。调节器压力腔26经由连接部26b与另一个不可改变的压力腔26a连通。该另一个压力腔26a和连接部26b成型在调节器壳体8中。
压力腔26a通过止回阀33(图7)连接到调节器接口12(图5和7)。如图3和图4所示，调节器接口12通过柔性的调节器压力管路11(软管管路)连接到通向制动缸5a的压力接口的压力腔或连接部(未示出)。通过这种方式，磨损调节器7同时利用制动缸5a被供给制动压力。
调节活塞24作用在丝杠18上，该丝杠可旋转地安装在调节器轭9中，抵靠在调节器轭9的中央凹部9c中的复位齿部18b上。复位齿部18b与轴承套20的端侧的与其对应的齿部接合。该轴承套20在孔21中居中地***在调节器轭9中并且以未详细描述的方式不可旋转地(即抗旋转地)固定。丝杠18的复位端18a延伸穿过轴承套20的孔，并且借助于密封件22、例如O形圈相对于该孔密封。丝杠18的复位端18a的从调节器轭9突出的端部部段设有复位六角形体17。
复位齿部18b与丝杠18不可相对旋转地连接，例如与丝杠18一体地构成，并且朝向调节器壳体8指向地过渡至轴部段18c中，在该轴部段上布置有轴向弹簧23，该轴向弹簧在此被设计为碟形弹簧。轴向弹簧23支撑在复位齿部19上，并且支撑在调节器轭9的凹部9c中的轴向固定环23a上。通过这种方式，轴向弹簧23的轴向力作用在复位齿部18b上，并以规定的预紧力将复位齿部与丝杠18一起压靠到位置固定的轴承套20上。这导致丝杠18的抗旋转，直至规定的扭矩。
当一个轴向力通过制动钳单元1的制动施加借助于制动缸5a经由调节器壳体8的固定部段8a、8b和调节器轭9的固定部段9a、9b从两侧作用在丝杠18上时，丝杠18由此通过复位齿部18b和轴承套20附加于轴向弹簧23的力被抗旋转地固定。在制动钳单元1的这种施加制动的状态(夹紧状态)下，该轴向力通过调节器轭9、轴承套20和复位齿部18b引入到丝杠18的复位端18a中。在丝杠18的另一侧，该轴向力通过调节器壳体8经由中间板16、齿圈27和压力螺母28传递到丝杠18上。在此由作用在丝杠18的非自锁外螺纹18e上的轴向力产生的并且作用在压力螺母28上的扭矩通过回程限制器壳体15中的齿圈27得到支撑。通过这种方式，丝杠18从其两端18a、18c被通过制动器的制动施加而产生的轴向力加载。
如果在松开制动钳单元1时没有出现由于制动钳单元1的制动施加引起的该轴向力，则丝杠18可以在需要时、例如在更换制动衬片时借助于工具经由复位六角形体17被棘轮式转动。换句话说，在这种情况下，复位齿部18b与轴承套20的接合利用轴向弹簧23的预紧形成一种棘轮机构。
回程限制器14包括回程限制器壳体15、中间板16、齿圈27、至少一个弹簧27a、压力螺母28和压缩弹簧29。
回程限制器14防止磨损调节器7在制动力的作用下沿调节器轴线7a的方向缩短，并确保磨损调节器7仅在制动衬片3、3'与制动盘4之间的气隙增加时才沿调节器轴线7a的方向延长(调节)。
回程限制器壳体15具有板状的基部15a，其具有部分倒圆的角部和具有凹部15h。凹部15h装配时利用中间板16在朝向调节器壳体8的方向上封闭，除了用于丝杠18的贯通孔16a之外。在面对调节器轭9的另一侧，基座15a设有第一端壁环15b，第一中空圆柱形壳体部段15c附接在该第一端壁环上，该第一中空圆柱形壳体部段15c在其面对调节器轭9的端部上又过渡至第二端壁环15d，该第二端壁环上附接有同样中空圆柱形的第二壳体部段15e。第二壳体部段15e的外径小于第一壳体部段15c的外径。第一壳体部段15c的外径小于基部15a的凹部15h的内径。
在第二壳体部段15e的面对调节器轭9的端部上成型第三端壁环15f，其边缘向内以90°弯曲或折入第二壳体部段15e中并且形成环绕的中空圆柱形的凸缘15g，该凸缘沿着调节器轴线7a的方向在第二壳体部段15e的大约一半长度上延伸。丝杠18延伸穿过由环绕的中空圆柱形凸缘15g形成的中央通孔。
中间板16在调节器壳体与回程限制器壳体15的基部15a之间布置在调节器壳体8的侧面上。回程限制器壳体15和中间板16在此借助于固定元件32例如螺钉一起密封地固定在调节器壳体8上。
