1.本发明涉及一种制动夹钳单元及转向架，尤其是一种轻量化的紧凑式制动夹钳单元及转向架，属于轨道交通技术领域。
背景技术：2.据申请人了解，现有技术中的一类紧凑式制动夹钳单元采用偏心轴放大机构和独立设置于制动缸外的间隙调节器，此类制动夹钳单元的优点是结构较为紧凑、模块化程度高，适合在诸如120km/h的标准地铁、城际动车、快捷货车等中、高速轨道车辆上普遍采用。其典型结构为2015年中国铁道学会车辆委员会快捷货车制动技术交流会论文集《制动夹钳单元及闸片在快捷货车上的应用研究》一文以及申请号201120029779.1 、201220106387.5、201210075036.7的中国专利所公开。
3.与本技术最接近的现有制动夹钳单元如图1至图5所示，主要由安装于壳体1’的制动缸活塞组件2、推杆组件3、传动机构4、左杠杆组件5和右杠杆组件5’构成；左杠杆组件5和右杠杆组件5’的一端分别装有闸片托6，另一端分别与间隙调节器7的两端连接。壳体1’的两端分别装有与活塞轴线倾斜的制动缸侧盖8’和与活塞轴线垂直的制动缸端盖9’。
4.间隙调节功能是制动夹钳单元的一项关键性能指标，如何确保制动夹钳单元具有稳定可靠的间隙调节量对于轨道车辆的安全运行具有十分重要的意义。轨道交通车辆运行时，壳体和间隙调节器之间通过推杆组件的运动传递夹钳制动时所需的间隙调节量。有关间隙调节器的结构及其与推杆组件衔接作用详见公告号为cn104260748a,名称为《轨道机车车辆制动夹钳单元闸片间隔调整器》以及公告号为cn207795925u,名称为《车辆闸片间隙调整装置及其制动夹钳机构》的中国专利文献。
5.现有技术的紧凑型夹钳单元都将推杆组件3的铰支点设置在制动缸侧盖8’（参见图4）上，再用螺栓把制动缸侧盖8’紧固在壳体1’上。结果，制动缸侧盖的制造和装配误差都直接影响推杆铰支点相对于壳体的位置精度，进而影响推杆的定位和运动精度，容易在轨道车辆制动过程中引起夹钳制动间隙调整量的波动，不利于制动夹钳单元的制动可靠性和轨道车辆运行的安全性。
6.此外，轨道车辆簧下结构的轻量化已成为一种发展趋势。现有的紧凑式制动夹钳单元质量接近100kg，整体较为笨重。制动夹钳单元通过螺栓安装在转向架上，重量较大的制动夹钳单元增加了车辆的簧下质量负担，不利于车辆行驶的操控性、舒适性和加速性能，严重制约了轨道车辆的行驶品质，无法满足轨道车辆对制动夹钳单元及转向架提出的轻量化发展需要。
技术实现要素：7.本发明的首要目的在于：通过结构改进，提供一种可以更加稳定可靠地传递间隙调节量的紧凑式制动夹钳单元，同时给出采用该制动夹钳单元的转向架，从而确保制动夹钳单元的制动可靠和轨道车辆的运行安全。
8.本发明进一步的目的在于：在保持原有功能以及保证强度和刚性前提下，通过优化结构设计，提出一种尽可能满足轻量化指标的制动夹钳单元，以有效减轻列车簧下质量。
9.为了达到以上首要目的，本发明紧凑式制动夹钳单元的基本技术方案为：包括装有制动缸活塞组件的壳体，所述壳体两侧分别铰装可开合的左杠杆组件和右杠杆组件，所述制动缸活塞组件通过传动机构与左杠杆组件传动联接，所述左杠杆组件和右杠杆组件的一端分别装有安置闸片的闸片托，且另一端分别与间隙调节器的两端连接；所述活塞组件经推杆组件与间隙调节器衔接；所述壳体的两端分别装有制动缸侧盖和制动缸端盖；所述壳体邻近制动缸侧盖的一端具有推杆组件铰支结构。
10.具体而言，所述壳体邻近制动缸侧盖的一端朝外延伸出铰支推杆组件的凸台。所述凸台优选位于所述壳体邻近制动缸侧盖的一端下边缘中部。这样可以保持传动机构各零件不变。
