CN101438076A - 制动钳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于盘式制动器的制动钳(1)，具有钳壳，其中设有致动机构，该致动机构具有设置于孔(14)中的活塞(12)。该活塞(12)可沿孔轴线(13)移动地支承在孔(14)内，其中可在施压方向和回位方向上移动。在活塞(12)与孔(14)之间设有密封结构(17)，该密封结构具有设置在径向凹槽(19)中的密封圈(18)。本发明解决的问题是，提供一种带有致动机构的用于盘式制动器的制动钳，以避免现有技术的缺点并特别是在进行制动操作后有效地复位活塞。根据本发明，所述问题由权利要求1的特征部分的特征解决，其中所述凹槽(19)的槽底(20，20’)设计成在孔轴线(13)的方向上相对于孔轴线(13)以这样的方式不平行，即槽底(20，20’)沿施压方向(2)靠近孔轴线(13)。

Description

制动钳

技术领域

本发明涉及一种用于盘式制动器的制动钳，该制动钳具有其中设有致动机构的钳壳，该致动机构具有设于孔中的活塞。所述活塞支承成可沿孔轴线在孔内移动，其中能够在施压方向和回位方向上移动。在所述孔与活塞之间设置有密封结构，该密封结构具有设置在径向凹槽中的密封圈。

背景技术

EP 0 403 635 B1公开了一种这样的盘式制动器的制动钳。其中提出了一种用于车辆盘式制动器的混合式制动钳，该制动钳包括孔内的钳壳，在该孔内可动地设置有用于对制动操作进行致动的活塞。为提供驻车制动功能，在钳壳内可枢转地支承有一轴，其中该轴伸出钳壳并与一坡道装置(Rampenanordnung)的坡道元件相连接。在所述活塞与孔之间在一凹槽内设置有一密封圈，该密封圈防止用于液力致动盘式制动器的压力介质泄露。已显示出，因为活塞与制动衬片不足够地回位，以及不能在制动衬片与制动盘之间建立足够的气隙，所述密封结构在舒适性以及制动衬片和摩擦环的磨损方面具有显著的缺点。由于在不致动制动盘时制动衬片贴靠制动盘，所以会产生剩余转矩，这会提高燃料消耗、产生噪声以及导致制动衬片和摩擦环的过度磨损。当机械致动制动器时，因为通过密封环产生的回位运动较小，所以所述缺点特别严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有致动机构的用于盘式制动器的制动钳，该制动钳避免现有技术的缺点并特别是在制动操作后有效地复位活塞。

根据本发明，所述目的由权利要求1的特征部分的特征实现，其中所述凹槽的槽底设计成在孔轴线的方向上相对于孔轴线以这样的方式不平行，即槽底沿施压方向靠近孔轴线。在进行制动操作时，活塞沿施压方向以一定的量推动密封圈并使之移动到渐缩凹槽的区域中。这里，密封圈变形并产生在径向方向相对于活塞并相对于槽底作用的力。一旦制动操作后活塞不再被加载，槽底的倾斜与密封圈共同作用产生作用在回位方向上的力分量，该力分量如下坡力那样使密封圈移离凹槽的施压侧面。这里密封圈带动活塞，从而使活塞回位，并在制动盘与制动衬片之间建立气隙。所述密封结构不论是对于机械致动的活塞还是对液力致动的活塞和制动钳都有利，因为角度引入的回位力改进了通风性。本发明的思想特别适合于机械致动机构的情况。因为在液力致动时，作用在密封圈上的液压力使密封圈压缩和变形，从而产生变形导致的回位力。因为在机械致动时不可利用这种现象，所以根据本发明的思想以及由此而产生的回位都是特别有效的。

在本发明的一种实施形式中，所述槽底相对于孔轴线倾斜2°到10°。在槽底这样倾斜的情况下，产生出特别有利的回位力作用。在这样的范围中，根据制动钳，可形成一合适的倾斜，其中密封圈与盘式制动器的其它特征(如制动钳的刚度和膨胀性以及制动衬片的可压缩性)共同作用，产生有利的气隙。因为在气隙的大小方面存在目标矛盾。如果凹槽、凹槽的槽底和密封圈设计成使得设定特别大的回位力并由此使活塞与制动衬片以大的气隙从制动盘移回，则导致：在下一次进行制动操作时在产生制动作用之前必须克服所述气隙。这会导致延长制动距离以及使驾驶员有不确定感，因为制动器不是直接地按照制动要求来起作用。

