CN101125546B - 停车制动装置 - Google Patents

Abstract

一种停车制动装置，其包括一个制动杆，一个旋转离合器和一个锁定释放机构，这些机构相配合以对停车制动器进行可选择地锁定和释放。离合器允许制动杆在一个方向上的移动并且阻止制动杆在相反的方向上的运动。该锁定释放机构允许旋转离合器和制动杆一起在相反方向上可选择地移动。旋转离合器可以与制动杆的枢轴线基本上同轴地布置。

Description

停车制动装置

相关申请的参考

本申请要求于2006年8月18日递交的申请号为60/822,788的美国临时专利和于2007年7月30日递交的申请号为11/830,414的美国专利申请的优先权，此两份申请在此作为整体合并作为参考。

技术领域

本发明涉及到一种用于汽车上的停车制动装置。尤其涉及到一种停车制动机构的可选择地释放离合器的锁定释放装置。

背景技术

一般地，汽车的停车制动装置，在其他装置之中，包括一个由齿弧和制动爪组成的锁定释放机构，其中齿弧和制动爪相配合以提供对停车制动器的棘轮式定向锁定，和一个驱动器，其用于使制动爪脱离齿弧从而释放停车制动器或螺旋弹簧。停车制动器的例子可在美国专利4,850,242；5,309,876；5,881,605；5,001,942；5,448,928；5,211,072；5,875,688；5,182,963；5,588,335；5.832,784；5,533,420；6,662,676，本文中上述公开内容合并作为参考。

传统的停车制动系统的问题是他们在不同的车辆支承台上不能同样地停驻。从而，领域内就需要有一种停车制动装置，其具有改善的组装和实用性能可以使其更容易地应用在不同的车辆支承台上。

传统制动装置的另一个问题是存在制动杆行程损失。制动杆行程损失是本领域普遍知晓的概念。基本上，制动杆的行程损失导致了需要过度应用停车制动器。因为这个原因，本领域需要有一种具有较小制动杆行程损失的停车制动装置。

发明内容

现在为了解决停车制动装置的一或多个问题，这里公开一种用于汽车中的经改善的停车制动装置。在一个实施例中，该停车制动装置包括一个制动杆，一个滚柱离合器，和一个锁定释放结构。该停车致动装置还包括一个通过一个固定支撑内连接于车辆的转动轴。制动杆可转动地通过一个主枢轴连接于所述转动轴。滚柱离合器具有一个与主枢轴基本上同轴布置的滚柱支承。滚柱离合器具有至少一个非定向的布置于主枢轴和滚柱支承之间的滚柱，从而允许主枢轴和制动杆相对于滚柱支承作非定向移动。滚柱支承可转动地连接于固定支承。锁定释放机构具有一个可在锁定位置和非锁定位置之间选择地移动的块部，所述锁定位置可操作地啮合于固定支承和滚柱支承之间以阻止滚柱支承相对于固定支承的转动，所述非锁定位置与滚柱支承相脱离以允许滚柱支承、主枢轴和杆一起在与非定向运动相反方向的方向上转动。

根据另外一个实施例的停车制动装置包括一个制动杆，一个滚柱离合器和一个锁定释放机构。该滚柱离合器连接于制动杆并且允许制动杆的非定向移动。滚柱离合器具有一个滚柱支承。锁定释放机构使用一个相对转矩负载非正交的力可释放地固定滚柱支承的运动，所述转矩负载作用于滚柱离合器。

在另一个实施例中，停车制动装置包括一个制动杆，一个主拉索，离合器和锁定释放结构。主制动拉索可操作地连接制动杆和汽车制动器。离合器连接于制动杆并允许制动杆非定向的移动从而通过主制动拉索驱动制动器。锁定释放机构连接于滚柱离合器并允许制动杆在与离合器所允许的非定向移动的相反方向上移动。该停车制动装置具有少于1毫米的主拉索行程损失。

附图说明

附图1示出了根据本发明的一个实施例的停车制动装置的侧视图，其被切开以示出该停车制动装置的离合器和锁定释放机构；

附图2示出了根据一个实施例的停车制动装置的横截面示意图；

附图3示出了停车制动装置的分解透视图；

附图4示出了离合器和锁定释放机构的放大的部分侧视图；

附图5示出了离合器和锁定释放机构的侧视图，其中该机构被切开以示出处于锁定位置的锁定释放机构；

附图6示出了离合器和锁定释放机构的侧视图，其中该机构被切开以示出处于非锁定位置的锁定释放机构；

附图7示出了根据第二实施例的停车制动装置的分解透视图；

附图8示出了根据第二实施例的离合器和锁定释放机构的横截面示意图；

附图9示出了根据第三个实施例的离合器和锁定释放机构处于所示锁定位置时的侧视图。

具体实施方式

参考附图1-4，停车制动装置一般用10表示。停车制动装置10包括杆12，连接于杆12的旋转离合器8和一个连接于旋转离合器8的锁定释放机构16。下面进行详细描述，旋转离合器8允许杆12从释放位置被移动到驱动位置，并在驱动位置被锁定，然后从驱动位置可选择地被解锁之后返回释放位置。

