CN101529115A - 用于盘式制动器的制动卡盘 - Google Patents

Abstract

一种制动卡盘具有与包括多个活塞的制动卡盘相同的性能，但是其具有紧凑的结构，其中，制动垫和制动盘之间的打滑阻力被最小化，其不容易产生不均匀的磨损和制动啸声，其质量和成本被减小。活塞(23)形成为圆形中空圆筒形状，并通过圆形压紧部分向盘式转子(1)施加压紧力。活塞容纳孔(21)形成在卡盘主体中(100、105)，所述活塞容纳孔凹进为圆形形状并容纳活塞(23)，以使得它们沿活塞的轴向方向滑动。

Description

用于盘式制动器的制动卡盘

技术领域

本发明涉及盘式制动器的制动卡盘，其用于诸如机动车辆或摩托车这样的车辆中。

背景技术

目前存在两种制动卡盘；第一种制动卡盘仅在制动盘(要被制动的盘)的一侧上具有至少一个活塞，而第二种制动卡盘在制动盘的每侧上都具有至少一个活塞；在第二种类型的情况下，一侧上的活塞和另一侧上的活塞跨过制动盘彼此面对。许多高性能的汽车都使用第二种类型的盘式制动器；一些赛车或公路赛车(任一种都是典型的高性能汽车)在制动盘的每侧上都设置有具有三个或更多活塞的制动卡盘，因而总共有六个或更多活塞。

传统制动卡盘的示例结构示于图13至15。

图13显示了根据传统制动卡盘的大致装配设置的透视图。制动卡盘2主要包括外部件3、内部件4和将部件3和4紧固的螺栓；因此，制动卡盘2被设置为使得卡盘2将用部件3和4夹住盘式转子1。

图14显示了示出根据传统制动卡盘2的构造的横截面。外部件3包括：外卡盘主体100；孔101，用于安放活塞(制动活塞)6，以使得柱状活塞6能够被孔101引导并沿孔101的轴线滑动；由此，在孔101的底壁和活塞6的头部(顶)壁之间划分出(设置)液压腔7，以使得被主液压缸(未示出)加压的液压油(制动流体)通过送油管(未示出)供应至液压腔7。此外，作为密封元件的方形密封件8设置在活塞6的外周边和孔101的圆柱周边之间，以使得制动流体不能泄露；并且，设置尘埃密封件9，以便防止杂质从外部(制动流体供应侧)侵入。

在外部件3中，制动垫(brake pad)10被构造为粘结地固定至背衬板104；制动垫10响应活塞6的运动经由背衬板104被压靠到盘式转子1，以使得产生制动力。

在内部件4中，情况与外部件3相同；内部件4包括：内卡盘主体105，和用于安放活塞6的孔101。由此，外部件3和内部件4被整合到制动卡盘2中以便，构造卡盘2。

图15显示了根据制动垫10和活塞6的相对设置的前视图，视图的一部分显示了横截面。如图15所示，与制动垫10相反，活塞6相当小；没有被活塞6压住的区域相当宽；即，活塞6不能充分地压住活塞6的圆面(活塞面积)外侧上的大部分区域，特别是车辆中心侧上的；在图15所关注的是车辆中心侧对应于图15的下部。这种情况引起背衬板104的弯曲并成为制动垫10不均匀磨损的因素。此外，活塞6不能充分压住的区域的自由振动成为制动啸声(brake squealing)的因素。

为了避免制动垫10的不均匀磨损或制动啸声，许多类型的制动卡盘都是已知的，这些卡盘在制动盘的每侧上具有三个或更多活塞；例如，专利参考文献1披露了一种卡盘，其在制动盘的每侧上具有三个活塞，以便更均匀地压在背衬板上因而更均匀地压在制动垫上。

在另一方面，许多种类的发明也是已知的，其中，方形密封件设置在制动活塞的圆周表面上；在液压压力释放后，通过密封件的回复力，制动活塞回到在活塞经由背衬板和制动垫被液压压力压靠在制动盘上之前的活塞所在的位置；在另一方面，活塞被产生的液压压力重新起动，以便经由制动垫压住制动盘。

例如，专利参考文献2披露了一种根据在压力释放期间相对于液压压力的活塞返回位移的理想特性二次曲线，曲线被限定为卡盘变形曲线和制动垫压缩曲线的叠加。在所披露的发明中，两个参数是变化的；即，它们是方形密封件的橡胶硬度，和根据用于方形密封件的沟槽角部的倒角体积的尺寸；并且，其显示出接近理想曲线特性的解决方案可以通过对这两个参数选择恰当水平而获得。

引用参考文献

(参考文献)

专利参考文献1：JP2002-213502

专利参考文献2：JP1998-325432

发明内容

通过本发明解决的问题

专利参考文献1披露了一种制动卡盘，其分别在外部件侧和内部件侧上设置有三个活塞；但是该制动卡盘的结构是复杂的，并且制造的工时数增加；此外，由于安放数量增加的活塞而需要额外的空间，所以卡盘主体的坚固度降低；为了补偿降低的坚固度，卡盘主体必须被强化；因此，引发了卡盘质量增加和成本增加的缺点。

