CN100378364C - 摩擦件用的导向弹簧和至少配装一个这种弹簧的盘式制动器 - Google Patents

摩擦件用的导向弹簧和至少配装一个这种弹簧的盘式制动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导向和夹持摩擦件，特别是夹持摩擦垫用的弹簧和一种至少具有一个这种弹簧的盘式制动器。本发明的弹簧(3)包括能与安装在支承架，特别是安装在盘式制动器轭架上的匹配部件协同运行的部件。当弹簧(3)固定在支承架上时，弹簧(3)的部件和支承架的部件彼此配合能保证两者相互锁定。有利的是弹簧(3)只有一端固定在支承架上，与弹簧相对的另一端在安装摩擦件之前处于自由状态，最好所述另一端有较大的间隙。本发明在汽车工业领域，特别是对汽车刹车装置的制造特别有用。

Description

摩擦件用的导向弹簧和至少配装一个这种弹簧的盘式制动器
本发明涉及一种导向和夹持摩擦件的、特别是垫片类摩擦件用的弹簧，也涉及至少装有一个这种弹簧的盘式制动器。
谈及盘式制动器摩擦垫的轴向平稳导向时，人们都知道采用装设在轭架上的弹簧。配有这种刹车装置的车辆在刹车状态下，作用到每个旋转圆盘上的摩擦垫都要承受指向支承架一个零件的切向力。已知类型的弹簧，对抗一个反力，由于最小允许偏差的影响，就批量生产而论，该反力是不能被控制的。这样，一个负加速度非常大的刹车过程会增大能使摩擦垫冲向支承架的力，而这个力却大于弹簧承受的反作用力。摩擦垫切向冲向支承架会产生一种使汽车乘客感到刺耳的噪音，这种噪音被称作“klonk”噪音，此外这可能被误认为是机械故障的特征噪音。
本申请人发现不能很好地控制摩擦垫的切向导向是源于未有效地将弹簧钩挂于轭架上。此外，一个弓形件通常连接两个相互面对的弹簧，第一个弹簧夹持第一个能够作用于圆盘第一主面上的第一摩擦垫的一端，而另一个弹簧则夹持作用于圆盘第二主面(与所述第一主面相对的面)上的第二摩擦垫的相应一端。这就是对每一种宽度的轭架必须配备专用弹簧的原因。
文献US 5941 348和JP 10-103393A描述了包括部件的垫夹，该装置由能够由压力配合的U形部分形成，所述压力以一个支撑支持的突出形成的辅助部件维持，从而在制动动作中通过改善垫的移动而减少噪音。
因此，本发明的一个目标是提供一种弹簧，使该弹簧在对抗受导摩擦件通过所述弹簧直接或间接作用于支承架(特别是轭架)的切向冲量时，能保证完成有效的轴向导向；包括能与在支承架上支承的辅助部件协同运行的部件，所述部件的协同运行能确保两者相互联锁，部件是由一个基本上呈U形的喉部构成，且锁定用的插入件由喉部的一个侧面支承。
本发明的另一目标是提供一种能施加一个巨大反作用力的弹簧。
本发明的另一目标包括提供一种具有一定尺寸，但却是小尺寸的弹簧。
本发明还有一个目标，就是涉及一种使用寿命长的，包括在严酷运行条件下使用寿命长的弹簧。
本发明还有一个目标，即提供一种耐腐蚀弹簧。
本发明的另一目标是提供一种能够安装在多种不同的盘式制动器，特别是具有不同宽度的轭架的盘式制动器上的弹簧。
本发明的另一目标涉及一种至少包括一个，最好包括四个这种弹簧的盘式制动器。
本发明的另一目标是提供一种非常可靠的盘式制动器。
本发明还有一个目标，就是提供一种适度成本价格的盘式制动器。
本发明的另一目标是提供一种特别宁静的盘式制动器。
借助基于本发明的弹簧可达到上述各项目标，这种弹簧包括能与安装在盘式制动器的支承架上，特别是轭架上的辅助部件协同运行的部件。弹簧的部件与支承架上的这些部件配合，既能确保两个部件联锁，又能使弹簧定位于支承架上。有利的是弹簧的一端附于支承架上，而另一端则是自由端，理想的是这个自由端在安装摩擦件之前，在自由状态下具有很宽的移动范围。
本发明基本上涉及一种供盘式制动器的摩擦件用的轴向和径向夹持弹簧，该弹簧包括能与安装在支承架上的辅助部件协同运行的部件，其特征在于：所述两个部件的协同运行能确保两者相互联锁。
根据本发明的特点，这种弹簧的特征就在于由弹簧承载的部件包括一个插入件，该插入件在搭接锁定运行状态下通过与插入腔配合能够与所述插入腔协同运行。