中间板16封闭调节缸25的开口(除了贯通孔16a之外，丝杠18延伸穿过该通孔)以及回程限制器壳体15的基部15a的凹部15h。此外，中间板16具有容纳部(未示出)用于保持和支撑所述至少一个弹簧27a。
齿圈27以平坦的侧面与中间板16接触。在另一侧，齿圈27设有带齿部30的内锥。齿部30与压力螺母28的与其对应的齿部31接合。压力螺母28设置有内螺纹，该内螺纹与丝杠18的外螺纹18e接合，该丝杠如上所述延伸穿过压力螺母28并且进一步穿过回程限制器壳体15的壳体部段15b、15c进入调节器轭9中。压力螺母28在其面对调节器轭9的一侧上具有凸肩，在该凸肩上布置有轴向轴承29a，并且压缩弹簧29的一端通过该凸肩被支撑。压缩弹簧29部分地延伸通过回程限制器壳体15的第一壳体部段15c并且然后延伸通过第二壳体部段15e，压缩弹簧29的另一端支撑在第三端壁环15f上并且设置在弯曲的凸缘15g与回程限制器壳体15的第二壳体部段15e的内侧之间。
齿圈27以不可旋转(抗旋转)、但可移动的方式安装在回程限制器壳体15的基部15a的凹部15h中。齿圈27沿着调节器轴线7a的可移动性一方面在面对调节器壳体8的一侧上通过中间板16限制，另一方面在另一侧通过第一端壁环15b限制。齿圈27的面对调节器轭9的一侧与第一端壁环15b的内侧之间的距离被称为设定尺寸“e”。
齿圈27借助于所述至少一个弹簧27a的轴向弹簧力被压靠在压力螺母28上，该弹簧的一端被容纳并支撑在中间板16中。弹簧27a的另一端容纳在齿圈27的容纳部27b中。在此仅示出了一个弹簧27a，当然可以在齿圈27的圆周上分布地设置多个弹簧27a。压力螺母28又借助于(较强的)压缩弹簧29经由齿圈27压靠在中间板16上。压缩弹簧29的轴向力与所述至少一个弹簧27a的轴向力相反地作用。
波纹管19以第一端固定在回程限制器壳体15的第一壳体部段15c上，并且沿着和围绕第二壳体部段15e、丝杠18的一部分延伸进入调节器轭9的凹部9c中，波纹管19以另一个末端以未详细描述的方式固定在该凹部中。通过这种方式，波纹管19保护并密封回程限制器壳体15、丝杠18及丝杠在调节器轭9的凹部9c中的支承。
控制装置130的阀装置13设置在调节器壳体8的阀部段8d中。图7在视角U上以调节器壳体8的局部剖视图示出了该调节器壳体。
控制装置130的阀装置13包括具有止回功能的进气阀33和受控的排气阀34。
图8-10以放大图示出了处于不同状态的阀装置13的根据图7的局部VIII、IX和X的放大剖视图。图8示出了进气阀33的关闭状态和排气阀34的打开状态。图9示出处于打开状态的进气阀33，其中排气阀34是关闭的。图10示出了分别处于关闭状态的进气阀33和排气阀34。
控制装置130的阀装置13的功能一方面是允许制动压力不受阻碍地进入调节缸25，并且另一方面当松开制动器时(＝将制动缸5a的制动压力降低到大气压时)将调节缸25、即调节器压力腔26、压力腔26a和连接部26b仅时间延迟地排气。
进气阀33包括具有调节器接口12的阀保持器35、阀元件36和阀弹簧37。进气阀33是简单的止回阀，其使来自制动缸5a的压力以尽可能小的损失进入调节缸25中。如图8所示，进气阀33在静止状态下是关闭的。
阀保持器35从调节器壳体8的面对调节器轭9的一侧在借助于未示出的圆线密封环密封的情况下***到阀部段8d中。
阀保持器35的带有调节器接口12的一个部段从调节器壳体8穿过中间板16的开口朝向调节器轭19的方向突出。调节器接口12与通道35a连通，该通道纵向延伸穿过整个阀保持器35、进一步与阀保持器35的圆周凹槽35b连通并且通入位于阀腔38中的阀座35c。阀座35c与盘形的阀元件36接触，该盘形的阀元件被阀弹簧37压靠在阀座35c上，并且在进气阀33的关闭状态中封闭通道35a进入阀腔38中的入口。通过这种方式，形成了进气阀33的止回功能。阀腔38(在该阀腔中布置阀元件36和阀弹簧37)通过进入通道38a与压力腔26a连通。