总的来说，许多高性能车包括盘式制动器，该盘式制动器中它们的制动盘的每侧上设置有两个或更多活塞，由此，每个侧面上的一对活塞横跨制动盘面对彼此；在另一方面，制动垫的面积通过车辆质量来确定，而与活塞的数量无关；换句话说，制动垫面积与车辆质量按比例增加。由此，例如，在盘式转子的每侧上设置有至少两个活塞的情况下，制动垫被活塞压住的区域朝向围绕被压区域的周围区域挤出，这导致不均匀磨损和/或制动啸声。

为了显著降低在被活塞压住时背衬板的变形以及从此时起的制动垫的变形，从制动垫结构的角度来说，可以考虑设置至少三对活塞；但是，因为这需要制造额外的活塞，并且用于安放额外活塞的空间要设置在制动卡盘中；因而，这种方式会导致质量和/或成本增加。此外，根据该方式，相邻的活塞靠近彼此放置；由此，当施加高制动流体压力时，制动卡盘的坚固度降低；因此，为了补偿降低的坚固度，围绕活塞的部件需要被强化；因此，导致质量和/或成本增加。

在另一方面，专利参考文献1披露了一种在压力释放期间，活塞返回位移相对于液压压力的理想特性二次曲线，该曲线被定义为是卡盘变形曲线和制动垫压缩曲线的叠加；参考文献1披露了一种发明，与理想曲线相对应的特性基本上可通过调节两个因素而获得，即，方形密封件的橡胶硬度和根据用于方形密封件的沟槽角部的倒角体积的尺寸。但是，需要进一步改进以便获得能满意地实现活塞返回位移理想曲线的理想特性。

同时在找到这两个因素方面会有两个问题；一个问题是，在制动踏板被轻轻踏位时的低制动流体压力期间和在ABS(防抱死制动系统)工作条件下的高制动流体压力期间确保司机有良好的制动踏板“感觉”；另一问题是，解决在正常驾驶期间制动垫和制动盘之间的打滑现象。

总的来说，制动卡盘以这样一方式产生制动力——该方式是制动盘的每侧上设置至少一个活塞以便形成至少一对活塞；每对活塞横跨制动盘面对彼此；施加的制动流体压力朝向制动盘推压活塞对，以使得制动垫对从两侧夹住制动盘。

此外，在活塞的外周边上，方形密封件被设置为防止制动流体向外泄露，以及响应制动动作或制动流体压力的释放使活塞返回至制动动作之前活塞所处的原始位置。

与方形密封件的设置无关，制动流体压力每时每刻都在变化；在某个时间点，压力高；在另一时间点，压力低；此外，随着制动垫磨损，活塞在制动踏板被踏住之前的原始位置因垫的磨损而向制动盘靠近；因此，方形密封件形状的变形在每个重复的制动动作时变化；由此，在传统的技术中，难以设置在诸如低制动流体压力条件或高制动流体压力条件这样的所有制动条件下都防止制动流体泄露的方形密封件；并且还难以设置满足活塞返回特性的需要的方形密封件。

考虑到上述情况，本发明目的是提供一种制动卡盘：其具有紧凑结构并具有与包括至少一对或更多对活塞的传统制动卡盘相同水平的性能；将制动垫和制动盘之间的打滑阻力(dragging resistance)减小到最小水平；避免制动垫的不均匀磨损或制动啸声；不增加质量和/或成本；并确保良好的制动踏板“感觉”。

解决问题的方法

作为用来克服上述难点的手段的本发明第一方面是提供一种用于盘式制动器的制动卡盘，卡盘设置有一对制动活塞，以使得该一对制动活塞横跨盘式转子面对彼此，其中，活塞形成厚壁圆筒体的形状，即，在其中具有中空共轴圆筒的圆筒体，由此，活塞的环形圈形状的压紧部分对盘式转子施加力；根据活塞的厚壁圆筒体的形状，将用于安放活塞的环形圈形状的孔空间并入到卡盘主体中，以使得活塞在孔空间中沿活塞的中心轴线滑动，并被孔引导。

根据本发明的上述第一方面，活塞的压紧部分具有环形圈形状，而传统活塞的压紧部分具有实心圆柱体形状；由此，活塞面的外直径，即，即使在本发明活塞的活塞面和传统技术的活塞面相同的情况下，在本发明中活塞压紧部分的外直径也比传统活塞中的活塞压紧部分的直径大。

例如，考虑到具有两对活塞的传统制动卡盘，制动垫被活塞压紧的区域向被压紧区域的外侧挤出，特别是朝向车轮滚动旋转轴线；由此，传统技术中的制动活塞经历制动垫的不均匀磨损或制动啸声的不利影响；相对地，在本发明中，由于活塞面的外直径增加，所以挤出区域的尺寸减小；因而，制动垫在整个制动垫上以均匀的表面压力分布方式被按压；制动垫和盘式转子之间的间隙可以更窄；因此，可以获得优异的制动力，并可以消除制动啸声的问题。

此外，在本发明的第一方面中，可以解决制动垫挤出的问题而不将活塞对的数量增加为多于三对；由此，可以省去额外活塞的制造、额外活塞安放孔空间的加工、额外空间周围的部件的增强；因此，可以避免质量和/或成本增加的缺点。

在下文中，优选地在所述的第一方面中，作为其一种模式，可设置中心突出部部分，以便形成用于安放活塞的环形圈形状孔空间的内直径周边壁；并且中心突出部形成为与卡盘主体分开的构件。