在本发明的另一具体形式中，所述槽底相对于孔轴线倾斜3°到7°。另外，实验显示，如果所述角度基本为3°到7°度，则根据本发明的效果特别有利。上述特征适用于液力或机械致动的制动钳，却是在具有液力和机械致动的混合式制动器中特别有利。因为其中不同的回位作用相互叠回，这些作用应当被仔细地补偿，这种补偿在角度为3°到7°度的情况下特别是在3°或7°度是特别好地实现。机械制动机构、电制动机构、液力制动机构的具体的实施方式与本发明无关。

应当指出，如果所述槽底不是完全倾斜而是部分地倾斜，也可实现所述的正面作用。此外，有利地可设想槽底的不同部分的不同的倾斜。这里，也可以想到槽底的一部分沿施压方向倾斜成接近孔轴线，而另一部分沿回位方向倾斜成接近孔轴线。这使得密封环以及气隙能够合适地定位在中央。

本发明的一种有利的改进方案包括：凹槽的侧面至少部分地设置成斜面，所述斜面与孔的孔表面成至少90°的角。这种措施用于使由倾斜的槽底产生的回位作用匹配于制动钳的几何以及功能条件。

在回位侧侧面上的斜面消除了活塞的过量回位，也就是说消除了过量的空气间隙以及相应的缺点。这种过量的回位(所谓的回碰)能够例如通过制动盘的摇晃或通过作用在车轮上的过量的横向力而产生。如果发生回碰，则活塞带动密封圈沿回位方向过量地返回到回位位置，其中，密封圈弹性变形到由斜面形成的倒角中。因为密封圈寻求变形能量低的状态，所以出现回位变形。密封圈移离回位侧倒角并沿施压方向带动活塞，并使过量气隙减小。优选地，回位侧侧面的斜面与孔表面成100°到120°的角。

凹槽的施压侧侧面上的斜面优化了密封圈和活塞的回位性能。这里，施压侧斜面与孔表面成93°到97°的角。另外，可以在施压侧侧面上提供不明显的斜面，而是在施压侧侧面与孔表面之间的过渡区域中形成简单的倒角，例如0.2mm×45°。

如果斜面的凹入深度至少是槽凹入深度的30％，则可由施压侧和/或回位侧上的斜面实现的作用特别有意义。槽凹入深度和斜面的凹入深度通过垂直于孔的孔表面测量而获得。

在可与上述特征自由地组合的本发明另一种实施形式的思想中，凹槽宽度比密封圈的宽度大0.5mm，从而使密封圈与凹槽之间的轴向过量尺寸大于0.5mm。另外，凹槽的体积大于密封圈的体积，其中体积差(所谓的自由体积)优选是凹槽体积的10％到25％。这种措施使得能够优化密封圈在凹槽内的运动性能以及变形性能，从而实现优化的制动钳气隙性能。密封圈和凹槽在几何上彼此一致，使得槽凹入深度小于密封圈的径向厚度。从而使密封圈挤压凹槽、在安装状态下弹性变形并张紧。

在制动钳的类型方面可设想到不同的实施形式，其中制动钳可设计成相对车辆固定的固定钳，或钳壳支承成可在相对车辆固定的保持架移动，以提供浮动钳。

附图说明

根据说明由附图可得出本发明的其它细节。附图中：

图1示出带有密封结构的制动钳的剖视图，

图2示出根据第一实施例的密封结构的详细视图，

图3示出根据第二实施例的密封结构的详细视图。

具体实施方式

图1示出带有制动钳1、制动衬片10以及制动盘5的盘式制动器，其中仅示出了该部件的与本发明相关的部分。制动钳1自身包括钳壳11和活塞12，该活塞设置成可在孔14内沿孔轴线移动，以进行制动操作。通过使活塞12沿施压方向移动，该活塞12将制动衬片10推靠在制动盘5的摩擦环7的轴向摩擦面8上。所述制动盘5可围绕枢转轴线6枢转地支承。未示出的有壳桥(

