带有控制阀的气动制动致动器制造技术

一种车辆气动制动致动器系统，包括弹簧制动致动器和主制动致动器，弹簧制动致动器包括带有弹簧腔和压力腔的密封壳体，布置在弹簧制动致动器内并可轴向运动以应用停车制动的中空致动杆，主制动致动器包括用来应用主制动的主压力腔，其中制动致动器系统的控制阀包括可被安置在中空致动杆内的阀体，阀体包括形成在其中的开孔，该开孔用来允许弹簧制动致动器的弹簧腔与主制动致动器的主压力腔之间通过中空致动杆的流体连通，控制阀包括由弹性材料形成的薄膜并具有形成为穿过其中的通气孔，薄膜位于阀体开孔内，并构造成当薄膜不遭受超过阀值水平的流体压力时，密封除了通气孔外的开孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于车辆的气动膜片式制动器，更具体地涉及主制动器和弹簧制动致动器组件和用来提供密封弹簧腔的内置排气阀机构，所述密封弹簧腔可保护弹簧使其免于直接暴露于大气和环境污染。
技术介绍
用于例如公共汽车、卡车、拖车和其它重型车辆等车辆的空气制动系统包括制动蹄和制动鼓组件，所述组件通过有选择性的应用压缩空气以操作致动器组件的方法来致动。传统的空气制动致动器既具有用来在正常驾驶条件下通过应用压缩空气致动制动器的主制动致动器，也具有当气压已释放时引起制动器动作的弹簧式紧急制动致动器。该紧急制动致动器包括强力压缩弹簧，当空气释放时，所述强力压缩弹簧强制应用制动器。这通常称为弹簧制动器。气动制动致动器为活塞式或膜片式。在膜片式制动致动器中，两个气动膜片式制动致动器通常布置成串联的结构，这两个气动膜片式制动致动器包括用来应用车辆正常工作制动的气动主制动致动器和用来应用车辆驻车或紧急制动的弹簧制动致动器。主制动致动器和弹簧制动致动器都包括具有弹性膜片的壳体，所述弹性膜片将所述壳体的内部分成两个不同的流体腔。另一方面，除了替代膜片之外，活塞式制动致动器在与上述基本相同的原理下工作，活塞在气缸中往复运动以应用车辆的正常和/或驻车制动。在典型的主制动器致动器中，主制动器壳体分成压力腔和推杆腔。压力腔流体地连接到压力空气源，推杆腔安装有与制动器组件相连的推杆，由此压缩空气在压力腔中的进出使推杆往复运动进出于壳体，以应用和释放制动操作。在典型的弹簧制动器致动器中，弹簧制动器壳体分成压力腔和弹簧腔。压力盘在弹簧腔内位于膜片与强力压缩弹簧之间，其中强力压缩弹簧与压力盘接触的相反一端邻接壳体。在一个公知的结构中，致动杆延伸穿过压力盘和膜片，进入到压力腔，并穿过隔离壁，所述隔离壁将弹簧制动器致动器从主制动器致动器分开。致动器的末端流体地连接到主制动器致动器的压力腔。当应用停车制动时，弹簧制动器致动器压力从压力腔排出，强力压缩弹簧将压力盘和膜片推向弹簧制动器致动器与主制动器致动器之间的隔离壁。在这个位置，推动连接到压力盘的致动杆以应用停车或紧急制动，从而强制车辆不再运动。为了释放停车制动，压力腔向大气关闭，将压缩空气引入弹簧制动器致动器的压力腔，压缩空气使压力腔扩大，使膜片和压力盘向着弹簧制动器致动器壳体相反一端运动，从而压缩强力压缩弹簧。关于这种设计的弹簧制动器致动器的一个已知问题为，当压缩强力压缩弹簧时，压力腔容积增加，弹簧腔容积减小，导致了弹簧腔内的压力升高，除非弹簧腔包括用来释放该弹簧腔内升高的压力的特定系统。制动器释放时在弹簧腔内的压力升高是非常不合需要的，因为为了充分地压缩弹簧从而充分地释放制动器，必须通过压力腔内的压力增加来抵销弹簧腔内的压力升高。由于重型车辆的大部分压缩空气系统工作在工业标准最大压力，所以弹簧腔内的压力升高加剧。弹簧与弹簧腔内气压升高的联合压力不能接近用来使制动器正确工作的最大值。当与弹簧压力和弹簧腔内的压力升高相关的合力接近由最大压力施加的力时，制动器就不能释放，只是部分地释放，或者释放得非常慢，所有这些都是不期望的。解决弹簧腔内压力升高问题的一个典型方案是在弹簧腔内提供适当的排气孔设计。膜片式制动器致动器内最普通的排气机构是在壳体内绕着弹簧腔设置多个孔。这种排气孔的主要缺点是弹簧腔的内部就这样暴露于外界环境中。外界物质，例如灰尘、盐粒和水份，就能进入弹簧腔，加速各种内部制动器部件(例如弹簧)的磨损、腐蚀或损耗。外界物质对内部制动器部件的损坏能引起维修的增多或者弹簧的过早损坏及随后制动器致动器的置换。将弹簧腔直接向外排气的另外一个问题是车辆(例如，牵引车/拖车)在邻接码头的停车场经常停放很长时间。这些停车场通常为斜坡且在地面以下。在大雨或大雪条件下，停车场能充满水达到超过排气孔的高度，流进弹簧腔的内部。虽然水通常会在释放制动器时通过排气孔从弹簧腔排出，但是这个注水会加速腐蚀，带来其它的环境危害。在某些环境条件下，水会冻结，这会阻止制动器完全地释放。由于外界物质通过排气孔进入弹簧腔所带来的问题，已做出密封弹簧腔的尝试来阻止各种外界物质的进入。