根据上述结构(作为第一方面的模式)，与中心突出部设置为卡盘主体的一部分的结构相反，在该模式中的制动卡盘可以省去用于安放活塞的孔空间的复杂孔加工；因此，可以获得更加成本高效的质量生产。

此外，在传统制动卡盘中，制动卡盘主体的内部件和外部件制造为分开的构件，以使得两个构件通过螺栓紧固；由此，难以获得在施加高制动流体压力时整个卡盘的足够坚固水平；但是，在第一方面的该模式中，内部件和外部件组合为单个部件，尽管要并入用于安放活塞的环形圈形状的孔空间；卡盘坚固度在高制动流体压力条件下不会减小，这部分地是因为消除了降低制动卡盘刚度的紧固螺栓；因此，可以获得具有低质量和增加的坚固度和优异制动性能的制动卡盘。

在下文中，上述模式的改变例优选的是这样一种制动卡盘(卡盘突出分离结构)，其中，中心突出部部分形成卡盘主体的一部分，中心突出部部分与卡盘主体的其余部分沿朝向活塞中心轴线的方向分离。

上述模式的另一改变例优选地是这样一种卡盘主体，其中，中心突出部部分的顶部突出部部分与中心突出部部分本身分离；在该改变例中，中心突出部部分包括顶部突出部部分和基部突出部部分。

在中心突出部部分形成卡盘主体一部分且中心突出部部分与卡盘主体的其余部分沿活塞中心轴线的方向分离的情况下，考虑到要加工用于安放活塞的环形圈形状的孔空间，可以消除孔空间的复杂孔加工，由此使得卡盘主体更容易大规模生产。

在中心突出部部分的顶部突出部部分与中心突出部部分分离的另一情况下，可以容易地加工环形圈形状的孔空间，因为不需要用于孔空间的复杂孔洞加工的加工夹具，由此消除加工夹具与中心突出部的顶部突出部部分碰撞的任何风险；因此，由于消除了该风险，可以确保增强的加工准确度和增强的夹具坚固度，并获得增强的生产力。应注意，上述的其余部分意味着顶部突出部部分移除后中心突出部部分的部分；即，其余部分是基部(中心)突出部部分。

关于中心突出部部分和卡盘主体之间或顶部突出部部分和基部突出部部分之间的分离结构，可优选地实施诸如螺纹机构、摩擦焊接、扩散连结、焊接或粘结连结这样的紧固方法，以使得分离的结构组合为单个部件。

由于分开的两个部件通过螺纹机构或诸如摩擦焊接这样的其它方法紧固在一起，可形成中心突出部部分而不会明显地使得加工操作或过程与不具有中心突出部部分的传统制动卡盘的加工操作或过程不同。

在上述的分离结构中，用于安放内密封件的内密封件沟槽优选地设置在中心突出部部分的外直径周边壁的侧面上或中心突出部部分的顶部突出部部分上，该内密封件在用于活塞的内周边壁上滑动并接触。

由此，因为用于安放内密封件的内密封件沟槽形成为是与卡盘主体分离的构件，该内密封件在用于活塞的内周边壁上滑动并与之接触，所以在用于活塞的内周边壁上滑动并与之接触的该内密封件可以仅通过设置每个都具有准确预加工的内密封件沟槽的中心突出部部分或中心突出部部分的顶部突出部部分而准确地放置在确定的位置中。

在中心突出部部分的顶部突出部部分与中心突出部部分的其余部分分开的情况下，顶部突出部部分的外直径优选地比中心突出部部分的其余部分(基部突出部部分)的外直径大。

在上述结构中，由于顶部突出部部分的外直径比基部突出部部分的外直径大，所以可以省略对基部突出部部分的外直径的精加工；由此，仅需要将准确预加工的顶部突出部部分安装到制动卡盘中。

因此，在用于活塞的内周边壁上滑动并与之接触的该内密封件可以被容易地设置在制动卡盘中。

此外，优选地在本发明的第一方面中，外间隙设置在活塞的外周边壁和活塞安放孔的外直径周边壁之间，以及，内间隙设置在活塞的内周边壁和活塞安放孔的内直径周边壁之间；由此，产生了在这两个间隙之间的量的差异。

根据上述制动卡盘的结构，外间隙设置在活塞的外周边壁和活塞安放孔的外直径周边壁之间，以及，内间隙设置在活塞的内周边壁和活塞安放孔的内直径周边壁之间；且，产生了在这两个间隙之间的量的差异；这点为形成有活塞安放孔的内直径周边壁的中心突出部部分带来了强度方面的结构优势，因为中心突出部部分不倾向于被诸如引起中心突出部部分弯矩的力推动；这个优势的细节将在随后描述的第三实施例中解释。

此外，在制动流体压力被释放时，活塞可以可靠地返回到在制动动作之前活塞所处的原始位置处。

另外，优选地在本发明的第一方面中，具有环状圈类型活塞的卡盘设置有在环圈本身内的中空空间。应注意，本发明的活塞具有厚壁圆筒的形状；因此，活塞的形状可以具有环形圈形状。

通过上述结构，因为作为活塞形状的环圈本身不是实心柱体类型，而是中空圆筒类型，所以活塞可以具有低的质量；此外，活塞的热容量可以被优化为使得活塞可以承受在制动动作期间产生的热。