停车制动装置10可以是任何适合的制动驱动装置，例如踏板式，手动式，电动式，推离，拉离，自调节或拉索式停车制动驱动装置。示例性地，停车制动装置10示出为采用了一个脚驱动杆12的脚踏式制动驱动装置。如果停车制动装置10用于拉索驱动停车制动系统，那么杆12可以通过一个拉索连接器14连接于拉索。杆12可以以任何合适的方式可移动或转动地被支撑于系统中。在示意的实施例中，杆12固定于一个筒管或枢轴18上，可转动地连接于转动轴20，转动轴20两端固定于支承22，24。通过这样配置，杆12与主枢轴18一起围绕转动轴20移动。但是应当明白，主枢轴18和转动轴20可以以任何合适的方式来获得支撑，例如脚踏箱，踏板托架，其他使用多轴的框架式部件。所示出的主枢轴18延伸至杆12中并被固定于其中，从而可以绕转动轴移动。可选地，主枢轴18可以与杆12形成为一体。

已经了解到旋转离合器8可以允许在径向上靠近转动轴25的中心位置上有一个适合的支持力，其在应用中没有制动杆行程损失。在一些例子中，离合器接触点可以定位在主枢轴18或杆12的旋转轴线25(附图2)附近1英寸或更少的距离内。这在应用于脚踏板控制的停车制动器时尤其有益处，因为这样组装体积减小并且仍然能够允许经驱动的停车制动器的足够支承力，并且同时具有减小的杆行程损失。在示出的实施例中，旋转离合器8定位为直接与主枢轴18的外圆筒表面19相接触配合。旋转离合器8可以定位在不直接与主枢轴18相接触的可选的位置上，例如在另外一个与主枢轴18相连接的部件上，如第二枢轴或杆12，等等。优选的旋转离合器8具有0.1mm或更少的裕量，更优选的为少于0.05mm，最优选为小于0.01mm。

旋转离合器8的例子包括滚柱离合器，斜撑式离合器，摩擦式离合器等。在示出的实施例中，旋转离合器8设置为具有一或多个非定向的滚柱部件32的滚柱离合器。滚柱离合器8的一个优点是滚柱离合器8能够允许受控部件在一个方向上的精确，平滑或非棘轮式的运动，同时阻止受控部件在一个相反的锁定方向上的旋转运动。滚柱离合器8包括一个滚柱支承34用以支承一或多个滚柱部件32。滚柱部件32可以定位在一个滚柱支承34的适合的表面和一个与被控制的部件的相邻部件的轴承表面之间，例如主枢轴18。在示出的实施例中，滚柱部件32布置于主枢轴18的外圆筒表面19和滚柱支承34的内周表面33之间。在一个实施例中，滚柱部件32可以与沿着滚柱支承34的内周表面33成形的切口(未示出)相接合。这些切口允许滚柱部件32在一个方向上转动从而允许主枢轴18相对于滚柱支承34的转动以及在相反的锁定方向中的楔入或锁定，从而阻止了主枢轴18相对于滚柱支承34转动。在此种情况中，弹簧(未示出)可以被用来对滚柱部件32施压从而使其改变楔入或锁定状态。

为了改善组装性能，旋转离合器8可以基本上与主枢轴18轴向上对齐。在这个实施例中，旋转离合器8允许主枢轴18在一个移动方向上(例如当杆12被使用者移动以和停车制动装置10相接)自由的转动并阻止了主枢轴18(和杆12)在相反的锁定方向上回转。为了允许杆12在相反方向上的运动，旋转离合器8可以与锁定释放机构16相联合。因为这样，与锁定释放机构16结合在一起的旋转离合器8在锁定释放机构16啮合时，能够允许主枢轴18(或一些其他受控部件)的非定向的移动，以及当锁定释放装置16脱离时，允许旋转离合器8(即，离合器的某些部件，如离合器支承34或整个离合器)在另一个方向上转动。优选的旋转离合器8和锁定释放机构16允许主拉索行程损失1mm或更少。在某个例子中主拉索行程损失小于0.5mm，在另外一个例子中小于0.15mm。

