CN101529113A - 制动组件和促动器 - Google Patents

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Abstract

一种自动激励的制动组件，特别是例如坦克的重型牵引车辆的制动驱动轴具有承载与轴一起转动的摩擦垫(12)的一对盘(26、27)。这些摩擦盘定位在中央不转动水冷却盘组件(9)的任一侧。控制制动盘(13)承载与轴一起转动，但是能够经由滚珠螺杆组件(32)相对其旋转。为了施加制动，控制盘(13)相对于轴通过相关夹钳(未示出)阻止，造成内部和外部圈(35、36)相对轴向运动。此运动在滚珠花键(29－31)上沿着轴轴向驱动摩擦盘(27)，因此在两个摩擦盘之间夹紧不转动盘(9)，并制动轴。

Description

制动组件和促动器
技术领域
本发明涉及制动组件，并且更特别是涉及结合新颖形式的施加制动的促动器的盘式制动器。发现到按照本发明的组件可在多种车辆应用或包括测力计的其它机械中有用于制动轴、杆、轮或类似物，但特别是用于例如装甲军用车辆的重型车辆或者大型货物车辆。一种应用包括坦克、推土机或其它履带(skid steered)车辆的驱动构造中的制动器，如WO-02/083483或WO-2006/021745描述那样。
背景技术
用于所述的重型车辆的传统制动系统通常涉及复杂、昂贵、沉重或庞大的液压或气动动力源和促动器以便施加制动。在一个方面，本发明寻求提供适用于在施加制动的动力源从车辆本身运动中有效得出的情况下自动压紧的这种车辆的制动组件。
发明内容
因此，在一个方面，本发明旨在用于可转动构件的制动组件，包括：转动盘构件，通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，但是能够相对其轴向运动，与相关不转动盘构件摩擦接触的以便制动所述可转动构件；控制制动构件，通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，但是能够相对其旋转；螺杆组件，位于所述控制制动构件和所述转动盘构件之间；以及用于有选择地阻止所述控制制动构件相对于所述可转动构件转动的装置，由此造成所述螺杆组件将所述转动盘构件轴向移动与所述不转动盘构件摩擦接触。
例如在车辆应用中，要被制动的可转动构件可以是车轮轮毂、驱动轴或在制动应用时在运动车辆的动能下转动并且传递动力以便一旦阻止控制制动器便制动车辆的其它传动装置或承载元件，由此在所述重型车辆的情况下，避免传统液压或气动伺服辅助制动系统的需要。实际上，在这种组件中阻止控制制动构件所需的力应该只是施加(主要)制动所需的摩擦力。
所述转动盘构件可配置成承载制动摩擦材料以便接触不转动盘构件，或反之亦然。
可以具有第二转动盘构件，第二转动盘构件通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，并且布置在所述不转动盘构件的与所述第一转动盘构件相对的一侧上，由此所述第一转动盘构件的轴向运动实现以便在两个转动盘构件之间夹紧不转动盘构件。
不转动盘构件可适用于通过经过其内部腔室的液体循环来冷却，并且在这种情况下最好是如PCT/GB2007/001037所述的盘。
所述的螺杆组件最好是高效螺杆组件，例如滚珠螺杆组件(通常可实现98％的效率)或者行星螺杆组件。
特别是，螺杆组件可包括径向内部和外部螺杆环，多个滚珠在两者之间，所述环之一配置成与所述可转动构件一起转动，但是能够相对其转动，并且所述环的另一个配置成与所述控制制动构件一起转动，但是能够相对其轴向运动。
螺杆组件可在一对止推轴承之间邻靠，第一轴承通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，而没有相对其轴向运动的自由度，并且第二轴承在螺杆组件和第一转动盘构件之间邻靠，并且用来将轴向运动从螺杆组件传递到该盘构件。
所述控制制动构件可以是在施加(主要)制动时通过传统卡钳、靴或其它摩擦材料承载装置阻止的盘或鼓的形式。