)，该壳桥延伸越过制动盘5从而可借助于另一制动衬片对摩擦环7的另一轴向摩擦面9加载。

在行车制动的情况下，借助于液压力加载移动活塞12。为此，活塞12与钳壳11形成一压力腔16，在该压力腔中设置有压力介质。在孔14与活塞12之间设置有密封结构17，该密封结构17相对于外界密封压力腔16，并用于调节在制动衬片10与摩擦面8之间气隙S。密封结构17包括密封圈18，该密封圈18在孔14的孔表面15中被环绕的径向凹槽19接纳。密封圈18的轴向宽度b优选比轴向槽宽B小约0.5mm。

在图2和图3中分别详细示出密封结构17的凹槽19、19’的两个实施例。在所述附图中未示出密封圈18，并且没有对相同的特征单独进行标号。凹槽19、19’沿孔14的径向方向4以凹入深度T进入钳壳11内，并由槽底20、20’、施压侧侧面22以及返回侧侧面21界定。在两个实施例(图2、图3)中，凹槽19、19’适合于使槽底20、20’相对于孔轴线13成角ε，使得槽底20、20’沿施压方向2靠近孔轴线13。这里，角ε是槽底20、20’相对于轴线13的轴向突起。图2中的第一实施例的角ε是7°，而图3中的第二实施例的角度ε是相对于孔轴线13为3°。从而，与槽底20、20’共同作用的密封圈18产生的回位作用在第一实施例中大于在第二实施例中。另外，这两个实施例在施压侧侧面22、22’也不相同。在第一实施例(图2)的施压侧侧面22上设置有斜面24，该斜面24与孔表面15成约95°的角φ。该斜面24以及由此形成的倒角特别是对于液力致动机构，强化了密封圈18的回位作用，因为贴靠回位侧的液力介质使密封圈18弹性地展开在由斜面24及其倒角形成的空间中。在凹槽19’的第二实施例中，在施压侧侧面22’省去了这样的斜面，其中，在从侧面22’到孔表面15的过渡部中引入一例如0.2mm×45°的标准倒角25。两个实施例的相同之处在于，在凹槽19、19’的返回侧侧面21上同样地引入斜面23，该斜面用于消除活塞12的过大的回位。这些斜面23与孔表面15成约16°的角γ。在本实施例中，垂直于孔的轴线13测量的斜面23的凹入深度t是槽凹入深度T的37％。

为提供驻车制动功能，设置有带有轴26的机械致动机构，借助于该轴可使活塞12在孔14内移动。轴26的轴端27穿过钳壳11的开口，在该轴端27上安装有致动杆29。该机械致动机构在插入可变长度调节装置30的情况下作用在活塞12上。机械致动机构包括坡道装置31，该坡道装置包括固定在壳体上的坡道元件32以及相对于该坡道元件可枢转的坡道元件33。这里，坡道元件33一体地形成在轴26的盘状端部28上。在坡道元件32、33之间设置有多个滚动体34，从而坡道装置31在坡道元件32、33相对枢转时使轴26沿施压方向2轴向移动。

在轴26的端部28与活塞12之间设置有可变长度调节装置30，该可变长度调节装置仅示意性地示出并将坡道装置31的升程传递给活塞12，并自动补偿制动衬片10和制动盘5的磨损。调节装置30自身包括带有轴端37的心轴36以及一可在心轴36的杆38上旋动的螺母39，该螺母贴靠活塞12。在心轴36的端面与端部28之间设置有轴向支承件35。

在心轴36的轴端37的周缘上形成齿结构40的多个规则的齿，使得轴端37具有星形的截面。为防止心轴36转动，固定在壳体上的套筒41包围轴端37。因为套筒41至少部分地具有与轴端37相对应的星形内轮廓，所以套筒41与齿部40相啮合并在切向上与轴端37形成形锁合连接(图2)。因此心轴36可沿致动方向移动，但同时不能在套筒41内从而不能在制动钳1内转动。

在图1中示出制动钳1位于不致动的状态。在液力致动期间，压力腔16中的压力水平提高，因此促使活塞12沿施压方向2移动。由于液压力以及活塞运动，使密封圈18压靠在凹槽19、19’的施压侧侧面22、22’上，其中密封圈18由于渐缩的槽凹入深度t而变形。在进行制动操作之后，密封圈18沿回位方向3在槽底20、20’上往回滑动过量尺寸