11.采用本发明后，原先铰支于制动缸侧盖上的推杆组件转移到直接铰支在壳体上，因此避免了壳体安装面、制动缸侧盖制造以及安装累积误差因素对推杆组件装配精度的影响，能够充分保证推杆组件的定位和运动精度，并且杜绝了因壳体与制动缸侧盖紧固连接振动或松动对推杆组件定位和运动精度的不利影响；有效保证了夹钳制动时所需间隙调整量的准确、稳定地传递，进而确保了制动的可靠性和运行的安全性。并且可以在不影响夹钳功能的情况下，方便地拆开制动缸侧盖，以便查看壳体内各零部件的动作情况，为检测维修带来了极大的便利。
12.为了达到进一步的目的，所述壳体的制动缸端盖一端垂向投影呈切角形成的与制动缸侧盖一端反向的倾斜端，所述制动缸侧盖和制动缸端盖的安装面分别与制动缸活塞组件的轴线呈相应交角。
13.本发明进一步的完善是：所述制动缸侧盖和制动缸端盖为薄壁冲压件。
14.这样，本发明与现有技术相比，壳体因制动缸一端斜截削去一块而显著减轻了重量，而原有功能不仅没有受到不利影响，反而因为制动缸端盖的安装连接件长度随其安装结构的改变而缩短，因此连接更稳定可靠。
附图说明
15.以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
16.图1是现有技术的立体结构示意图。
17.图2是图1另一个视角的立体结构示意图。
18.图3是图1中壳体安装结构的立体结构示意图。
19.图4是图1中推杆组件的立体安装结构示意图。
20.图5是图1中壳体安装结构的立体分解结构示意图。
21.图6是本发明一个实施例的立体结构示意图。
22.图7是图6另一个视角的立体结构示意图（不含侧盖）。
23.图8是图6中壳体安装结构的立体结构示意图（不含侧盖）。
24.图9是图6中壳体安装结构的剖视结构示意图。
25.图10是图6中壳体安装结构的立体分解结构示意图。
26.图11是图6实施例中壳体的平面投影结构示意图。
27.图12是图6实施例中壳体的立体结构示意图。
28.图13是图6实施例中制动缸端盖的平面投影结构示意图。
29.图14是图6实施例中制动缸端盖的立体结构示意图。
30.图15是图6实施例中制动缸侧盖的立体结构示意图。
31.图16是图6中杠杆的立体结构示意图。
32.图17是采用图6实施例的转向架立体结构示意图。
33.图18是采用图6实施例的转向架俯视结构示意图。
具体实施方式
34.实施例一本实施例的紧凑式制动夹钳单元基本结构如图6至图10所示，壳体1中装有制动缸活塞组件2，两侧分别铰装可开合的左杠杆组件5和右杠杆组件5’。制动缸活塞组件2参见图10，含有内部安装活塞的缸套2-2以及o形圈2-1和c形卡环2-3，通过传动机构4与左杠杆组件5传动联接，左杠杆组件5和右杠杆组件5’的一端分别装有安置闸片的闸片托6，且另一端分别与间隙调节器7的两端连接。活塞组件2经推杆组件3与间隙调节器7衔接。装有制动缸活塞组件2的壳体1两端分别装有制动缸侧盖8和借助缸盖螺栓9-1与缸套2-2端头固连的制动缸端盖9。
35.如图8、图10所示，壳体1邻近制动缸侧盖8的一端下边缘中部朝外延伸出铰支推杆组件3的凸台1-1，由此将原先推杆组件3铰支于制动缸侧盖8变成了直接铰支于壳体1。延伸出的凸台1-1既可以与壳体1一体铸造，也可以采取分体制造后通过焊接或其它方式与壳体1固连，其优选呈具有垂向中心通孔的外侧圆弧柱状体，通过圆弧与制动缸侧盖8的对应部位吻合。推杆组件3包括同轴铰支在壳体1上的上推杆杠杆3-4和下推杆杠杆3-2，上推杆杠杆3-4邻近传动机构4的一端装有滚轮3-1，下推杆杠杆3-2的外端与推杆3-3的一端铰接，推杆3-3的另一端与间隙调节器7衔接。