一般，锁定释放机构16可以是任何形式的用来锁定或释放受控部件的接合/脱离部件或装置。锁定释放机构16可以手动或是动力驱动。受控部件可以是一或多个临时受约束部件，例如齿轮，壳体，支承体，枢轴，连接，轴，转接器，用以连接至滚柱离合器的转接器，滚柱支承等中的一些。在本实施例中，受控部件是离合器8。

如附图2和3示出，锁定释放机构16包括一个块部36，其啮合于在滚柱支承34的外周35上的多个凹口29中的任意一个。如图示，块部36设置为圆筒形销。可选地，如附图7和8中的第二实施例所示，块部36’可以设置为不同于第一实施例中的销的球形。

参见附图2和3，锁定释放机构16包括一个用来定位和可移动地支承块部36的引导部件38。引导部件38可以是任何合适位置的固定装置，例如轴承、块体、带片、法兰、缸体等等。图示中的引导部件38是一个漏斗状罩，其带有一个用来将引导部件38连接于车辆中合适支承的法兰，所示支承例如是脚踏箱或踏板托架。引导部件38可以连接于合适支承物的方式可以是任何合适的方式，例如焊接、铆接、螺栓、螺钉、粘结等等。引导部件38可选地具有一个轴承表面39。在示出的实施例中，轴承表面39大致为圆筒形。引导部件38优选地包括一个阻挡面42用来定位块部36。该例子中的阻挡面42成形为一个引导部件38中穿透槽形式。附图3所描绘的实施例中示出了3个槽42，应该了解到这里可以采用任意数量的槽42，其基本取决于特定的应用的需要。槽42示例性地等距围绕引导部件38的外周周向布置。

锁定释放机构16还包括一个驱动器40。驱动器40可以是任何合适的驱动部件或装置，其用来连接和脱离锁定释放机构16并且可以是手动或电动。一般，驱动器40采用一个非正交于转矩负载的力矢量或力与块部36相连，所述转矩负载作用于一些受控部件上(例如离合器8)。通过施加一个非正交于作用在受控部件上的转矩负载的角度的力到块部36上，驱动器40用来连接块部36所需要的力减少了。参考附图4，需要用来起动驱动器的力F_Release可以大概被看作径向力F_r的一个分量与摩擦系数μ的乘积。力F_r是块部36对于受控部件8的力F和从块部36的中心到受控部件8的距离d的函数。用来保持块部36在适当地方的力F_r是施加于受控部件36的转矩(τ)的函数。F_t表示作用于受控部件36的切向力，其中F_t＝τ/半径。因为F_t与F之间的角度减小，力F_r也可被减小。该角度可以以任何合适的方式减小。该角度优选地通过使用一或多个弧形轴承表面来减少。如所述的，块部36可以包括一个弧形轴承表面37或者驱动器40可以具有一个弧形的或角形轴承表面53或者两者。一个或多个轴承表面37，53优选为弧形或角形，这样就使得当转矩(τ)作用于一些受控部件8时(无论直接或是通过枢轴)，通过受控部件8传递的力通过块部36作用于驱动器40上。通过在驱动器40和块部36之间接触的角度，所述角度与作用于受控部件8的转矩负载非正交，用来驱动锁定释放机构16的力可被减少。

驱动器40优选地具有一个调节器48用来将块部36移入或移出与位于滚柱支承34内的切槽29的配合部。调节器48可以是任何合适的形式，例如凸轮，棘爪，表面凸纹，孔，模板等。

在示出的实施例中，调节器48是一个环状部件或环51，其具有一个接触块部36并且保持块部36与切口39之一相连接以将滚柱支承34相对环51锁定的轴承表面49。一个凹部或者凸部50沿轴承表面49成形，尺寸成形为至少能容纳位于其中的块部36的一部分。凸部50包括相对轴承表面49等距径向布置的弧形轴承表面53。

环51允许块部36与位于滚柱支承34中的切口29通过环51在一个朝向锁定位置方向上的旋转可选择地相啮合和保持，如附图4和附图5，并允许块部36通过环51在一个朝向非锁定位置的相反方向上旋转而与切口29相脱离，如附图6所示。更特别地，在锁定位置上，块部36布置于槽42中并部分地延伸超过引导部件38进入滚柱支承34的相对应的切口29中，从而阻止了滚柱支承34相对引导部件38旋转。任何趋向于将块部36从对应的切口29移开的力均通过块部36与轴承表面49的直接接触而被抵消。通过驱动器40传递的对块部36的啮合力优选为以一个与对作用于滚柱支承34的转矩负载的非正交矢量来传递。在停车制动装置带有同轴地与主枢轴18相连接的滚柱离合器8的情况下，对作用于滚柱支承34的转矩负载的非正交矢量是由主枢轴18施加的压力负载。