在另一方面，本发明旨在转动-线性促动器，包括：第一和第二构件，被承载以便在离开中央位置的相反方向上、在一定范围上相对转动运动；螺杆组件，包括外部和内部螺纹构件；所述外部螺纹构件相对于所述第一构件转动定位，但是能够相对其轴向运动；所述内部螺纹构件相对于所述第二构件转动定位，但是能够相对其轴向运动；位于所述螺杆组件的一个轴向端部处的邻靠装置，该邻靠装置相对于所述第一和第二构件轴向定位；所有这些构造和配置成使得所述第一和第二构件之间的在离开所述中央位置的一个方向上的相对转动运动造成所述外部螺纹构件邻靠所述邻靠装置，而所述内部螺纹构件在预定方向上被轴向驱动离开所述邻靠装置；并且所述第一和第二构件在离开所述中央位置的另一方向上的相对转动运动造成所述内部螺纹构件邻靠所述邻靠装置，而所述外部螺纹构件在相同的所述运动方向上被轴向驱动离开所述邻靠装置。
如这里使用，并且特别是在所附权利要求中，为了避免疑问，术语“盘”不需要指的是整个转动主体，而是如说明书所述，还可包括一个或多个区段的形式的结构。
附图说明
参考附图，通过实例，将更加特别描述本发明的这些和其它方面，附图中：
图1是其中使用本发明制动组件的履带车辆的驱动构造的示意图；
图2是按照本发明的制动组件的一个实施例的视图；
图3是松开制动情况下的图2的轴向一半截面；
图4是包括在图2和3中的滚珠螺杆组件的“分解”视图；以及
图5和6是类似于图2的制动组件分别在结合组件的车辆前进和倒退运动中的施加制动状态下的视图。
具体实施方式
参考图1，表示驱动构造的一种形式，通过该驱动构造，按照本发明的制动组件可特别有用，是用于履带车辆的轨道驱动配置，如WO-02/083483或WO-2006/021745所述。但是应该理解到本发明总体上更适用于制动车辆或非车辆应用中的轴、杆、轮或类似物。
在图1中，横向驱动配置包括两个电推动马达1a和1b，其中相关的齿轮转换单元2a和2b转动驱动轴3a和3b。在该单元的外侧，传动装置各自包括制动器4a、4b以及最终驱动齿轮减速装置5a、5b，都封装在车辆壳体内，通向车辆相对侧上的各自轨道驱动链轮6a和6b。驱动轴3a和3b内侧连接到通过电转向马达8驱动的控制差速器7上，以便车辆的转向控制，如WO-02/083483或WO-2006/021745所述。
图2表示用于制动可转动轴(其本身在图中未示出)的本发明组件的实施例。因此在图1的情况下，此类型的组件可在传动装置的每侧上使用，制动器4a、4b作用在各自驱动轴3a、3b上。它包括PCT/GB2007/001037描述类型的合成液体冷却制动盘9，该制动盘围绕要被制动的轴，并且在使用中基本上固定(相对于车辆)，它安装在延伸穿过盘的外部凸缘11内的孔10的固定销(未示出)上，以便不可转动但是可略微轴向浮动。布置在固定盘的任一侧上的是一对转动盘，每个转动盘通过花键接合到轴上以便与其一起转动，并且承载靠近盘9的相对主表面覆盖传统摩擦材料12a的各组垫12。垫12如所示是分散区段的形式，但是另外可以是完整盘的形式。在施加制动时，下面特别描述并包括控制制动盘13的促动器沿着轴操作另一个轴向压迫盘承载垫12之一，因此在它们之间夹紧固定盘9，并且通过材料12a和盘9面对表面之间的摩擦接触制动轴。
现在更加特别地参考图3，固定盘9包括具有两个铝盘15和16的中央环形冷却板14，在它们之间限定内部腔室17以便液体冷却剂(例如水)循环。冷却剂通过泵(未示出)循环经过包括辐射器或其它热交换器的闭合回路，经过热交换器，通过冷却剂从盘9吸收的热量给出。对于板14的每侧，此盘包括铸铁扇形20的组件，总体限定盘的相对外表面，以便通过垫12的摩擦材料12a接触。每个扇形20安装在销21上(图2)，销从各自盘15或16伸出，在每个销和扇形之间具有间隙，并且每个扇形及其相邻物之间具有间隙，使得扇形热膨胀而没有裂纹。相关的垫片或部件的表面粗糙度在每组扇形20和板14之间的0.1mm的区域内设置小空气间隙22。这种盘的结构例如提供来自于单个制动情况的能量首先作为铸铁扇形20的温度升高来存储，并且在较长期间内通过板14的稳定传导到液体冷却剂来去除。从扇形20到板14的热量传递速度通过干涉空气间隙22来有效确定，其热传导低于将其分开的金属部件。特别是，间隙22的厚度设置成确保避免腔室17内的液体容积沸腾。