作为解决传统技术中难点的手段的本发明第二方面是一种用于盘式制动器的制动卡盘，该卡盘设置有一对制动活塞，以使得该一对制动活塞横跨盘式转子面对彼此，其中，

活塞形成厚壁圆筒的形状，由此，活塞的环形圈形状的压紧部分对盘式转子施加力；

根据活塞的厚壁圆筒形状，将用于安放活塞的环形圈形状的孔空间形成在卡盘主体中，以使得活塞在孔空间中沿活塞的中心轴线滑动，并被孔引导；

外密封件设置在活塞的外周边和用于安放活塞的环形圈形状的孔空间的外周边之间，以及，内密封件设置在活塞的内周边和用于安放活塞的环形圈形状的孔空间的内周边之间。

根据上述第二方面，由于不仅设置有在活塞外周边上的外密封件，还设置有在活塞内周边上的内密封件，所以当制动流体压力释放时，由于每个密封件的增强的变形回复能力，活塞可可靠地返回到制动动作之前的原始位置；由此，可不那么容易引起制动盘和制动垫之间的打滑现象。

上述第二方面的另一优选模式是外密封件具有比内密封件更高的抗剪刚度。通过选定如上所述的每个密封件的刚度特性，用于回复活塞位移或密封件变形的理想密封特性可以通过结合密封件的不同特性而获得，即，通过使较大直径周边周围的外密封件的较高抗剪刚度与较小直径周边周围的内密封件的较低抗剪刚度组合。

换句话说，根据第二方面的上述模式，可以获得理想的密封特性，以便理想地将活塞位移回复到适当的位置，或理想地将密封件变形回复到适当的形状；由此，当踏在制动踏板上时、在制动活塞过度返回之后，车辆司机不会感到任何空程(backplay)(间隙)。此外，在制动踏板被轻轻踏住时的低制动流体压力期间和在ABS(防抱死制动系统)条件下的高制动流体压力期间可以避免制动垫和制动盘之间的打滑现象。

根据本发明的第一方面，活塞的压紧部分具有环形圈形状，而传统活塞的压紧部分是实心圆柱体形状；由此，活塞面的外直径，即，即使是各自的活塞面相同的情况下，在本发明中的活塞压紧部分的外直径也比传统活塞中的活塞压紧部分的直径更大；由此，本发明中的制动卡盘具有紧凑的结构，并具有与包括至少两对活塞的传统制动卡盘相同水平的性能。

考虑到例如具有两对活塞的传统制动卡盘，被活塞压紧的制动垫的区域向被压紧区域的外侧挤出，特别是朝向车轮滚动旋转轴线；由此，传统技术中的制动活塞经历制动垫的不均匀磨损或制动啸声的不利影响；相对地，在本发明中，由于活塞区域的外直径增加，所以挤出区域的尺寸明显减小；因而，制动垫在整个制动垫上被以均匀的表面压力分布方式按压；制动垫和盘式转子之间的间隙可以变小；因此，可以获得优异的制动力，并可以消除制动啸声的问题。

此外，在本发明的第一方面中，可以解决制动垫挤出的问题而不将活塞对的数量增加为多于三对；由此，可以省去额外活塞的制造、额外活塞安放孔空间的加工，额外空间周围的部件的增强；因此，可以避免质量和/或成本增加的缺点。

根据本发明的上述第二方面，由于不仅设置有在活塞外周边上的外密封件，还设置有在活塞内周边上的内密封件，所以当制动流体压力释放时，由于每个密封件的增强的变形回复能力，活塞可可靠地返回到制动动作之前的原始位置；由此，可不那么容易引起制动盘和制动垫之间的打滑现象。

附图说明

以下是对优选实施例的非限制性例子的描述，其通过附图显示，在附图中：

图1显示了示出根据本发明第一施例的制动卡盘的横截面；

图2显示了示出根据本发明第一施例的制动卡盘的装配结构的前视图，该视图的一部分显示了横截面；

图3显示了示出根据本发明第二施例的制动卡盘的横截面；

图4显示了示出方形密封件如何定位的横截面，该密封件在活塞的表面上滑动并与之接触；

图5显示了示出方形密封件在活塞起动时如何变形的截面图；

图6显示了液压压力释放时活塞位移(或返回位移)和液压压力(制动流体压力)之间关系的曲线；

图7显示了示出根据本发明第三实施例的在卡盘主体和活塞之间以及在卡盘的中心突出部和活塞之间的间隙的横截面，由此卡盘主体以及突出部通过间隙或方形密封件在活塞上滑动并与之接触；