36.当制动缸活塞组件中的活塞受控动作，通过传动机构驱使左杠杆组件的闸片托靠向车轮上的制动盘一侧时，将同时借助间隙调节器7的牵带作用使右杠杆组件的闸片托也靠向制动盘的另一侧。在此过程中，如闸片托与制动盘间隙过大，则制动缸活塞组件中的活塞动作将推动推杆组件，推杆组件通过推杆推动间隙调节器发生调节动作，间隙调节器的长度伸长，从而补偿因闸片与制动盘之间磨损而加大的闸片托与制动盘的间隙（也即减少了闸片与制动盘之间的过大间隙），确保制动可靠以及运行安全。更具体而言，参见图8，如因闸片、制动盘磨损等原因使闸片6与制动盘间隙过大时，制动缸活塞组件2中的活塞在通过活塞杆2-1驱使传动机构4带动左杠杆组件5的闸片托、进而牵动右杠杆组件5’的闸片托靠向制动盘的同时，还应触及推杆组件3的滚轮3-1，进而通过上推杆杠杆3-4和下推杆杠杆3-2推动推杆3-3。使其动作后推动间隙调节器发生调节动作，实现调节器的伸长，从而补偿因闸片与制动盘之间磨损而加大的闸片托与制动盘间隙，确保制动可靠。由此作用机理可以理解，推杆组件的定位和运动精度直接关乎制动时的盘片间隙补偿，因此对确保夹钳单元制动可靠和车辆安全运行十分重要。
37.由于本实施例的制动缸活塞组件2、传动机构4以及推杆组件3均就位于壳体1，因此其相互之间的位置精度高且十分稳定，因此不仅避免了现有技术在实现制动缸活塞组件
2至推杆组件3的运动传递尺寸链中的壳体与制动缸侧盖、制动缸侧盖与推杆组件两处尺寸链接环节，有效保证了推杆组件的定位和运动精度；而且杜绝了壳体与制动缸侧盖紧固连接振动或松动对推杆组件定位和运动精度的不利影响；保证了推杆定位和运动的可靠性，实现了所需间隙调整量的准确、稳定的传递，从而确保了制动过程的可靠性和列车运行的安全性。并且可以在需要时方便地拆开制动缸侧盖，查看壳体内各零部件的动作情况。
38.本实施例另一重要改进是壳体1的制动缸端盖9一端在原有技术矩形端基础上切去一角，其垂向投影如图11、图12所示，呈切角形成的与制动缸侧盖一端反向的倾斜端，制动缸侧盖8的安装面1.2与制动缸活塞组件2的轴线的交角范围设置为40
°‑
60
°
，制动缸端盖9的安装面1.1与制动缸活塞组件2的轴线的交角范围设置为50
°‑
75
°
；优选制动缸侧盖8的安装面1.2和制动缸端盖9的安装面1.1分别与制动缸活塞组件2的轴线呈50
°
和60
°
的交角，有利于形成更加稳固的壳体结构。这一改进不仅显著减轻了紧凑式制动夹钳单元的重量，有效减小了车辆的簧下质量负担，更有利于车辆行驶的操控性、舒适性和加速性能，而且切除一角后壳体1呈切除尖角的“v”形紧凑结构，而制动缸活塞组件保持不变，在不影响行车制动功能的前提下，由于壳体的孔深缩短，安装缸套2-2和c形卡环2-3等更加方便，缸盖螺栓9-1长度明显缩短，不仅紧固更可靠，而且有利于防止震动松脱。
39.此外，本实施例的制动缸侧盖8和制动缸端盖9均改为薄壁冲压件。制动缸端盖9选择铝合金或薄钢板冲压成型，具体结构如图12、图13所示，呈内凹结构，包括具有与壳体制动缸端盖安装面相应交角的法兰边9-2，该法兰边9-2的相对两端分别通过圆弧过渡延伸出平行和垂直于制动缸活塞组件2轴线的水平支撑面9-3和垂向安装面9-4，垂向安装面9-4上制有端盖螺栓9-1的穿装孔9-5，水平支撑面9-3和垂向安装面9-4相互之间圆弧过渡，水平支撑面9-3和垂向安装面9-4的边缘通过曲面平滑过渡到法兰边9-2。这样可以进一步降低重量和制造成本。本实施例因壳体1一端设置有凸台，制动缸侧盖8的结构也调整改变，如图15所示，其安装面的下沿中部具有与凸台1-1形状相配的凹缺8-1。
40.本实施例的左、右杠杆组件5、5’中的杠杆5.1如图6和图16所示，由上杆臂5.1-1和下杆臂5.1-2通过连接螺栓穿过空心连接柱5.1-3连接而成，上杆臂5.1-1和下杆臂5.1-2分别设置有2个空心连接柱5.1-3，四个两两相对的空心连接柱5.1-3相互对应设置在上杆臂5.1-1和下杆臂5.1-2安装闸片托的端部处，可以与上杆臂5.1-1或下杆臂5.1-2一体铸造形成，也可以通过焊接固连。
