CN116624530A - 一种新型电机械执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电机械执行机构，包括箱体和设置在箱体上用于与车轮接触制动的闸瓦托组件，所述箱体的一侧设置有锁紧螺母，所述箱体的内部设置有用于推动闸瓦托组件与车轮接触的伸缩机构，所述箱体的下端面上设置有用于驱动伸缩机构伸缩的驱动机构，所述伸缩机构包括有推力套筒、滚珠丝杆螺母、滚珠丝杆和连接组件，所述推力套筒远离闸瓦托组件一端的内部设置有滚针轴承，所述滚针轴承设置锁紧螺母上。本发明结构简单，设计合理，安装较为方便，结构紧凑，有利于各种功能的实现，实时监测施加的制动力，并将采集的真实制动力反馈给控制器，控制器通过对比真实制动力与目标制动力的差异，调节输入的目标电流，实现制动力闭环控制。

Description

一种新型电机械执行机构

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动***技术领域，具体为一种新型电机械执行机构。

背景技术

对于轨道车辆而言，广泛采用空气制动或液压制动，无法彻底摆脱对压力空气或液压油的依赖。空气制动由于空气工作压力低，制动缸尺寸大，气源及储存结构对安装空间要求大，且制动噪声大、维护成本高；液压制动结构集成度较高，工作压力高，一旦液压油泄露对制动影响极大，甚至影响车辆运营安全，而且维护和维修成本较高

随着轨道车辆电气化和智能化发展，作为轨道制动***动力源，需要进一步加深电气化程度，实现从满足功能、提升性能到智能的突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型电机械执行机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型电机械执行机构，包括箱体和设置在箱体上用于与车轮接触制动的闸瓦托组件，所述箱体的一侧设置有锁紧螺母，所述箱体的内部设置有用于推动闸瓦托组件与车轮接触的伸缩机构，所述箱体的下端面上设置有用于驱动伸缩机构伸缩的驱动机构，所述伸缩机构包括有：

推力套筒，所述推力套筒远离闸瓦托组件一端的内部设置有滚针轴承，所述滚针轴承设置锁紧螺母上；

滚珠丝杆螺母，所述滚珠丝杆螺母设置在推力套筒的内侧壁上；

滚珠丝杆，所述滚珠丝杆与滚珠丝杆螺母螺纹连接；

连接组件，所述连接组件设置在滚珠丝杆远离锁紧螺母的一端用于与闸瓦托组件连接。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构包括有：

电机，所述电机设置在箱体的下端面上，所述电机的转轴上设置有小锥形齿轮；

大锥形齿轮，所述大锥形齿轮设置在推力套筒的外表面上，所述小锥形齿轮与大锥形齿轮啮合连接；

电磁制动器，所述电磁制动器设置在电机上远离箱体的一端用于对电机转轴抱死。

作为本发明的进一步改进，所述连接组件包括有：

丝杆头，所述丝杆头设置在滚珠丝杆远离锁紧螺母的一端，

双头螺柱，所述双头螺柱的两端分别与丝杆头和闸瓦托组件连接；

压力传感器，所述压力传感器设为中空结构设置在双头螺柱外侧用于检测滚珠丝杆的输出压力。

作为本发明的进一步改进，所述箱体远离锁紧螺母的一端设置有用于限定大锥形齿轮的限位机构，所述限位机构包括有：

第一定位环，所述第一定位环设置在推力套筒的外表面上位于大锥形齿轮的一侧；

深沟球轴承，所述深沟球轴承设置在箱体与推力套筒之间，所述深沟球轴承的一侧与第一定位环连接。

作为本发明的进一步改进，所述推力套筒的内部设置有定位组件，所述定位组件包括有：

轴承支撑座，所述轴承支撑座设置在推力套筒的内侧壁上；

推力圆柱滚子轴承，所述推力圆柱滚子轴承设置在轴承支撑座的一侧；

第二定位环，所述第二定位环设置在锁紧螺母和推力圆柱滚子轴承之间位于滚珠丝杆的外侧。

作为本发明的进一步改进，所述箱体远离锁紧螺母的一端设置有用于防护连接组件的防尘圈罩。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧螺母靠近箱体的一侧设置有与滚珠丝杆相匹配的垫片。