图8显示了示出根据本发明第四施例的制动卡盘的横截面；

图9显示了示出根据本发明第五实施例的制动卡盘的横截面；

图10显示了示出根据本发明第五实施例另一模式的制动卡盘的横截面；

图11显示了示出根据本发明第六实施例的详细中心突出部的横截面；

图12显示了示出根据本发明第七实施例的制动卡盘的横截面；

图13显示了示出根据传统制动卡盘的大致装配结构的透视图；

图14显示了示出根据传统制动卡盘的构造的横截面；

图15显示了示出根据传统制动卡盘的装配结构的前视图，视图的一部分显示了横截面。

附图中的参考标记列表：

1 盘式转子；

2 制动卡盘；

3 外部件；

4 内部件；

5 螺栓；

6 活塞(制动活塞)；

7 液压腔；

8      方形密封件；

9      尘埃密封件；

10     制动垫；

21     用于安放活塞的孔，活塞安放孔或活塞容纳孔；

22     中心突出部或中心突出部分；

23     活塞或制动活塞；

24     中空空间；

25     液压腔；

27     力压紧部分或推压部分；

29     接合孔；

31     方形密封件；

33     尘埃密封件；

36     方形密封件；

38     倒角；

40     端部插塞；

43     用于安放元件40的被加工(加工)孔；

45     拧紧螺纹或螺纹机构；

47     台阶部；

49     装配表面；

50     引导构件；

52     基部突出部或基部(部分)；

54     螺纹部分；

55     压力焊接部；

56     凹部；

58     内密封件沟槽；

60     尘埃防护罩；

100    外卡盘主体；

101    用于安放活塞的孔、活塞安放孔或活塞容纳孔；

104    背衬板；

105    内卡盘主体。

具体实施方式

之后，将参考附图所示的实施例详细描述本发明。但是在这些实施例中描述的部件的尺寸、材料、形状、相对位置等不应被视为对本发明范围的限制，除非特别地指出。

(第一实施例)

在此，基于图1和2解释根据本发明的第一实施例，在附图标记在本发明和传统技术中共用的情况下，相同的参考标记用于图13至15中的那些与传统技术相同的部件。

图1和2中的制动卡盘2的整体构造与图13至15中的制动卡盘2的装配结构基本上相同。制动卡盘2被构造为用外部件3和内部件4夹住盘式转子1；且，制动卡盘包括：外部件3、内部件4和对部件3和4进行紧固的螺栓5。

如图1所示，外部件3包括：外卡盘主体100；孔21，用于安放活塞(制动活塞)23，以使得活塞23能够在孔21中被引导并沿孔21的轴线滑动；由此，在孔21的底壁和活塞23的顶部(顶)壁之间划分出(设置)液压腔25，以使得被主液压缸(未示出)加压的液压油(制动流体)通过送油管(未示出)供应至液压腔7。

活塞23被构造为形成环形管状形状(或环形圈形状，或具有中空共轴圆筒的圆筒形状，或厚壁圆筒的形状)，活塞在其本身中设置有具有环形形状的推压部分(thrusting part)27；由此，推压部分27经由制动垫10将压紧力朝向盘式转子传递。并且，外卡盘主体100设置有具有环形沟槽形状的孔21，用于安放活塞23；由此，该环形管状形状的活塞23可被具有环形沟槽形状的整合在外卡盘主体100中的孔21引导，并且沿孔21的轴线滑动。

在外部件3中，制动垫10被构造为粘结地固定至背衬板104；制动垫10响应活塞23的运动经由背衬板104而被压靠至盘式转子1，以使得产生制动力。

在内部件4中，情况与外部件3相同；在内部件4中与在外部件3中一样，内卡盘主体105设置有孔21，用于安放活塞23。外部件3和内部件4被整合到制动卡盘2中。

根据该实施例的如图2所示的制动卡盘2，中心突出部22形成在用于安放外部件3和内部件4的每个活塞23的孔21的中间部分中；由此，突出部22形成用于活塞23的内周边壁。此外，如图2所示，在活塞23的中间部分中，与突出部22相对应地设置有接合孔29。

换句话说，活塞23的外周边壁在用于安放活塞23的孔21的外直径周边壁上滑动并与之接触，而活塞23的内周边壁在突出部22的外直径周边壁上滑动并与之接触。更具体地，活塞23被构造为形成环形管状形状；活塞23的几何结构为如同是从一小段长度的厚壁圆截面管上切出来的。

另外，如图2所示，内部件4通过螺栓5紧固到外部件3。

此外，活塞被构造为形成环形管状形状，如图1所示。

在活塞23的内周边壁和孔21的外直径周边壁之间的间隙空间中，设置有方形密封件31(环状圈密封构件，其具有垂直于环圈的环路方向的方形横截面)；方形密封件31还被称为外方形密封件31，该密封件31防止制动流体的泄露。在另一方面，如图1所示，为了防止诸如尘埃这样的外来物质进入间隙空间，尘埃密封件33设置在间隙空间的开口端处，如图10所示；此外，为了防止诸如尘埃这样的外来物质进入间隙的内，尘埃防护罩60安装在突出部22的顶侧上。

相对于具有与活塞23相同外直径的传统活塞，与传统活塞的活塞面积相比，被活塞23按压的面积由于与中心突出部22相应的接合孔29的横截面积而变小；由此，应注意，外部件3和内部件4中的任一个的中心突出部22如图1所示，而要被制动流体按压的活塞23面积乳图2所示是直径为D₂的大圆面积减去直径为P的小圆面积。

由于不期望制动力减小，所以需要的是面积的上述减小通过活塞23的外直径的变大来补偿。例如，如图2所示，可以采用与传统较小的直径D₁(图15)相比增大的较大直径D₂(图2)。由此，未被活塞23按压的制动垫10的区域可通过上述构造自动地减小。

另外，优选的是，关于环形推压部分27的内直径P与外直径D₂的比例，即比例P/D₂在0.35至0.65内；当该比例等于或小于0.35时，则不能实现用增大外直径来实现活塞面积变大的足够效果；当该比例等于或大于0.60时，因为活塞中心周围的压力(接触)分布减小，则不能产生在制动垫上的平均推压(接触)压力分布。