阀保持器35的环绕凹槽35b与成型在阀部段8d中的连接通道39连通。
在图8和10所示的进气阀33的关闭状态下，阀元件36借助于阀弹簧37被压靠在阀保持器35的阀座35c上。阀保持器35的通道35a是关闭的。因此，位于压力腔26a中的压缩空气不能往回回流到通道35a以及与该通道连通的通道和接口中。
图9示出了处于打开状态的进气阀33。在调节器接口12处出现的压缩空气克服阀弹簧37的力将阀元件36压入阀腔38中，压缩空气从调节器接口12通过进入通道38a流入磨损调节器7的调节器壳体8的压力腔26a中。
排气阀34包括具有通道40a和环绕凹槽40b的阀保持器40、膜元件41、阀弹簧42和喷嘴主体43。
排气阀34是受控阀并且在如图8所示的静止状态下打开。为此，排气阀具有控制输入端，下面将对其还进行详细说明。
排气阀34控制调节缸25的排气、即调节器压力腔26、压力腔26a和连接部26b的排气。这将在下面还进一步说明。
阀保持器40从调节器壳体8的面对调节器轭9的一侧借助于未示出的圆线密封环被密封地***到阀部段8d中，并且被中间板16覆盖。
在阀保持器40中，中心通道40a在该阀保持器40的纵轴线中从该纵轴线的中部朝向压力腔26a延伸大约阀保持器40的一半长度，并且在膜元件41的后面通入阀座部段40c中。阀座部段40c环形地围绕通道40a的通入口，但是具有中断，这例如通过铣削形成。阀座部段40c不形成密封表面，而是在排气阀34的打开状态下形成用于膜元件41的贴靠表面，而不减小膜元件41的有效膜面积，并且从阀保持器40朝向膜元件41突出。阀座部段40c仅形成用于膜元件41的止挡，以限制其在打开方向上的偏转(行程)。
膜元件41包括环绕的外边缘41a、与该外边缘弹性连接的中央的膜部段41b、靠置在中央的膜部段41b上的保持器41c以及居中布置在保持器41c中的密封元件41d。保持器41c在这里松动地位于中央的膜部段41b上，但是被阀弹簧42或压缩空气压向膜元件41的中央的膜部段41b。也可以考虑的是，保持器41c与中央的膜部段41b牢固连接。
膜元件41以其外边缘41a布置在孔的底部上(在该孔中阀保持器40***到调节器壳体8的阀部段8d中)并由阀保持器40保持在那里。
在排气阀34的打开状态下，膜元件41的膜部段41b靠置在阀保持器40的突出的阀座部段40c上，并且与通道40a的通入口形成控制压力腔45的局部。整个控制压力腔45在所有工作情况下径向延伸直至膜元件41的外边缘41a并且在排气阀34的关闭状态下由膜元件41和阀保持器40的面向阀腔44的一侧限定，并且被加载来自调节器接口12的制动压力作为控制压力(如在图9中可看出)。
膜元件41的保持器41c和密封元件41d面对压力腔26a，并布置在阀腔44中，该保持器和阀元件由于弹性的膜部段41b而可在该阀腔中轴向移动。
膜元件41被阀弹簧42朝向阀保持器40的阀座部段40c预紧。阀弹簧42的一端支撑在膜元件41的保持器41c上。阀弹簧42的另一端与喷嘴主体43的凸缘接触，该凸缘支撑在调节器壳体8中。
当排气阀34打开时，阀腔44通过喷嘴主体43和排气通道44a与压力腔26a连通，并且通过排气孔44b与大气连通。
通过排气阀34可以使压力腔26a经由排气通道44a与阀腔44以及与排气孔44b连接。为此，将喷嘴主体43***排气通道44a中。喷嘴通道43b居中地在喷嘴主体43的纵轴线上延伸，并且不仅经由排气通道44a的开口与压力腔26a连通，而且与喷嘴主体43的喷嘴孔43a连通。喷嘴主体43的喷嘴孔43a与膜元件41的密封元件41d形成排气阀34。
在图8所示的排气阀34的打开状态下，膜部段41b连同保持器41c和密封元件41d借助于阀弹簧42压靠在阀保持器40的阀座部段40c上。喷嘴主体43的喷嘴孔43a是打开的并且与阀腔44连通。如果在排气阀34的关闭状态下喷嘴孔43a借助于膜元件41的密封元件41d封闭(如图9所示)，则压力腔26a与阀腔44的连通和因此与大气的连通被禁止。