本发明的另一方面是这种弹簧的特点在于所述弹簧是一个由冲压成型的弯折板材构成的片簧，同时，也在于插入件是一个突块。
根据另一特点，所述弹簧从侧面看大致呈数字“5”的形状。
本发明还涉及一种盘式制动器，其特征在于：该装置至少包括一个基于本发明的弹簧。
本发明的另一个内容是这样一种盘式制动器，其特征在于：包括由两个摩擦件构成的摩擦垫，每个垫都有两个径向相对的突缘，而每个突缘都由基于本发明的一个弹簧来导向。
本发明的另一个内容仍然是这样一种盘式制动器，其特征在于：弹簧支承架包括一个轭架，该轭架具有一个配置在圆盘第一主面对面的第一支臂和位于所述第一圆盘主面相反方向的、与圆盘第二主面相对的第二支臂，两个支臂借助至少一个弓形件来连接。
根据本发明的另一方面，这种盘式制动器的特征在于：仅仅是弹簧的一端系挂于支承架上，而它的另一端则是自由端。
本发明另外一个方面是这种盘式制动器的特点在于在静止状态下，弹簧的自由端与支承架保持一定的距离。
本发明还涉及到这样一种盘式制动器，其特征在于：摩擦件是具有正方形突缘的摩擦垫，而且每个弹簧都限定了一个为具有正方形突缘的刹车垫轴向导向用的喉部。
本发明的另外一些特征和优点将在下面通过实例(但不仅限于所述实例)结合附图详细说明时显示出来，附图包括：
图1-基于本发明的一种弹簧的最佳实施例透视图；
图2-图1弹簧转动90°后的透视图；
图3-基于本发明的一种盘式制动器的一种轭架的顶视图，图中示出轭架的下部配装有刹车垫，而图的上部分未示出刹车垫和上部右边的弹簧；
图4-图3的轭架在安装刹车垫之前的侧视图；
图5-已安装好刹车垫的轭架侧视图；
图6-配装一个刹车垫并承受该垫施加的相当于安装一个实际刹车垫所形成的力的图3中轭架的示意性局部侧视图；
图7-局部示意图，示出摩擦垫在安装妥后和在静止状态下，即摩擦垫在未被驱动情况下该摩擦件所施加的各种力；
图8-在刹车运行期间的类似示意图；
图9-在强力刹车运行过程中的类似示意图；
图10-基于本发明最佳实施例的弹簧的位置和随之而形成的变形与弹簧承受的反作用力的关系曲线图；以及
图11-示出两条与上图相同的曲线，但力的标度被扩大。
在图1-11中，相同的零件将标出相同的参考编号。在下面的说明中，“轴向力”系指按与X轴线(图3)，即相当于圆盘1的轴线(在图4和5中为想象轴线)相平行的方向作用的力。切向力意指与圆盘1共轴作用的力。径向力表示是沿圆盘1的半径方向作用的力。
图1～9示出基于本发明的弹簧3的最佳实施例。在侧视图中，弹簧3有点像数字“5”，从而限定出一个用于套装到支承架9的零件7上的(典型的是套装到轭架9上的突出部分7上的)第一喉部5和容纳摩擦件15的突缘13的(典型是容纳刹车垫突缘的)第二喉部。
第一喉部5的形状与它容纳的突出部分7相适配。在所阐述的有利的实例中，轭架9的突出部分7基本上是一个具有正方形底面的直角平行六面体，其高度轴向延伸。在这个有利的实例中，喉部5基本上呈U形。明智的是U形喉部各面中的一个面17，最好是远离第二喉部11并与其面对的一个面，包括一个向突出部分7施加相当大的力的轴向侧缘19。
弹簧可靠地紧固在支承架9上，实际上是本发明的一个基本特征。如果弹簧3锁定在支承架9上和最好锁定在突出部分7上，所述特征也许会以一种有利的方式进一步改进。在锁定状态下使组装的零件中的一个零件的插入件与位于另一个零件上的凹槽或插入腔相配合实现了这种锁定。在这个所述的具有无限优点的实例中，插入件是安装在弹簧3的喉部5的侧面17上的一个突块21，插入腔则是在突出部分7上加工成型并面对突块21(图4-9中的顶面)的一个轴向槽23。有利的是突块21是在面17上切削加工而成。使突块21具有一定的弹性，例如通过加工两个从突块边缘延伸出的小片25使其具有弹性也许是明智的。
虽然沿槽23的中间平面配置突块21的方案并未脱离本发明的范围，但在突块21和中间平面27之间保持一个α角，以便有效地抵抗按箭头29所示方向施加的拉力和很好地阻止箭头31所示的倾复力矩也许是有利的。α角最好是在3°至87°之间，在10°至60°之间更好，但在25°～50°范围内就非常好。在所示有利的实例中，α角等于45°。在最佳实例中，突块21的斜度与弹簧侧面17端部的斜度相同，同时突块延伸到边缘19以外，以便进入突出部分7的槽23内。