参考图3，轮毂25通过花键接合到要被制动的轴上，并且承载载有摩擦垫12的两个盘26和27。右手(如所示)盘26在28处通过键接合在轮毂25上，以便相对于轮毂转动和轴向定位。左手(如所示)盘27定位在轮毂25上经过在盘和轮毂内包括在轴向键槽30、31内滚动的滚珠29的滚珠花键(或者围绕轮毂周向隔开的多个这种滚珠花键)，以便与轮毂一起转动，但是具有相对于轮毂在有限距离上轴向运动的自由度。
同样通过轮毂承载的是滚珠螺杆组件32和一对止推轴承33、34。滚珠螺杆组件的部件也可在图4中看到，并且包括具有外部螺纹35a的内部(阳)螺纹环35和具有内部螺纹36a的外部(阴)螺纹环36以及其中的滚珠架37。
在所示实施例中，滚珠螺杆包括位于架37内的滚珠38的两个完全的回路，其具有双启动构造和大节矩，使得在任何方向上只有四分之一圈的螺纹环35和36之间的相对转动使得环在相应方向上离开图3所示的中央位置实现完整的相对轴向移动。内部螺杆环35具有花键35b，可接合到轮毂25上，并且外部螺纹环35具有花键36b，可接合到控制制动盘13的轮毂部件39上。由于经过滚珠螺杆组件32连接，控制制动盘可相对于轮毂25转动。
止推轴承33和34包括各自组的滚珠40、41和圈42、43。左手(如所示)轴承23接合到轮毂25上以便相对于轮毂转动和轴向定位，而右手(如所示)轴承34在有限距离上相对于轮毂25自由轴向运动。滚珠螺杆组件32在止推轴承33和34之间轴向邻靠，并且止推轴承34在滚珠螺杆和盘27的台肩27a之间轴向邻靠。截留在盘26和27之间的波弹簧44将压迫盘27的轴向力施加在左侧(如所示)，使得在图3所示的组件的正常制动松开状态下，摩擦垫12保持不接触固定盘9，并且滚珠螺杆组件32保持在中央位置上。
在制动器松开并且车辆运动时，轮毂25、滚珠螺杆32、轴承40、41、摩擦盘26、27和控制制动盘13都和各自驱动轴转动。为了施加制动，传统夹钳(未示出)被促动，以便保持控制盘13，使得盘和与其接合的外部滚珠螺杆环36相对于转动组件的其它部分被阻止。螺杆环36和螺杆管35之间的相对角度位置造成这些部件之间的相应相对轴向移动。这些相对运动的方向将取决于车辆运动的方向以及驱动轴转动的相应方向，但是可以假设在前进方向上，因此的轴向移动压迫外环36到右侧(如所示)，并且压迫内部环36到左侧(如所示)。但是由于环35的向左运动通过与止推轴承33邻靠，环的相对轴向移动通过外环36的向右运动来控制，如图5所示。环36因此经由止推轴承34的作用驱动盘27到右侧，由此在两组摩擦垫12之间夹紧“固定”制动盘9，并制动车辆，在盘27的垫的轴向力下，盘9的轴向浮动足以抵消其本身和盘26的摩擦垫之间的间隙。
如果车辆在颠倒方向上运动时施加制动，滚珠螺杆环之间的相对轴向移动压迫外环36到左侧(如所示)，并且压迫内部环35到右侧(如所示)。在这些情况下，由于环36的向左运动通过与止推轴承33的邻靠来防止，相对轴向移动通过内环35的向右运动抵抗止推轴承36来控制，如图6所示，因此移动盘27，造成车辆在所述相同方向上制动。
只要控制制动盘13在施加制动之后保持通过夹钳夹持，这将组件保持在图5或6的制动施加状态下。但是，松开盘使得组件返回到图3的制动松开状态，通过弹簧44作用在盘27上的力和经由止推轴承34到移动的滚珠轴承35或36。在滚珠螺杆组件内返回轴向移动当然伴随着环36和盘13的返回角度移动。
在连续制动促动之间另外的弹簧可设置成将“固定”盘9返回到其图3所示的中央位置。另外，它可靠近轴向固定摩擦盘26保持，但是没有显著阻止车辆，而没有从可移动盘27施加的压力。
将理解到在参考附图描述的组件操作中，施加在滚珠螺杆32上的扭矩是在控制制动器13处施加的扭矩。通过滚珠螺杆产生的力以及主制动器上的制动作用因此正比于控制制动器上施加的扭矩。另外，通过运动盘27产生的制动扭矩经由滚珠花键29/30/31承载回到轮毂25，并且不影响滚珠螺杆和制动作用，并且在施加时没有制动器锁定或卡住的趋势。