作为本发明的进一步改进，所述闸瓦托组件包括有设置在箱体的闸瓦托吊件和用于制动的闸瓦托件，所述闸瓦托吊件和箱体之间通过销轴和扭簧连接。

作为本发明的进一步改进，所述电机内设置有通过测量电阻值，计算得到电机实时温度的热敏电阻。

作为本发明的进一步改进，所述电磁制动器包括有定子、与电机转轴连接的转子和摩擦制动的摩擦盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置有伸缩机构，伸缩机构包括有推力套筒、滚珠丝杆螺母、滚珠丝杆和连接组件，同时设置有驱动伸缩机构伸缩的驱动机构，驱动机构包括有电机、大锥形齿轮和电磁制动器，安装较为方便，结构紧凑，有利于各种功能的实现，实时监测施加的制动力，并将采集的真实制动力反馈给控制器，控制器通过对比真实制动力与目标制动力的差异，调节输入的目标电流，实现制动力闭环控制。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体右视图；

图3为本发明整体左视图。

图中：1、箱体；2、闸瓦托组件；21、闸瓦托吊件；22、闸瓦托件；3、锁紧螺母；4、伸缩机构；41、推力套筒；411、滚针轴承；42、滚珠丝杆螺母；43、滚珠丝杆；44、连接组件；441、丝杆头；442、双头螺柱；443、压力传感器；5、驱动机构；51、电机；52、小锥形齿轮；53、大锥形齿轮；54、电磁制动器；6、限位机构；61、第一定位环；62、深沟球轴承；7、定位组件；71、轴承支撑座；72、推力圆柱滚子轴承；73、第二定位环；8、防尘圈罩；9、垫片。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定”、“安装”、“连接”或“设置”有另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上的。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明 书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

作为本发明的进一步改进，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例1

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种新型电机械执行机构，包括箱体1和安装在箱体1上用于与车轮接触制动的闸瓦托组件2，箱体1的一侧通过螺纹连接有锁紧螺母3，箱体1的内部安装有用于推动闸瓦托组件2与车轮接触的伸缩机构4，箱体1的下端面上安装有用于驱动伸缩机构4伸缩的驱动机构5，伸缩机构4包括有推力套筒41、滚珠丝杆螺母42、滚珠丝杆43和连接组件44，推力套筒41远离闸瓦托组件2一端的内部安装有滚针轴承411，滚针轴承411安装锁紧螺母3上，滚珠丝杆螺母42通过螺栓固定在推力套筒41的内侧壁上，滚珠丝杆43与滚珠丝杆螺母42螺纹连接，连接组件44安装在滚珠丝杆43远离锁紧螺母3的一端用于与闸瓦托组件2连接。

连接组件44包括有丝杆头441、双头螺柱442和压力传感器443，丝杆头441安装在滚珠丝杆43远离锁紧螺母3的一端，双头螺柱442的两端分别与丝杆头441和闸瓦托组件2连接，压力传感器设443为中空结构安装在双头螺柱442外侧用于检测滚珠丝杆43的输出压力，压力传感器设443，通过箱体内部引到连接器，箱体1远离锁紧螺母3的一端安装有用于防护连接组件44的防尘圈罩8，提高机构防护等级。

锁紧螺母3靠近箱体1的一侧安装有与滚珠丝杆43相匹配的垫片9。

闸瓦托组件2包括有安装在箱体1的闸瓦托吊件21和用于制动的闸瓦托件22，闸瓦托吊件21和箱体1之间通过销轴和扭簧连接。

在使用时，通过驱动机构5带动推力套筒41进行转动，推力套筒41带动滚珠丝杆螺母42进行转动，从而使得滚珠丝杆43轴向移动，通过连接组件44推动闸瓦托组件2与车轮接触接触进行减速，同时通过压力传感器443对输出压力进行实时监测。

实施例2

请参阅图1-3，本发明还提供了一种技术方案，包括驱动机构5，驱动机构5包括有电机51、大锥形齿轮53和电磁制动器54，电机51通过螺栓固定在箱体1的下端面上，电机51属伺服电机中永磁直流力矩电机，电机51的转轴上通过螺钉和垫片安装有小锥形齿轮52，电机51包括定转子、电机轴、编码器、霍尔元件等，电机定子通电后产生旋转磁场，旋转磁场驱动电机转子转动产生扭矩，电机编码器标记电机轴相对转动角度并进行实时信号输出，霍尔元件通过硬线输入及输出电信号，同样实现标记电机轴相对转动角度并进行实时信号输出功能，大锥形齿轮53通过键套设在推力套筒41的外表面上，小锥形齿轮52与大锥形齿轮53啮合连接，电磁制动器54安装在电机51上远离箱体1的一端用于对电机51转轴抱死。