排气阀34的阀保持器40的通道40a与阀保持器40的环绕凹槽40b连通，环绕凹槽40b与连接通道39连通，并且因此经由进气阀33的阀保持器35的环绕凹槽35b和通道35a与调节器接口12连通。
以此方式，排气阀34的控制输入端由阀保持器40的通道40a和凹槽40b形成。控制介质是压力介质(此处为压缩空气)，它用作用于制动缸5a的压缩空气并且通过调节器接口12、进气阀33的阀保持器35的通道35a和凹槽35b和连接通道39经由排气阀34的阀保持器40的凹槽40b和通道40a给膜元件41加载压力、即控制压力。
经由上述在调节器接口12和排气阀34的阀保持器40的通道40a之间的连接，在制动过程中在制动缸5a中作用的压力作用在膜元件41的被弹簧加载的膜部段41b上，并将膜部段41b从阀座部段40c朝向喷嘴主体43挤压。相应的力作为作用在具有明显较小面积的排气阀34上的关闭力。换句话说，密封元件41d被膜部段41b和布置在该密封元件上的保持器41c压靠到喷嘴孔43a上并且将其封闭，密封元件41d由喷嘴孔43a加载压力腔25a中存在的调节压力(＝先前的制动压力)。只要制动缸5a的制动压力施加到调节器接口12上并且因此施加到排气阀34的膜元件41上，排气阀34就保持关闭并且压力腔26a连同连接部26b和调节器压力腔26相对于大气封闭。
如果现在在松开制动器的情况下使处于压力下的制动缸5a排气，则磨损调节器7中的压力腔26a连同连接部26b和调节器压力腔26中的压力如此长地得以保持，直到变小的制动压力的膜片力不再足以将排气阀34克服压力腔26a中较高的调节器压力保持关闭。如果制动缸压力降到预先可调的极限值以下，则排气阀34完全打开，并且磨损调节器7中的压力腔26a连同连接部26b和调节器压力腔26通过现在自由的通道从排气通道44a通过阀腔44通过排气孔44b朝向大气完全排气。
另一个优点在于，受控阀可借助于受控的膜元件41如此实施，使得压力腔26a中的压力变化过程相对于制动钳单元1的制动缸5a中的压力变化过程错开地实现。仅当制动缸5a中的压力下降到下极限值以下时，压力腔26a才完全朝向大气排气。排气时间也可以受喷嘴主体43影响。
先前可设定的极限值(例如针对压力、流出量)可以例如借助于喷嘴主体43及其喷嘴孔43a的尺寸和/或借助于阀弹簧42被影响并且因此被确定。假定这是已知的并且不再进一步说明。
在图8中所示的阀装置13的状态下，由于制动钳单元1的制动缸5a也已经被排气，因此磨损调节器7的压力腔26a被排气。进气阀33关闭，排气阀34打开，因为没有制动压力通过调节器接口12作用到膜元件41上。
在制动过程中，制动缸5a中的压力增大并且通过调节器压力管路11在进气阀33处和膜元件41处的压力也增大。进气阀33打开，并且压缩空气流入磨损调节器7的压力腔26a中以驱动该磨损调节器。由于现在施加在排气阀34的膜元件41上的制动压力，排气阀34如上所述关闭。此状态在图9中示出。
对于制动缸压力保持恒定(在制动操作期间)或在松开制动器时制动缸压力下降的情况，其中尚未达到下极限值，图10示出了相关状态。进气阀33是关闭的。排气阀34也是关闭的，因为通过制动缸5a施加在膜元件41上的残余压力尚未达到下极限值。
以这种方式，阀装置13在松开制动器(＝降低制动压力)时比在制动缸5a中的制动压力起作用的时间更长地维持在调节缸25的调节器压力腔26中(当然也在与之连接的压力腔26a中)的压力。如果制动缸5a中的压力低于克服作用在调节活塞上的压力所需要的压力减去压缩弹簧29的力，则磨损调节器7可以通过延长来补偿调节衬片3、3'上出现的磨损。而后才将磨损调节器7朝向大气排气。这些功能将在下面还要进一步说明。
如果在制动钳单元1的制动施加过程中制动缸5a被加载压力，则制动钳单元1合拢。同时，压力被导入磨损调节器7中，即通过调节器接口12和进气阀33经由压力腔26a、连接部26b被导入调节器压力腔26中。
如上所述，制动缸5a的力通过制动钳杆2、2'在磨损调节器7上产生轴向力，在相同的压力下调节缸25不能克服该轴向力。磨损调节器7的长度、即距离S因此不变。