41.上杆臂5.1-1和下杆臂5.1-2分别制有若干减重孔5-1，相邻减重孔之间留有连接筋5-2，从而在保证产品结构强度的情况下可以将杠杆质量减小到最轻。此外，闸片托6中部镂空，不仅减轻了重量，还便于快速散热带走闸片背板的热量，明显提升制动时闸片背板的散热。
42.采用本实施例的转向架如图17、图18所示，紧凑式制动夹钳单元d通过吊挂装置e安装在转向架构架a的下方，紧凑式制动夹钳单元d的可开合左杠杆组件5和右杠杆组件5’分别位于车轮b的内、外侧，左杠杆组件5和右杠杆组件5’一端闸片托6上的闸片分别与车轮内外侧的制动盘c相对。
43.试验表明，采用本实施例具有如下显著进步：1）推杆组件支点的转移有效保证了制动间隙调整量的稳定传递，显著改善了制动的可靠性和稳定性，进一步确保了安全，而且大大方便了检修维护；
2）大胆创新的v型结构壳体在保证原有性能的前提下，不仅显著减轻了重量，而且有利于端盖与壳体的连接更加稳定可靠，整体结构更加紧凑、稳固；3）制动缸侧盖和端盖均改成轻薄的冲压结构，不仅有助于减轻重量，而且工艺性更佳，制造成本更经济；4）框架式杠杆组件具有足够的刚性和强度，更加轻盈；5）采用中部镂空设计，闸片托的散热性显著改善，延长闸片寿命。
44.总之，本实施例使得制动夹钳单元的制动性能更加稳定、可靠、重量更轻（减重10%以上）、占用空间更小、加工成本更低、散热效率更高，综合性能指标有了较明显的提升，不仅可用于与轮装式制动盘配合，而且也可用于与轴装式制动盘配合使用。
45.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
技术特征：1.一种紧凑式制动夹钳单元，包括装有制动缸活塞组件的壳体，所述壳体两侧分别铰装可开合的左杠杆组件和右杠杆组件，所述制动缸活塞组件通过传动机构与左杠杆组件传动联接，所述左杠杆组件和右杠杆组件的一端分别装有安置闸片的闸片托，且另一端分别与间隙调节器的两端连接；所述活塞组件经推杆组件与间隙调节器衔接；所述壳体的两端分别装有制动缸侧盖和制动缸端盖；其特征在于：所述壳体邻近制动缸侧盖的一端具有推杆组件铰支结构。2.根据权利要求1所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：其特征在于：所述铰支结构为壳体邻近制动缸侧盖的一端朝外延伸出的铰支推杆组件的凸台。3.根据权利要求2所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述凸台位于所述壳体邻近制动缸侧盖的一端下边缘中部。4.根据权利要求3所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述凸台呈具有垂向中心通孔的外侧圆弧柱状体。5.根据权利要求4所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述推杆组件包括同轴铰支在壳体上的上推杆杠杆和下推杆杠杆；所述下推杆杠杆的外端与推杆的一端铰接，所述推杆的另一端与间隙调节器衔接。6.根据权利要求5所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述上推杆杠杆邻近传动机构的一端装有滚轮。7.根据权利要求1所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述壳体的制动缸端盖一端垂向投影呈切角形成的与制动缸侧盖一端反向的倾斜端，所述制动缸侧盖和制动缸端盖的安装面分别与制动缸活塞组件的轴线呈相应交角。8.根据权利要求7所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸侧盖的安装面与制动缸活塞组件的轴线呈40
°‑
60
°
交角，所述制动缸端盖的安装面与制动缸活塞组件的轴线呈50