另外，对于环形活塞23，与环路方向垂直的矩形横截面可以是实心类型的；但是，在本实施例中设置的是中空类型的矩形横截面。

因为在该实施例中的环形活塞23具有中空空间24，所以活塞23具有较小的质量，这有助于减小整个制动卡盘的质量。由此，即使在制动流体压力的加压速度快速的情况下，也可以由于活塞23质量减小而获得活塞的充分随动运动。

另外，由于活塞23具有中空空间24，所以该活塞的质量可以通过改变中空空间24的体积而改变；由此，活塞的热容可以被优化，使得活塞正在进行制动的同时能承受所产生的热。在活塞由金属制成的情况下，具有中空空间24的活塞可以形成为由两个分开的部分制成的联合部件(united piece)，诸如通过焊接、钎焊、摩擦焊接等方法。在活塞由树脂制成的情况下，活塞可以形成为由两个分开的部分制成的联合部件，诸如通过溶剂焊接(solventwelding)等方法。

根据上述实施例，由于制动卡盘的活塞23的外直径可以增加，而不影响车辆的前轮和后轮之间的制动力的平衡，所以制动垫10的没有被活塞23压住的区域可以被减小；由此，可以防止与制动垫10有关的不均匀磨损或制动啸声的产生。

此外，根据上述实施例，制动垫10可以均匀地压向盘式转子，而不存在诸如图15所示的传统的需求，由此，活塞6的数量极大地增加。由此，从活塞23到相邻活塞23的距离可以大于从活塞6到相邻活塞6的距离(图15)；因此，制动卡盘刚度是足够的；因此，该实施例不会像传统方法那样导致潜在的成本或质量增加。

(第二实施例)

在此，将基于图3至6解释本发明的第二实施例。

在第一实施例中，方形密封件31被设置为在孔21的外直径周边壁和活塞23的外周边壁之间的外密封件(活塞外密封件)，然而在第二实施例中，方形密封件36额外地设置为孔21的外直径周边壁之间的内密封件(活塞内密封件)。

从功能这点上看，通过设置用于在活塞23侧上的方形密封件36的沟槽，不将方形密封件36设置在中心突出部22侧上而是设置在活塞23侧上，是没有问题的。

如图3所示，活塞23在活塞23的外周边壁上与方形密封件31接触，以及在活塞23的内周边壁上与方形密封件36接触。图4示例性地示出当在在初始阶段没有起动制动时，方形密封件31如何与活塞23的外周边壁保持接触。当制动踏板(未示出)被踩住，制动流体回路(未示出)中的压力被增加，然后液压腔25中的增加的压力作用在活塞23上；因此，活塞23在图4中向左移动；方形密封件31如图5所示弹性地变形；由此，弹性变形依赖于倒角38的尺寸，方形密封件的材料等。该方形密封件31的动作模式也应用于方形密封件36(如图7所示)的动作模式，该方形密封件36在活塞23的内周边壁上滑动并与之接触。

图6显示了活塞位移(或返回位移)和液压压力(制动流体压力)之间的关系的特性曲线，此时液压压力正被释放；由此，水平轴线代表作为压力参数的制动流体压力，而垂直轴线代表作为返回位移参数的活塞位移。

在图6中，曲线A显示了必要的最小活塞返回位移和制动流体压力之间的关系；曲线B显示了理想活塞返回位移和制动流体压力之间的关系；曲线C显示了在传统设计的方形密封件用于该实施例的情况下，活塞返回位移和制动流体压力之间的关系；曲线D显示了制动卡盘偏转和制动流体压力之间的关系；曲线E显示制动垫压缩变形量和制动流体压力之间的关系。在此，应该指出，曲线A通过叠加曲线D和曲线E而得到。

如图6所示，制动流体压力接近压力P₂的区域中，根据曲线C的活塞返回位移约等于曲线B的；但是，如果应用曲线C的方形密封特性，那么在制动流体压力P₁比压力P₂小的区域中，曲线A的必要最小活塞返回位移比曲线C的实际活塞返回位移短出一位移差δ₁；由此，在制动流体压力释放后，活塞回复有超过差值δ₁的位移，以便在制动踏板被踩住之前通过原始位置。因此，当制动踏板再次压住时，司机感觉就像制动踏板的自由游隙(free play)有相关于差值δ₁的增加。

另一方面，在制动流体压力P₃比压力P₂大的区域中，曲线C的实际活塞返回位移比曲线A的必要最小活塞返回位移短出一位移差δ₃；由此，在制动流体压力释放后，活塞回复差值δ₃的位移缩短，以便停止一部分的回程。因此，即使制动踏板(制动流体)释放时，制动垫仍处于使得制动垫压靠在制动盘上的状态下；因而，发生已知的打滑现象，由于增加的运行阻力而引起制动垫的早期过度磨损和增加的燃料消耗。

根据本发明，由于具有不同特性的方形密封件31和36分别设置在活塞23的外周边壁上和用于活塞23的内周边壁上，所以图6中的曲线B的理想活塞返回位移特性可以通过将具有不同特性的方形密封件31和36的特性叠加而获得；以此方式，该实施例可防止司机感觉制动踏板操作的异常，并且，其可以实现没有打滑现象的制动卡盘。