如果松开制动钳单元1，则借助于排气阀34，磨损调节器7的调节缸25比制动缸5a明显缓慢地排气。然后，磨损调节器7不再受到任何由制动缸5a引起的轴向力的作用，并且调节活塞24可以使制动衬片3、3'保持与制动盘4接触，直到制动缸5a已经到达其释放状态为止。在此，压力螺母28与齿圈27一起移动设定尺寸“e”，直到齿圈27贴靠在第一端壁环15b的内侧上。这对应于目标衬片间隙、即在制动衬片3、3'与制动盘4之间的目标气隙。如果进一步使调节缸25排气，则通过压缩弹簧29的弹簧力使得齿圈27和通过齿部30、31与该齿圈啮合的压力螺母28重新往回移动(朝向调节器壳体8方向)所述设定尺寸“e”，直到齿圈27贴靠在中间板16上。因此重新建立了在制动衬片3、3'与制动盘4之间的气隙。
如果已经发生(制动衬片3、3'以及制动盘4的)磨损，或者在制动过程之前当前的气隙太大，则在松开制动钳单元1时首先将压力螺母28进一步推向调节器轭9，因为调节器压力腔26尚未排气并且调节器压力腔26中的压力将调节器活塞24和与其连接的丝杠18朝向调节器轭9挤压。齿部30和31在齿圈27和压力螺母28沿着调节路径“e”的移动路径期间接合。齿圈27被固定成抗旋转的，因此在丝杠18的纵向运动期间，压力螺母28不能在丝杠18的外螺纹18e上旋转。
随着丝杠18的进一步纵向运动，齿圈27保持贴靠在第一端壁环15b上。齿圈27和压力螺母28的齿部联接或齿部30、31现在脱离接合，并且由于压缩弹簧29的弹簧力，压力螺母28可以与磨损相对应地在丝杠18的外螺纹18e上转动并且追踪，即重新与齿圈27接合。
通过在压力螺母28和压缩弹簧29的布置在压力螺母28上的端部之间的轴向轴承29a，可以实现压力螺母28相对于抗旋转的压缩弹簧29的旋转。
只要制动缸5a的压力(其如上所述施加在调节器接口12上)没有下降到规定的下极限值以下，则排气阀34就保持关闭。这通过膜元件41经由通道40b、排气阀34的阀保持器40的环绕凹槽40a、连接部39和进气阀33的阀保持器35的环绕凹槽35a实现的连通而成为可能。以这种方式，排气阀34的膜元件41也被加载制动缸压力并保持关闭。
如果制动缸5a的压力已经下降到规定的下极限值以下，则排气阀34完全打开。在此，调节缸25的压力腔26a通过排气阀34与阀腔44连接并且进而通过排气孔44b与大气连接，并且磨损调节器7可以通过压力螺母28的压缩弹簧29的驱动而缩短设定尺寸“e”。然后，制动衬片3、3'以气隙从制动盘4上抬离。
如果制动钳单元1具有明显过大的气隙并且在这种情况下***纵(例如在更换制动衬片3、3'之后)，则磨损调节器7在第一制动过程时就已经延长成直至制动衬片3、3'抵靠在制动盘4上。如果再次松开制动钳单元1，则磨损调节器7进一步延长一个量，该量对应于总衬片行程减去衬片间隙(气隙)。通过该功能，磨损调节器7也被称为“跃变调节器”。
为了磨损调节器7的功能，仅需要一条从制动缸5a到调节缸25、即到调节器壳体8上的调节器接口12的调节器压力管路11。这可以节省空间地和也相对便宜地实施。短的且节省空间的调节器压力管路11在图4中清晰可见。
本发明不受上述的实施例限制，而是可以在权利要求的范围内进行修改。
例如可以想到的是，用于驱动磨损调节器7的制动压力通过调节器管路11直接从制动缸5a的压力管路中分支出来，并且输送给磨损调节器的调节缸25。
附图标记清单
1 紧凑型制动钳单元
2、2' 制动钳杆
2a、2'a；2b、2'b 杆部段
2c、2'c；2d、2'd 杆端
2'e 连接器
3、3' 制动衬片
3a、3'a 制动衬片保持器
4 制动盘
5 力产生器
5a 制动缸
5b 驱动臂
5c 销栓
5d 偏心驱动装置
6、6' 杆枢转轴
6a、6'a；6b、6'b 枢转轴
7 磨损调节器
7a 调节器轴线
8 调节器壳体
8a、8b 固定部段
8c 端壁
8d 阀部段
9 调节器轭
9a、9b 固定部段
9c 凹部
10 压力管路接口
11 调节器压力管路