为了释放受控部件60，环51旋转到非锁定位置，其中位于轴承表面49中的凸部50基本与槽42可旋转地对齐，并且块部36布置于槽42中。然后块部36径向地由切口29进入凸部50。滚柱支承34的转动使得块部36从切口29中移出而进入环51中的凸部50。一旦块部36完全地从切口29移除，滚柱支承34即可相对于引导部件38自由转动了。

在附图3，5和6中，示意性地示出了驱动机构，其包括一个适于连接到在调节环51上的接收器55的拉索52。拉索52能够将环51拉至非锁定位置。拉索52可以手动或者通过电力驱动器拉动，例如螺线管，线性致动器，支杆，拉索，弹簧，磁铁等。可选地，电动驱动器可以直接与调节器48相连以对锁定释放机构16锁定及解锁。

锁定释放机构16还可以包括一个偏压部件54以将驱动器40偏置于一或多个方向上，例如朝向锁定位置。如图示，偏压部件54将驱动器40的环51偏置为朝向锁定位置(附图5和6中箭头所示)。这样，环51可以通过克服由偏压部件54的偏压力被驱动朝向非锁定位置。

在使用中，尤其是当锁定释放机构16与在附图1-3中示出的停车制动器10中的滚柱离合器8一起使用时，使用者可以通过将杆12朝向多个驱动位置中的一个移动来驱动停车制动器10，其由附图1示出的虚线示出。当停车制动器被驱动时，滚柱离合器8的滚柱32允许主枢轴18在一个相对于锁定固定滚柱支承34的方向上转动，但同时阻止主枢轴18在相反的方向上移动。这样，杆12和主枢轴18能够在滚柱离合器8的滚柱32上非定向的转动。

为了释放杆12，使用者可以将拉动拉索52来将环51移动到非锁定位置。在非锁定位置，凸部50基本上与相关联的块部36相对齐从而允许块部36从与位于滚柱支承34中的切口29中的一个的固定啮合中移出，从而允许滚柱离合器8和主枢轴18一同转动并且将杆12从驱动位置回复到释放停靠位置，如附图1中虚线示出。杆12可以通过传统的杆偏压部件(未示出)回复到释放停靠位置。

在附图9中，示出了处于锁定位置的锁定释放机构的另外一个实施例，其以16表示。锁定释放机构16包括一个锁定释放部件300，一个固定件310，一个在固定件310的径向上固定的移动块部312，和一个用来移动块部312的电驱动器314。块部312，在此实施例中径向位置上固定，通过驻留于固定件310的穿透槽324进行固定。电驱动器314可以是任何适用的电力驱动装置，例如电动，气动，液压，磁力等。示出的电驱动器包括一个螺线管316，连接于螺线管316的可移动部318和连接于可移动部318的轴承表面320。可移动部318的轴承表面320可以作为接触块部312的轴承表面308使用。块部312的轴承表面308优选为弧形。

如该例子中所示，受控部件326是齿轮327。该齿轮327通过轮齿330，332与切口部328相连接，所述轮齿尺寸成形为至少容纳块部312的一部分。在运行中，螺线管316被驱动以将可移动部318和轴承表面320延伸紧靠块部312并且将块部312压入与受控部件326的一或多个轮齿320，322相啮合。块部312可以通过使螺线管316去活化从一或多个轮齿320，322脱离。如上面所描述，啮合力优选地以一个与对作用于受控部件326的转矩负载的非正交矢量或力来传递。

虽然本发明以附图和相应的说明详细地进行了描述，但应认识到其仅是示例性的并且不局限于特征。例如，对不同部件的形状和相对位置的改变不需要对本申请进行仅仅细微或几乎没有修改的努力即可以取得。处于不局限于示例的目的，应该了解到受控部件和离合器可以反向放置。在该种放置方式中，驱动器可以置于受控部件之内而驱动器的调节器径向上指向外而非向内，受控部件的轮齿沿着内周布置并且开口朝向驱动器。因此，应该了解到上面所示出并完整描述的优选的实施例以及所有可能的变化和修改均在本发明所希望保护的精神和范畴之内。

Claims (22)

1.一种用于车辆的停车制动装置，所述停车制动装置包括：

一个通过一个固定支承支撑于车辆内的转动轴；

一个通过一个主枢轴可转动地连接于转动轴的制动杆；

一个滚柱离合器，其具有与主枢轴同轴布置的滚柱支承，滚柱离合器具有至少一个布置于主枢轴和滚柱支承之间的非定向滚柱，其允许主枢轴和制动杆相对于滚柱支承的非定向移动，滚柱支承可转动地连接于固定支承；和