此外，当弹簧3的喉部被驱使到突出部分7处和突块21进入槽23时，突块21的倾斜度能够使基于本发明的弹簧3以搭接锁定动作迅速贴附于支承架9的突出部分7上。
在图示的实例中，槽23在突出部分7的整个轴向长度上延伸，从而使所述槽的加工更容易。为突块21加工覆盖突出部分7的部分轴向长度的凹口或插入腔23未超出本发明的范围。加工这样的凹腔是一个费用较高的过程，但的的确确能有效地阻止弹簧3在它的支承架9上发生轴向位移。
弹簧3可以配装防止弹簧轴向位移的其它部件。在所示的实例中，弹簧3包括第一突块33和第二突块35，两个突块都与各面和根部(如果喉部是U形的话)成直角，并尽量顶着突出部分7的各个轴向相对面。当刹车装置被释放时(即当摩擦件15离开圆盘1时)，为了阻止弹簧3在突块35上的位移，设计用于阻止刹车时弹簧位移的突块33的宽度，大于突块35的宽度。可以沿突块33和35的根部切制凹口37，以改善突块的配合性。应当理解的是，采用其他将弹簧3紧固于支承架9上的方法，例如用铆钉或螺栓穿经弹簧上的螺栓孔固定的方法并未超出本发明的范围。正如在下面对照图6-11所作的充分说明那样，在一种有利的方法中，基于本发明的弹簧3可以一端被紧固，另一端保持自由端。然而使用两端都紧固于支承架9上的弹簧并未脱离本发明的范围。
有利的是基于本发明的刹车装置包括四个基于本发明的弹簧3，也就是说在每个摩擦件的每个切向端都安装一个。在一种明智的方法中，刹车装置包括四个单独的相同弹簧。因此，在轴向宽度不同的刹车装置上也可配装同一类型的弹簧。然而，在圆盘1的两侧都装设相互面对并用弓型件将两者相互连接的弹簧的方案都未脱离本发明的范围。
喉部11的形状与摩擦件的突缘形状相匹配。因而应当采用半圆形或基本半圆形断面的喉部11来控制尖部为圆形的摩擦垫。图示有利的实例示出了一种容纳“正方形尖部”摩擦垫突缘的U形喉部。U形喉部11的两个相对侧面39和41之间的径向距离基本上等于摩擦垫尖部或突缘的径向长度。喉部11的侧面39对应于喉部5的、与侧面17相对的侧面。有利的是喉部11包括一个用来使摩擦垫15的尖部轴向插入喉部11的第一导向突缘43，和一个用来使摩擦垫15的尖部切向插入喉部11的第二导向突缘45。在一种有利的方法中，喉部11的自由端41加装了一个翼肋47，以改善抗扭强度。这样一来，静止状态下，摩擦垫15的尖部，在弹簧3的喉部11内的轴向位置变化所导致的摩擦垫15的磨损并不影响导向刚度。
有利的是弹簧3的各个角隅都被加工成圆弧状，这样就不会有尖刺，从而防止了机械师在维修过程中受到剌伤的可能性。
基于本发明的弹簧3包括一块冲压成型的弯折不锈钢板，其厚度最好小于1毫米，例如等于0.4±0.03毫米。可以采用不锈钢材，例如Z10CN 18.08，Z12CN 17.07级不锈钢材，或SAE 30301或30302类钢材。
在基于本发明的刹车装置的最佳实例中，轭架9包括两个臂49和51，两臂分别设置于圆盘1的两个侧面并用一个按轴向方向延伸和径向处于圆盘1之外的弓形件53将两臂的各一个端部相互连接起来。弓形件53具有接纳口55，该口用于承纳支承施力装置的叉形件(未示出)上的控制件，所述施力装置通常受液压控制，用于将摩擦件15推向圆盘1两个相对主面的装置。然而采用其他支承架9或摩擦件15的其他施力装置都未超出本发明的范围。
图10给出了说明基于本发明的弹簧3在承受较小切向力(图6-9中的Ft)时的性能的有滞后现象的曲线57。弹簧位置标示在X轴上，以毫米计，作用于弹簧上的应力标示在Y轴上，以牛顿计。
但在说明性的附图6-9中仅部分地示出了摩擦件15。