11a 制动缸接口
11b、11c 连接部
12 调节器接口
13 阀装置
14 回程限制器
15 回程限制器壳体
15a 基部
15b、15d、15f 端壁环
15c、15e 壳体部段
15g 凸缘
15h 凹部
16 中间板
16a 贯通孔
17 复位六角形体
18 丝杠
18a 复位端
18b 复位齿部
18c 轴部段
18d 活塞端
18e 外螺纹
19 波纹管
20 轴承套
21 固定件
22 密封件
23 轴向弹簧
23a 轴向固定件
24 调节活塞
25 调节缸
25a 缸衬套
26 调节器压力腔
26a 压力腔
26b 连接部
27 齿圈
27a 弹簧
27b 容纳部
28 压力螺母
29 压缩弹簧
29a 轴向轴承
30、31 齿部
32 固定元件
33 进气阀
34 排气阀
35 阀保持器
35a 通道
35b 凹槽
35c 阀座
36 阀元件
37 阀弹簧
38 阀腔
38a 进入通道
39 连接通道
40 阀保持器
40a 通道
40b 凹槽
40c 阀座部段
41 膜元件
41a 外边缘
41b 膜部段
41c 保持器
41d 密封元件
42 阀弹簧
43 喷嘴主体
43a 阀孔
43b 喷嘴通道
44 阀腔
44a 排气通道
44b 排气孔
45 控制压力腔
130 控制装置
e 设定尺寸
A、U 视角
S 距离

Claims (20)

1.一种紧凑型制动钳单元(1)的磨损调节器(7)，包括调节器壳体(8)、调节器轭(9)以及具有丝杠(18)和能旋拧在丝杠(18)上的压力螺母(28)的螺旋传动装置，磨损调节器(7)设计为气动的磨损调节器(7)并且具有磨损调节器(7)的调节缸(25)的控制装置(130)，该控制装置(130)包括阀装置(13)，所述阀装置(13)包括用于压力介质的进气阀(33)并且包括受控的排气阀(34)，其特征在于，所述进气阀(33)和所述受控的排气阀(34)能够被加载所述压力介质，所述压力介质的压力形成用于所述受控的排气阀(34)的控制压力。
2.根据权利要求1所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述进气阀(33)设计为止回阀并且具有阀保持器(35)、阀元件(36)和阀弹簧，所述阀保持器具有用于压力介质的调节器接口(12)。
3.根据权利要求2所述的磨损调节器(7)，其特征在于，进气阀(33)设置在用于压力介质的调节器接口(12)与调节缸(25)的调节器压力腔(26)之间。
4.根据权利要求3所述的磨损调节器(7)，其特征在于，设置与调节器压力腔(26)连通的压力腔(26a)，该压力腔与进气阀(33)连通。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述调节器接口(12)与通道(35a)连通，所述通道纵向延伸穿过所述进气阀(33)的整个阀保持器(35)，所述通道(35a)与阀保持器(35)的环绕凹槽(35b)连通并且通入进气阀(33)的阀座(35c)中。
6.根据权利要求5所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述排气阀(34)包括具有通道(40a)和环绕凹槽(40b)的阀保持器(40)、膜元件(41)、阀弹簧(42)和喷嘴主体(43)。
7.根据权利要求6所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述排气阀(34)的阀保持器(40)的通道(40a)和环绕凹槽(40b)彼此连通并且与所述膜元件(41)相互作用，排气阀(34)的阀保持器(40)的通道(40a)和环绕凹槽(40b)形成所述受控的排气阀(34)的控制输入端。