一个锁定释放机构，其具有一个可在锁定位置和非锁定位置之间选择性地移动的块部，所述锁定位置可操作地啮合固定支承和滚柱支承以阻止滚柱支承相对于固定支承的转动，所述非锁定位置与滚柱支承相脱离以允许滚柱支承、主枢轴和杆一起在与所述非定向移动相反的方向上的转动。

2.如权利要求1所述的停车制动装置，其中块部包括一个周向轴承表面。

3.如权利要求2所述的停车制动装置，其中滚柱支承包括一个切口，其用来容纳块部的至少一部分并且与周向轴承表面相啮合以将滚柱支承锁定于固定支承上。

4.如权利要求3所述的停车制动装置，包括一个可移动地连接在固定支承上的调节器，其响应于调节器相对于固定支承的运动来驱动块部与切口的啮合和分开。

5.如权利要求4所述的停车制动装置，其中调节器包括一个与周向轴承表面接触的轴承表面，该表面将块部保持于滚柱支承的切口中。

6.如权利要求5所述的停车制动装置，其中调节器的轴承表面利用一个非正交于作用在主枢轴的转矩负载的力与块部的周向轴承表面接触。

7.如权利要求5所述的停车制动装置，其中调节器包括一个沿着调节器轴承表面成形的凹部，当块部从滚柱支承中的切口脱离出时该凹部容纳块部的至少一部分。

8.如权利要求7所述的停车制动装置，包括一个相对于固定支承固定的引导部件，该引导部件具有一个允许块部在滚柱支承的切口和凹部之间移动的槽。

9.如权利要求7所述的停车制动装置，其中引导部件布置于滚柱支承和驱动器之间，并且引导部件中的槽允许块部在切口和凹部之间作径向的运动。

10.如权利要求7所述的停车制动装置，其中调节器为一个可转动地连接于固定支承的环，其允许在锁定位置和非锁定位置之间的运动，其中在锁定位置时凹部可转动地远离块部设置而轴承表面与周向轴承表面相啮合从而将块部保持在滚柱支承的切口中，在非锁定位置时凹部与切口可转动地对齐以允许块部在切口和凹部之间的运动。

11.如权利要求10所述的停车制动装置，包括一个用来将环朝向锁定位置偏置的偏压部件。

12.如权利要求10所述的停车制动装置，包括一个动力驱动器以驱动在锁定位置和非锁定位置之间的调节器。

13.如权利要求2所述的停车制动装置，其中块部从下列组合中选取：圆筒形销和球体。

14.用于车辆的停车制动装置，所述停车制动装置包括：

一个制动杆；

一个连接于制动杆的滚柱离合器，其允许制动杆的非定向移动，滚柱离合器具有一个滚柱支承；和

一个锁定释放机构，其使用一个与作用在滚柱离合器上的转矩负载非正交的力以可释放的方式固定滚柱支承的移动。

15.如权利要求14所述的停车制动装置，其中制动杆对于固定枢轴的轴线是可移动的。

16.如权利要求15所述的停车制动装置，其中滚柱离合器包括布置于制动杆和滚柱支承之间的多个滚柱，滚柱关于制动杆的固定枢轴呈共中心地环形布置。

17.如权利要求14所述的停车制动装置，其中滚柱支承具有用来容纳可移动块部的一或多个切口。

18.如权利要求17所述的停车制动装置，其中锁定释放机构包括一个具有用来将块部保持于切口中的轴承表面的环，和一个形成于轴承表面的凹部，其用来在与切口分离时接纳块部的至少一部分。

19.如权利要求18所述的停车制动装置，其中环在锁定位置和非锁定位置间可选择地移动，在锁定位置时轴承表面将块部保持于滚柱支承切口中，在非锁定位置时，凹部与切口对齐以允许块部在切口和凹部之间的运动。

20.一种用于可释放地驱动车辆制动器的停车制动装置，所述停车制动装置包括：

一个制动杆；

一个与制动杆和车辆的制动器可操作地相连接的主制动拉索；

一个连接于制动杆的离合器，其允许通过主制动拉索来驱动制动器的制动杆作非定向移动；和

一个连接于滚柱离合器的锁定释放机构，其允许制动杆在与离合器所允许的非定向移动相反的方向上移动；

其中停车制动装置具有小于1毫米的主拉索行程损失。

21.如权利要求20所述的停车制动装置，其中主拉索行程损失小于0.5毫米。

22.如权利要求20所述的停车制动驱动器，其中主拉索行程损失小于0.15毫米。

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