在图6中，摩擦件15紧夹在弹簧3的喉部11的两个面39和41之间。这对应于应力约为17牛顿和移动量在2～1.2毫米之间时的曲线57的大致水平区域59。曲线上的点61对应于摩擦件15和U形喉部11的根部65之间的一个接触点63(图7)。应当注意，接触点63位于根部65和弹簧3喉部11的侧面41的交叉点附近。点67对应于根部65和支承在轭架上的面39的交叉点。在对应于一个界于1.2毫米至0.62毫米之间的移动范围的区域69之中，接触点63向点67的方向移动，最终到达点71，该点相当于图8中示出的状态。在剖视图中，弹簧3喉部11的根部65显示出有一个朝向摩擦件15的凹状面，该面与摩擦件15有一个接触点73。根部65在点67和75处支承于轭架9上。这种结构有效地防止了摩擦件15触及轭架9，如果触及将会发出令人生厌的噪音，即所谓“Klonk”。在点77处表明恢复到刹车释放运行。图11中的曲线79表明在不断增大的切向力作用下，弹簧3喉部11的根部65不断受到挤压，当切向力超过51daN(1个daN相当于10牛顿)时便形成如图9所示的平面接触。该平面接触对应于点81。为了绘制图11中的曲线79，已将纵座标标度扩大到以daN(10牛顿)计。
在图11的左边，曲线83表示测量点的刚性。用曲线57和79示出的测量结果已经考虑了这个测量点的刚性。
考虑到所涉及的各种力，图9中示出的对应于发出所谓“klonk”噪音的状态是十分罕见的，在通常实践中从未发生过，这种状态只不过相当于一次极紧急刹车状态。这反而成为一项优点。在正常使用情况下，弹簧3与轭架的接触面是非常小的。典型的做法是用经过耐腐蚀处理的铸铁，例如用锌合金来制造轭架。众所周知，与这种材质的轭架接触会使弹簧腐蚀。因此，基于本发明的弹簧3，由于其特定的结构，展现出的耐腐蚀性高于已知类型的弹簧。基于本发明的弹簧3的耐腐蚀表面处理仍然未超出本发明范围这一事实也是千真万确的。
本发明更特别涉及汽车工业。
本发明主要适用于设计和制造汽车的刹车装置。

Claims (14)

1.一种用于盘式制动器摩擦件(15)的轴向导向和径向夹持弹簧，包括能与在支承架(9)上支承的辅助部件(7)协同运行的部件(5)，其特征在于：所述能协同运行的部件(5)和所述辅助部件(7)的协同运行能确保两者相互联锁，
所述能协同运行的部件(5)是由一个基本上呈U形的喉部构成，且锁定用的插入件(21)由该喉部的一个侧面(17)支承。
2.按照权利要求1所述的弹簧，其特征在于：插入件(21)在搭接锁定操作中借助与凹形装置的接合能与凹形装置(23)协同运行。
3.按照权利要求2所述的弹簧，其特征在于：凹形装置(23)由所述辅助部件(7)支撑。
4.按照权利要求1-3之一所述的弹簧，其特征在于：所述弹簧从侧面看大致呈数字“5”的形状。
5.按照权利要求1-3之一所述的弹簧，其特征在于：所述弹簧是由一块冲压成型的弯折板材构成的片簧，且插入件(21)是一个突块。
6.按照权利要求1-3之一所述的弹簧，其特征在于：所述弹簧从侧面看大致呈数字“5”的形状，所述弹簧是由一块冲压成型的弯折板材构成的片簧，且插入件(21)是一个突块。
7.按照权利要求5所述的弹簧，其特征在于：突块(21)和由槽形成的凹形装置(23)所构成的中间平面(27)之间设置一个角α。
8.如权利要求7所述的弹簧，其特征在于：所述角α在3°至87°范围内。
9.一种盘式制动器，其特征在于：该盘式制动器包括上述各项权利要求中的任何一项权利要求所述的至少一个弹簧。
10.按照权利要求9所述的盘式制动器，其特征在于：所述的盘式制动器包括两个由摩擦件构成的摩擦垫(15)，每个摩擦件具有两个径向相对的突缘(13)，而且每个突缘(13)由所述弹簧(3)导向。
11.按照权利要求9所述的盘式制动器，其特征在于：弹簧(3)的支承架(9)包括一个轭架(9)，轭架(9)具有一个与圆盘(1)第一主面相对配置的第一臂(49)和第二臂(51)，该第二臂的位置与所述第一主面相反方向上的圆盘(1)的第二主面相对，两个臂(49，51)由至少一个弓形件(53)连接。
12.按照上述各项权利要求10或11所述的盘式制动器，其特征在于：弹簧(3)只有一端(5)向下系挂于支承架(9)上，另一端是自由端。
13.按照权利要求12所述的盘式制动器，其特征在于：在静止状态下弹簧(3)自由端的位置与支承架(9)隔开一段距离。
14.按照上述权利要求9所述的盘式制动器，其特征在于：摩擦件(15)是具有正方形突缘(13)的摩擦垫，且每个弹簧(3)都限定了一个用于摩擦垫的正方形突缘(13)的轴向导向的喉部(11)。
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