的范围，因此带动活塞12。通过回位的活塞12设定了气隙S。

下面说明图1的制动钳1中驻车制动操作的起作用的过程。在进行驻车制动时，通过致动杆29使轴26以及端部28枢转，以及使坡道装置31转动。因此，两个坡道元件32、33使轴26及轴端28轴向移动。这种轴向移动借助于轴向支承件35传递给心轴36的轴端37。因为心轴36经由轴端37的齿结构40转动固定地接合在套筒41内，所以心轴36仅进行轴向移动而不旋转。通过可在杆38上旋动的螺母39使活塞12带动密封圈18运动，使制动衬块10移动并对制动盘5加载。在机械致动结束后，密封圈18沿回位方向3运动并推动活塞12。

在本实施例中，参考了混合制动钳，其中机械致动机构用于驻车制动而液力致动机构用于行车制动。应明确指出，这不应当有限制作用，因为可设想以分别不同的方案将纯液力、纯机械或纯电力的致动机构用于驻车制动或行车制动

附图标记列表

1    制动钳               2    施压方向

3    回位方向             26    轴

4    径向方向             27    轴端

5    制动盘               28    端部

6    枢转轴线             29    致动杆

7    摩擦环               30    调节装置

8    摩擦面               31    坡道装置

9    摩擦面               32    坡道元件

10   制动衬片             33    坡道元件

11   钳壳                 34    滚动体

12   活塞                 35    支承件

13   孔轴线               36    心轴

14   孔                   37    端部

15   孔表面               38    杆

16   压力腔               39    螺母

17   密封结构             40    齿结构

18   密封圈               41    套筒

19   凹槽

19’ 凹槽                 B     槽宽

20   槽底                 b     宽度

20’ 槽底                 S     气隙

21   侧面                 T     槽凹入深度

22   侧面                 t     凹入深度

22’ 侧面                 

    凹槽过量尺寸

23   斜面                 ε     角

24   斜面                 γ     角

25   标准倒角             φ     角

Claims (10)

1.一种用于盘式制动器的制动钳，具有钳壳：

其中设置有致动机构，该致动机构具有设置于孔中的活塞，

该活塞支承成可沿孔轴线在施压方向和回位方向上在孔内移动，

其中在所述孔与活塞之间设有密封结构，该密封结构具有设置在径向凹槽中的密封圈，

其特征在于，所述凹槽(19，19’)的槽底(20，20’)设计成在孔轴线(13)的方向上相对于孔轴线(13)以这样的方式不平行，即槽底(20，20’)沿施压方向(2)靠近孔轴线(13)。

2.根据权利要求1所述的制动钳，其特征在于，所述槽底(20，20’)相对于孔轴线(13)倾斜2°到10°的角(ε)。

3.根据权利要求2所述的制动钳，其特征在于，所述槽底(20，20’)相对于孔轴线(13)倾斜3°到7°的角(ε)。

4.根据上述权利要求中一项或多项所述的制动钳，其特征在于，凹槽(19，19’)的侧面(21，22)至少部分地设置成斜面(23，24)，该斜面与孔(14)的孔表面(15)成至少90°的角(φ，γ)。

5.根据权利要求4所述的制动钳，其特征在于，斜面(23，24)的凹入深度(t，t’)至少是槽凹入深度(T)的30％。

6.根据权利要求4或5所述的制动钳，其特征在于，施压侧侧面(22)上的斜面(24)与孔表面(15)成93°到97°的角(φ)。

7.根据权利要求4或5所述的制动钳，其特征在于，回位侧侧面(21)上的斜面(23)与孔表面(15)成100°到120°的角(γ)。

8.根据上述权利要求中一项或多项所述的制动钳，其特征在于，密封圈(18)与凹槽(19，19’)之间的轴向凹槽过量尺寸(

)大于0.5mm。

9.根据上述权利要求中一项或多项所述的制动钳，其特征在于，凹槽(19，19’)的体积大于密封圈(18)的体积。

10.根据上述权利要求中一项或多项所述的制动钳，其特征在于，在钳壳(11)内设置有液力致动机构和机械致动机构。

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