由于在活塞23的外周边壁上滑动和与之接触的方形密封件31由于活塞的外直径而具有较大尺寸，所以方形密封件31的弹性刚度(elastic stiffness)是足够的；此外，通过为密封件31选择更高硬度材料和/或通过为密封件沟槽采用更大尺寸的倒角，可以相对容易地结合制动卡盘偏转和制动流体压力之间的关系而相当容易地获得约等于图6中的曲线D的特性。在另一方面，由于在活塞23的内周边壁上滑动和与之接触的方形密封件36由于活塞的内直径而具有较小尺寸，所以方形密封件31的弹性刚度可以被限制；由此，通过为密封件36选择更低硬度材料和/或通过为密封件沟槽采用更小尺寸的的倒角，可以获得约等于图6中的曲线E的特性，由此，曲线E被视为快速响应情况的特性。

以此方式，优选的是，密封件31和36的形状和材料的组合可以被设计为使得外方形密封件31的抗剪刚度(shear stiffness)比内方形密封件36的更高；由此，通过在制动卡盘中安装不同特性的方形密封件，可以获得密封特性大致等于如图6所示的作为目标曲线的曲线B的特性。

(第三实施例)

在此，将基于图7解释本发明的第三实施例。该实施例涉及确定和设计活塞23和用于安放活塞23的孔21之间的间隙。

图7详细显示了活塞23和孔21的设置；活塞23以活塞23和卡盘主体101或105之间的间隙δ₁和以活塞23和中心突出部22之间的间隙δ₂放置在孔21中；在该实施例中，可以基本认为，间隙δ₁不等于间隙δ₂。换句话说，不同的间隙应用于环形形状活塞的外侧间隙和内侧间隙，以便设计制动卡盘2。

如图7所示，当制动流体压力施加于卡盘主体100或105的液压腔25中时，活塞23经由制动垫10强烈地压住盘式转子1。

在另一方面，由于盘式转子沿垂直于图7纸面的方向移动，所以制动垫以及背衬板和活塞23被迫略微沿相同方向移动；然后，活塞的外周边周围的间隙δ₁沿所述方向接近于0。存在两种间隙设计方法(构思)来确定间隙δ₁和δ₂；该方法将在下面描述。

在上述的第一种方法中，基本可以认为，在活塞23的外周边上的间隙δ₁大于在活塞23的内周边上的间隙δ₂。由此，即使间隙δ₁变为0，即，即使活塞23接触卡盘主体101或105，间隙δ₂仍然大于0；因而，可以确保活塞23和中心突出部22之间的(正)间隙(换句话说，中心突出部22不能接触活塞23)。由此，中心突出部22不会由于活塞23沿垂直于图7纸面的方向所受到的力而弯曲；这为制动卡盘提供了在强度方面的结构上的优势。

在另一方面，在上述的第二种方法中，基本可以认为，在活塞23的外周边上的间隙δ₁小于间隙δ₂。在本文的情况下，即使间隙δ₂变为0，即，即使活塞23接触中心突出部22，间隙δ₁仍然大于0；因而，可以确保活塞23和卡盘主体101或105之间的(正)间隙。换句话说，活塞23不能接触卡盘主体101或105。由此，当制动流体压力被释放时，活塞通过方形密封件31和36的变形回复力可回复到原始位置——该位置是施加制动流体压力之前活塞所处的位置。因而，可以确保盘式转子1和制动垫10之间的间隙；即使在车辆的正常行驶条件下，这也可以防止图1中的盘式转子1与图1的制动垫10打滑。

在此及以后，解释根据本发明的第四至第七实施例。在这些实施例中，中心突出部22被构造为并非作为卡盘主体101或105的一部分，而是作为与卡盘主体分开的构件。

(第四实施例)

首先参考图8解释第四实施例。

制动卡盘没有被分为两个构件；即，卡盘不用外部件3和内部件4形成，而是用外部件3和内部件4组合形成的单个部件形成。不用说，不再有必要用螺栓来紧固部件3和4。

根据该实施例，在内卡盘主体105中，为了首先简化制造的目的，设置有用于安放端部插塞40的加工孔43；由此，端部插塞40包括中心突出部22(在图8中)，不作为内卡盘主体的一部分，以使得中心突出部22可以从内卡盘主体拉出。除了设置有用于安放端部插塞40的加工孔43之外，该实施例的构造与通过图3解释的第二实施例中的制动卡盘2的构造相同。

还在该实施例中的制动卡盘中，如同根据上述第一或第二实施例的制动卡盘中，在相应于第一或第二实施例中的突出部的位置处，在外部件3的外卡盘主体100以及在内部件4的内卡盘主体105中形成有中心突出部。

但是，内卡盘主体105的中心突出部22形成为端部插塞40的一部分，其通过在图8的情况下的紧固螺纹机构而旋拧到内卡盘主体105中。不用说，可以对该实施例应用除了螺纹机构之外的紧固机构。

如图8所示，紧固机构45被装备在端部插塞的外周边侧上以及在端部插塞的(外)端面侧上；台阶部47设置在端部插塞的外周边上，在紧固螺纹的端部和制动垫10之间；面对内卡盘主体的端部插塞40的装配表面49形成有关于台阶部47的较大直径部分的外周边；垂直于端部插塞的中心轴线和平行于端部插塞端面的垂直台阶面被用作座落表面(seating surface)，以使得端部插塞可定位在内卡盘主体中，端部插塞不会从内卡盘主体脱出。