箱体1内传动结构使滚珠丝杆螺母42只能沿轴向转动，限制轴向移动，小锥齿形轮52带动大锥齿形轮53及滚珠丝杆螺母42转动，滚珠丝杆螺母42通过转动时滚珠丝杆43推出。

电机51内安装有通过测量电阻值，计算得到电机51实时温度的热敏电阻，热敏电阻随着温度的升高，电阻值逐渐降低，通过测量热敏电阻的电阻值估算电机51相对温度。

电磁制动器54包括有定子、与电机51转轴连接的转子和摩擦制动的摩擦盘，电磁制动器54属常闭式制动器，通电时制动器产生的电磁力克服弹簧力作用力，使摩擦盘与定子分离，转子随电机轴旋转，失电时制动器不产生电磁力，摩擦盘在弹簧作用下与定子产生摩擦，摩擦力通过转子作用在电机轴上，使电机轴停止旋转；

电磁制动器54具有双向机械缓解功能，先移除外部防尘罩，手动缓解电磁制动器54，用扳手套在电机轴后端内六角孔内，按制动反方向旋转电机轴，使电机轴51带动小锥形齿轮52、大锥齿形轮53和滚珠丝杆螺母42反方向旋转，从而缓解制动。

电机51包括由三相绕组和叠压硅钢片组成的电机定子，磁钢采用表贴式的电机转子，绕组采用聚酯漆包线（根据环境要求或采用聚酯亚按漆包线）按固定匝数缠绕而成，绕组与硅钢片之间用绝缘纸隔离，绕组两端采用特殊工艺进行整形，可保证电气间隙小于1mm，电机定子由定子铁芯和磁钢组成，磁钢粘结在铁芯外圈凹槽内，磁钢采用钕铁硼磁粉加入粘合剂粘结而成，通过时效热处理提高磁铁矫顽力；

编码器为中空旋转编码器，编码器码盘与转子支架固定，编码器定子部分固定在后盖上，当电机转子旋转时，带动转子支架旋转，转子支架带动编码器码盘旋转。

在使用时，实施制动前，将编码器反馈信息清零，可认为此时电机轴相对电机壳体初始角度为零，当电机51正转或反转时，编码器输出正电信号或负电信号，通过对电信号的积分及转换可以得到电机轴旋转的角度，在制动的过程中，通过电机51工作带动小锥形齿轮52进行传动，小锥形齿轮52转动带动大锥形齿轮53进行转动，从而带动推力套筒41进行转动，使得滚珠丝杆43进行轴向移动，驱动机构5具有制动力闭环控制功能，根据目标制动力，控制器控制向执行机构输入目标电流，驱动机构5实行制动，压力传感器443监测驱动机构5施加的制动力，并将采集的真实制动力反馈给控制器，控制器通过对比真实制动力与目标制动力的差异，调节输入的目标电流，实现制动力闭环控制。

实施例3

请参阅图1-3，本发明还提供一种技术方案：箱体1远离锁紧螺母3的一端安装有用于限定大锥形齿轮53的限位机构6，限位机构6包括有第一定位环61和深沟球轴承62，第一定位环61安装在推力套筒41的外表面上位于大锥形齿轮53的一侧，深沟球轴承62安装在箱体1与推力套筒41之间，深沟球轴承62的一侧与第一定位环61连接；

推力套筒41的内部安装有定位组件7，定位组件7包括有轴承支撑座71、推力圆柱滚子轴承72和第二定位环73，轴承支撑座71安装在推力套筒41的内侧壁上，推力圆柱滚子轴承72安装在轴承支撑座71的一侧，第二定位环73安装在锁紧螺母3和推力圆柱滚子轴承72之间位于滚珠丝杆43的外侧。