8.根据权利要求7所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述排气阀(34)的阀保持器(40)的环绕凹槽(40b)作为所述排气阀(34)的控制输入端与所述进气阀(33)的阀保持器(35)的环绕凹槽(35b)和通道(35a)连通。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述膜元件(41)包括环绕的外边缘(41a)、弹性地与该外边缘连接的中央的膜部段(41b)、作用在所述中央的膜部段(41b)上的保持器(41c)和在中央设置在保持器(41c)中的密封元件(41d)，膜元件(41)的保持器(41c)和密封元件(41d)设置在阀腔(44)中，该保持器和密封元件基于弹性的膜部段(41b)在阀腔中是可轴向移动的。
10.根据权利要求9所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述膜元件(41)沿轴向通过所述阀弹簧(42)被朝向排气阀(34)的阀保持器(40)预紧。
11.根据权利要求9所述的磨损调节器(7)，其特征在于，当排气阀(34)打开时，所述阀腔(44)通过所述喷嘴主体(43)和排气通道(44a)与压力腔(26a)连通并且经由排气孔(44b)与大气连通，该压力腔(26a)与调节缸(25)的调节器压力腔(26)连通并且与进气阀(33)连通，其中，当排气阀(34)关闭时，压力腔(26a)与阀腔(44)以及因此与大气的连通被禁止。
12.根据权利要求11所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述喷嘴主体(43)***所述排气通道(44a)中并且具有与所述压力腔(26a)连通的喷嘴通道(43b)以及具有喷嘴孔(43a)，膜元件(41)的密封元件(41d)与喷嘴主体(43)的喷嘴孔(43a)相互作用成，使得当排气阀(34)关闭时，喷嘴孔(43b)被膜元件(41)的密封元件(41d)封闭，并且当排气阀(34)打开时，喷嘴孔(43b)与阀腔(44)连通。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述阀装置(13)设置在调节器壳体(8)的阀部段(8d)中。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述阀装置(13)作为单独的组件在所述调节器壳体(8)的外部设置在调节器压力管路中。
15.根据权利要求9所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述调节缸(25)能够与制动钳单元(1)的制动缸(5a)被加载相同的压力介质，磨损调节器(7)待配设给该制动钳单元。
16.根据权利要求1至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，所述磨损调节器(7)还设计有回程限制器(14)。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，该紧凑型制动钳单元(1)是用于轨道车辆的。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的磨损调节器(7)，其特征在于，压力介质是压缩空气。
19.一种气动盘式制动器的紧凑型制动钳单元(1)，包括两个制动钳杆(2，2')、制动缸(5a)、制动衬片(3、3')和磨损调节器(7)，该磨损调节器(7)包括调节器壳体(8)、调节器轭(9)以及具有丝杠(18)和能旋拧在丝杠(18)上的压力螺母(28)的螺旋传动装置，磨损调节器(7)设计为气动的磨损调节器(7)并且具有磨损调节器(7)的调节缸(25)的控制装置(130)，该控制装置(130)具有阀装置(13)，该阀装置具有用于压力介质的进气阀(33)和受控的排气阀(34)，其特征在于，磨损调节器(7)根据权利要求1至18中任一项所述构成。
20.根据权利要求19所述的紧凑型制动钳单元(1)，其特征在于，该紧凑型制动钳单元(1)是用于轨道车辆的。
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