但是，密封弹簧腔带来了其它的问题，当应用停车制动时，在弹簧腔内有形成真空或低压的趋势，除非设置了用来补偿或解除低压的系统。如果低压足够低，那么它能使停车制动的反应时间迟钝，这是不期望的。几个用于消除弹簧腔内的压力升高和真空产生且同时阻止外界物质入内的已知的尝试包括，例如，将弹簧制动器致动器的弹簧腔流体地连接到主制动器致动器的任意一个腔，在排气孔设置过滤器，和设置从弹簧腔、穿过致动杆、进入主制动器压力腔的内部流体通路。所有这些解决方案都是折衷方案，因为它们没有提供完整的解决方案或在那里带来了其它的问题。例如，设置了过滤器的排气孔固有地允许外界空气进入制动器，产生未全部密封的制动器。只要过滤器打开，外界的物质就有可能通过过滤器进入制动器，例如如果制动器致动器浸没在充满水的停车场。在2000年2月29日发布的美国专利No.6029447中提供有设置了过滤器的排气孔的实例。延伸穿过致动器的内部流体通路需要设计复杂的双向阀，其控制流体流动以释放弹簧腔内的压力升高且同时允许压缩流体的进入以阻止弹簧腔内的真空。1998年3月3日发布的美国专利No.5,722,311和1994年12月13日发布美国专利No.5372059也都公开了这种双向阀的实例。另一方面，2003年7月8日发布的美国专利No.6,588,314公开了单向阀的实例，这里引用其全部的公开内容作为参考。该排气孔设计通过允许内部空气从弹簧腔排向主制动器压力腔，提供弹簧腔内压力升高问题的有效解决方案。然而，在弹簧腔内的压缩弹簧必须选择具有比传统的弹簧腔弹簧强力得多的弹簧，以克服当应用弹簧制动时或相反当在期望的应用时间中不能适当地应用弹簧制动时在弹簧腔内产生的低压或真空。希望有一种包括弹簧制动器致动器的气动制动器致动器，其中弹簧制动器致动器密封，并且不需要复杂的或高保养的阀和过滤系统和/或在弹簧腔内不需要非常强力的弹簧，就能消除压力提高和真空形成。
技术实现思路
本专利技术总体涉及气动主制动致动器系统和弹簧制动致动器系统，该系统的弹簧制动致动器具有密封腔和控制阀机构，它们可提供保护以免于直接暴露于大气和环境污染，同时提供了双向通气阀功能，用来控制弹簧制动致动器的弹簧腔中的压力累积和真空形成。根据本专利技术的一方面，用来应用车辆停车制动的气动制动致动器包括密封壳体，其包括第一端壁，与第一端壁相对的第二端壁，在第一端壁与第二端壁之间延伸的外围侧壁，第一端壁、第二端壁与外围侧壁一起限定了其中的内腔；膜片，其跨越内腔，并将内腔分成位于膜片与第一端壁之间的弹簧腔，和位于膜片与第二端壁之间的压力腔，当压力腔被流体增压时，膜片处于第一位置，当压力腔被排放时，膜片处于第二位置；弹簧，其布置在弹簧腔中，并将膜片朝向第二端壁的方向偏压；中空致动杆，其一端连接到膜片的中心孔，另一端延伸穿过第二端壁，其中当膜片在第二位置时，中空致动杆位于应用停车制动的位置，当膜片在第一位置时，中空致动杆位于释放停车制动的位置；控制阀，其位于中空致动杆内，该控制阀包括阀体，阀体具有形成于其内的开孔用来允许弹簧腔与第二端壁和压力腔相对的一侧之间通过中空致动杆的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来应用车辆停车制动的气动制动致动器，包括：密封壳体，所述密封壳体包括第一端壁，与所述第一端壁相对的第二端壁，在所述第一端壁与所述第二端壁之间延伸的外围侧壁，所述第一端壁、所述第二端壁与所述外围侧壁一起限定了其中的内腔； 膜片，所述膜片跨越所述内腔，并将所述内腔分成位于所述膜片与所述第一端壁之间的弹簧腔，和位于所述膜片与所述第二端壁之间的压力腔，当所述压力腔被流体增压时，所述膜片处于第一位置，当所述压力腔排气时，所述膜片处于第二位置；弹簧，所述弹簧布 置在所述弹簧腔中，并且朝向第二位置偏置所述膜片；中空致动杆，所述中空致动杆一端连接到所述膜片的中心孔，另一端延伸穿过所述第二端壁，其中当所述膜片在所述第二位置时，所述中空致动杆位于应用停车制动的位置，当所述膜片在所述第一位置时，所述 中空致动杆位于释放停车制动的位置；以及控制阀，所述控制阀位于所述中空致动杆内，所述控制阀包括阀体，所述阀体具有形成于其内的开孔，用来允许所述弹簧腔与所述第二端壁和所述压力腔相对的一侧之间通过所述中空致动杆的流体连通，所述控制阀包括由 弹性材料形成的薄膜，并具有形成为穿过其中的通气孔，所述薄膜位于所述阀体开孔内，并构造成当薄膜遭受低于预定水平的流体压力时密封除了所述通气孔外的所述开孔。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾伯特D费希尔，
申请(专利权)人：哈尔德克斯制动器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]