在本发明中，在制动的过程中，通过电机51工作带动小锥形齿轮52进行传动，小锥形齿轮52转动带动大锥形齿轮53进行转动，从而带动推力套筒41进行转动，使得滚珠丝杆43进行轴向移动，推力套筒41带动滚珠丝杆螺母42进行转动，从而使得滚珠丝杆43轴向移动，通过连接组件44推动闸瓦托组件2与车轮接触接触进行减速，同时通过压力传感器443对输出压力进行实时监测，安装较为方便，结构紧凑，有利于各种功能的实现，实时监测施加的制动力，并将采集的真实制动力反馈给控制器，控制器通过对比真实制动力与目标制动力的差异，调节输入的目标电流，实现制动力闭环控制。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型电机械执行机构，包括箱体（1）和设置在箱体（1）上用于与车轮接触制动的闸瓦托组件（2），其特征在于：所述箱体（1）的一侧设置有锁紧螺母（3），所述箱体（1）的内部设置有用于推动闸瓦托组件（2）与车轮接触的伸缩机构（4），所述箱体（1）的下端面上设置有用于驱动伸缩机构（4）伸缩的驱动机构（5），所述伸缩机构（4）包括有：

推力套筒（41），所述推力套筒（41）远离闸瓦托组件（2）一端的内部设置有滚针轴承（411），所述滚针轴承（411）设置锁紧螺母（3）上；

滚珠丝杆螺母（42），所述滚珠丝杆螺母（42）设置在推力套筒（41）的内侧壁上；

滚珠丝杆（43），所述滚珠丝杆（43）与滚珠丝杆螺母（42）螺纹连接；

连接组件（44），所述连接组件（44）设置在滚珠丝杆（43）远离锁紧螺母（3）的一端用于与闸瓦托组件（2）连接。

2.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述驱动机构（5）包括有：

电机（51），所述电机（51）设置在箱体（1）的下端面上，所述电机（51）的转轴上设置有小锥形齿轮（52）；

大锥形齿轮（53），所述大锥形齿轮（53）设置在推力套筒（41）的外表面上，所述小锥形齿轮（52）与大锥形齿轮（53）啮合连接；

电磁制动器（54），所述电磁制动器（54）设置在电机（51）上远离箱体（1）的一端用于对电机（51）转轴抱死。

3.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述连接组件（44）包括有：

丝杆头（441），所述丝杆头（441）设置在滚珠丝杆（43）远离锁紧螺母（3）的一端；

双头螺柱（442），所述双头螺柱（442）的两端分别与丝杆头（441）和闸瓦托组件（2）连接；

压力传感器（443），所述压力传感器设（443）为中空结构设置在双头螺柱（442）外侧用于检测滚珠丝杆（43）的输出压力。

4.根据权利要求2所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述箱体（1）远离锁紧螺母（3）的一端设置有用于限定大锥形齿轮（53）的限位机构（6），所述限位机构（6）包括有：

第一定位环（61），所述第一定位环（61）设置在推力套筒（41）的外表面上位于大锥形齿轮（53）的一侧；

深沟球轴承（62），所述深沟球轴承（62）设置在箱体（1）与推力套筒（41）之间，所述深沟球轴承（62）的一侧与第一定位环（61）连接。

5.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述推力套筒（41）的内部设置有定位组件（7），所述定位组件（7）包括有：

轴承支撑座（71），所述轴承支撑座（71）设置在推力套筒（41）的内侧壁上；

推力圆柱滚子轴承（72），所述推力圆柱滚子轴承（72）设置在轴承支撑座（71）的一侧；

第二定位环（73），所述第二定位环（73）设置在锁紧螺母（3）和推力圆柱滚子轴承（72）之间位于滚珠丝杆（43）的外侧。

6.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述箱体（1）远离锁紧螺母（3）的一端设置有用于防护连接组件（44）的防尘圈罩（8）。

7.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述锁紧螺母（3）靠近箱体（1）的一侧设置有与滚珠丝杆（43）相匹配的垫片（9）。

8.根据权利要求1所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述闸瓦托组件（2）包括有设置在箱体（1）的闸瓦托吊件（21）和用于制动的闸瓦托件（22），所述闸瓦托吊件（21）和箱体（1）之间通过销轴和扭簧连接。

9.根据权利要求2所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述电机（51）内设置有通过测量电阻值，计算得到电机（51）实时温度的热敏电阻。

10.根据权利要求2所述的新型电机械执行机构，其特征在于：所述电磁制动器（54）包括有定子、与电机（51）转轴连接的转子和摩擦制动的摩擦盘。