°‑
75
°
交角。9.根据权利要求8所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸侧盖和制动缸端盖的安装面分别与制动缸活塞组件的轴线呈50
°
和60
°
的交角。10.根据权利要求9所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸侧盖和制动缸端盖为薄壁冲压件。11.根据权利要求10所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸端盖呈内凹结构。12.根据权利要求11所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸端盖包括具有与壳体制动缸端盖安装面相应交角的法兰边，所述法兰边的相对两端分别通过圆弧过渡延伸出平行和垂直于制动缸活塞组件轴线的水平支撑面和垂向安装面。13.根据权利要求12所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述垂向安装面上制有端盖螺栓的穿装孔，所述水平支撑面和垂向安装面相互之间圆弧过渡。14.根据权利要求13所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述水平支撑面和垂向安装面的边缘通过曲面平滑过渡到所述法兰边。15.根据权利要求1至14任一所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述制动缸侧盖安装面的下沿中部具有与所述凸台形状相配的凹缺。
16.根据权利要求7所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述左杠杆组件和右杠杆组件中的杠杆由上杆臂和下杆臂通过连接螺栓穿过两根空心连接柱连接而成。17.根据权利要求16所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述上杆臂和下杆臂分别制有若干减重孔。18.根据权利要求17所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：相邻减重孔之间留有连接筋。19.根据权利要求18所述的紧凑式制动夹钳单元，其特征在于：所述闸片托中部镂空。20.一种采用权利要求1、2或7所述紧凑式制动夹钳单元的转向架，其特征在于：所述凑式制动夹钳单元通过吊挂装置安装在转向架构架下方。21.根据权利要求20所述的转向架，其特征在于：所述左杠杆组件和右杠杆组件分别位于轮装制动盘或轴装制动盘的内侧和外侧，所述左杠杆组件和右杠杆组件一端闸片托上的闸片分别与制动盘的内侧和外侧相对。
技术总结本发明涉及一种紧凑式制动夹钳单元及转向架，属于轨道交通技术领域。该夹钳单元包括装有制动缸活塞组件的壳体，壳体两侧分别铰装可开合的左杠杆组件和右杠杆组件，制动缸活塞组件通过传动机构与左杠杆组件传动联接，左杠杆组件和右杠杆组件的一端分别装有安置闸片的闸片托，且另一端分别与间隙调节器的两端连接；活塞组件经推杆组件与间隙调节器衔接；壳体的两端分别装有制动缸侧盖和制动缸端盖；壳体邻近制动缸侧盖的一端具有推杆组件铰支结构。制动缸侧盖、制动缸端盖采用薄壁冲压件。采用本发明后，有效保证了夹钳制动时所需间隙调整量的稳定传递，进而确保了制动的可靠性和运行的安全性，并且为检测维修带来了极大的便利。利。利。
技术研发人员：兴百宪 梅卓民 张萍 郑志立 王贤龙 李娄明
受保护的技术使用者：常州中车铁马科技实业有限公司
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/7/5