将理解到制动组件是自激励的，在这种情况下制动力从车辆本身的运动得出，并且没有附加伺服辅助需要实现制动促动。通过实例，在所述制动组件的情况下，即使将各自驱动轴制动到重型(装甲)军用车辆传动装置一侧上的轨道上，操作控制制动器的力可只需要类似于典型的马达循环制动器，并且可通过驾驶员的努力经由缆线或简单液压主轴缸来施加，而没有进一步辅助。
对于停车制动来说，辅助使用者操作夹钳可提供以便在控制盘13上操作。由于在各自轴3a、3b和轨道驱动链轮6a、6b之间通过最终驱动器5a、5b提供的滚珠螺杆32和齿轮减速装置的节矩，如果在斜面上制动，车辆的“翻滚”程度可通过这种制动器允许。
虽然相对于制动器组件描述，造成可移动盘27的等同轴向运动的滚珠螺杆32、控制制动盘13和止推轴承33而不考虑控制制动盘的相对角度移动的方向，构成转动-线性运动致动器的实例，可用于多种其它应用，并且提供本发明的独立方面。

Claims (11)

1.一种可转动构件的制动组件，包括：转动盘构件，通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，但是能够相对其轴向运动，与相关不转动盘构件摩擦接触的以便制动所述可转动构件；控制制动构件，通过所述可转动构件承载以便与其一起转动，但是能够相对其旋转；螺杆组件，位于所述控制制动构件和所述转动盘构件之间；以及用于有选择地阻止所述控制制动构件相对于所述可转动构件转动的装置，由此造成所述螺杆组件将所述转动盘构件轴向移动与所述不转动盘构件摩擦接触。
2.如权利要求1所述的制动组件，其特征在于，所述转动盘构件承载接触所述不转动盘构件的摩擦材料。
3.如权利要求1或2所述的制动组件，其特征在于，包括通过所述可转动构件承载的第二转动盘构件，以便与其一起转动，并且布置在所述不可转动盘构件的与第一所述转动盘构件相对的侧上，由此第一所述转动盘构件的轴向运动在两个转动盘构件之间有效夹紧不可转动盘构件。
4.如上述权利要求任一项所述的制动组件，其特征在于，所述不可转动盘构件适用于通过液体经过这种构件的内部腔室来冷却。
5.如上述权利要求任一项所述的制动组件，其特征在于，所述螺杆组件包括滚珠螺杆组件。
6.如权利要求5所述的制动组件，其特征在于，所述滚珠螺杆组件包括径向内部和外部螺杆环，其中具有多个滚珠，所述环之一配置成和所述可转动构件一起转动，并且能够相对其轴向运动，并且所述环的另一个和所述控制制动构件一起转动，但是能够相对其轴向运动。
7.如上述权利要求任一项所述的制动组件，其特征在于，所述螺杆组件邻靠在一对止推轴承之间，第一轴承通过所述可转动构件承载，以便与其一起转动，而没有相对其轴向运动的自由度，并且第二这种轴承邻靠在螺杆组件之间，并且第一所述转动盘构件和用来将轴向运动从螺杆组件传递到此盘构件。
8.如上述权利要求任一项所述的制动组件，其特征在于，所述控制制动构件包括盘或鼓，并且所述阻止这种包括与其接触的摩擦材料。
9.一种装备一个或多个上述权利要求任一项所述的制动组件的车辆。
10.如权利要求9所述的履带车辆，其特征在于，具有横向驱动构造，包括各自驱动轴，以便将扭矩传递到车辆相对侧上的牵引元件，并且包括如权利要求1-8任一项所述的各自的制动组件以便制动各自所述轴。
11.一种转动-线性促动器，包括：第一和第二构件，被承载以便在离开中央位置的相反方向上、在一定范围上相对转动运动；螺杆组件，包括外部和内部螺纹构件；所述外部螺纹构件相对于所述第一构件转动定位，但是能够相对其轴向运动；所述内部螺纹构件相对于所述第二构件转动定位，但是能够相对其轴向运动；位于所述螺杆组件的一个轴向端部处的邻靠装置，该邻靠装置相对于所述第一和第二构件轴向定位；所有这些构造和配置成使得所述第一和第二构件之间的在离开所述中央位置的一个方向上的相对转动运动造成所述外部螺纹构件邻靠所述邻靠装置，而所述内部螺纹构件在预定方向上被轴向驱动离开所述邻靠装置；并且所述第一和第二构件在离开所述中央位置的另一方向上的相对转动运动造成所述内部螺纹构件邻靠所述邻靠装置，而所述外部螺纹构件在相同的所述运动方向上被轴向驱动离开所述邻靠装置。
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