根据上述的第四实施例，不需要将中心突出部22制造成内卡盘的一部分；这降低了加工和装配方面的制动卡盘的制造成本。

此外，制动卡盘不形成有外部件3和内部件4，而是形成有外部件3和内部件4组合形成的单个部件；因此，可以增强制动卡盘的可靠性。另外，因为制动卡盘2可具有增强的坚固性，所以盘式转子可以被更用力地压住，并获得稳定性增强的制动力。

此外，如图8所示，因为用来加工用于安放活塞的孔21的加工夹具可在安装端部插塞40之前被插过加工孔43，外部件3侧中的用于安放活塞的孔21的加工可以被简化；因此，孔21的加工可以容易地进行，即使是在外部件3和内部件4被组合到单个部件主体的情况下。

(第五实施例)

在此，基于图9和10解释根据本发明的第五实施例。

在该第五实施例中，引导构件50设置为使得引导构件形成中心突出部22的梢(顶)部，该中心突出部放置在孔21中间部分中，该孔是用于安放每个活塞23的；即，引导构件50形成中心突出部22的梢部，梢(顶)部被制造为不同于中心突出部的部分并且附连至中心突出部。

附带地，关于以在第一至第三实施例中描述的元件，相同的附图标记在这些实施例中使用；元件的重复的解释在此被省略。

如图9所示，形成在内卡盘主体105的中间部分中的中心突出部22被构造有引导构件50和基部突出部部分52；且，构件50和部分52通过螺纹机构54紧固到一起。另外，如图10所示，可将并非螺纹机构54的紧固机构应用于该实施例，该紧固机构例如是摩擦焊接紧固部。不用说，可以使用诸如扩散连结、焊接或粘结连结这样的替换摩擦机构。

在引导构件50的头部部分上，凹部56凹进，以使得可以设置用于通过螺纹紧固或压力焊接来对构件50和部分52进行紧固的紧固夹具。此外，在引导构件50的外周边上，设置用于安放方形密封件36的内密封件沟槽58，以使得方形密封件36被装配到内密封件沟槽中。

设置有方形密封件36的引导构件50与基部突出部分52组合，该方形密封件在用于活塞23的内周边壁上滑动和与之接触；由此，从与用于安放活塞23的孔21的加工有关的内卡盘主体105中，将引导构件50的外周边相对应的部分加工省去；因此，不仅加工可以被简化，而且可能使加工夹具与中心突出部22碰撞的风险可以被消除；因此，可以获得增强的加工准确性，以及夹具的增强的坚固性，并且可以获得增强的生产力。

另外，只有通过以高准确度安装与其它部件分开加工的引导构件50，安放活塞23的部件的外直径和内直径才可以以高准确度实现；由此，可以获得增强的准确性，而不会降低生产力。

关于活塞23的外周边壁和内卡盘主体105中的活塞安放孔21的内直径周边壁之间的间隙以及活塞23的内周边壁和引导构件50的外周边之间的间隙，间隙的变化(偏差)必须被限制在一绝对最小值内，以便相对于方形密封件31和36设计提供最大的性能。

为了限制变化(偏差)，可以使用质量控制技术；由此，根据活塞的最终外直径测量，在容差内的被加工活塞23例如可以被分为三层；按照内卡盘主体105中的活塞安放孔21的内周边壁直径测量的结果，应确定，活塞的哪一层被指定给活塞安放孔21。在此，该技术被称为装配选择控制。

因为活塞23被构造为形成环形管状形状，所以活塞本身具有围绕沿行进方向的中心轴线的中空空间；由此，活塞具有两个接合行进表面：外周边壁表面和内周边壁表面。因此，需要的是，执行外周边侧和内周边侧的上述装配选择控制；但是，该双侧装配选择控制可以根据下段所述的第五实施例而得以简化。

如果引导构件50和内卡盘主体从一开始就制成一个部件，即，如果中央突出部22被制成为内卡盘主体的一部分，则需要进行例如三层间隙分类的上述装配选择控制，以使得间隙测量必须在活塞安放孔21的内周边壁表面侧的间隙和突出部22的外直径周边壁表面的间隙二者上进行间隙测量；由此，需要提前准备9(3×3)层。事实上，对许多层的这种控制并不实际。

根据第五实施例，引导构件50与面对活塞23的内周边壁表面侧的中央突出部22分开，以使得引导构件50和基部突出部部分52构成中央突出部22；

首先，测量在内卡盘主体105中的活塞安放孔21的内周边壁直径；针对测量结果，从已经根据活塞外直径测量预先分类被加工活塞23所在的三层中的一个选出活塞23，以便制作一对活塞23和内卡盘主体105。到此为止，该方式与传统的装配选择控制的方式相同；但是，在该实施例中，被选出的活塞23的内圆周壁直径被测量；此外，针对测量结果，从已经根据引导构件外直径测量预先被分类的被加工引导构件50所在的三层中的一个选出引导构件50；被选出的引导构件50通过螺纹机构或通过摩擦焊接固定到中心突出部22的基部突出部部分52；选择出可提供可允许的外和内间隙的活塞23，以便进行组装。

以此方式，可以避免前述的该复杂的9(3x3)层装配选择控制；由此，可以获得方形密封件31和36的期望性能，而没有降低生产力。

(第六实施例)

在此，基于图11解释根据本发明的第六实施例。

在该第六实施例中，如图11所示，引导构件50的外直径d₁被设定为比中心突出部22的基部突出部部分52的外直径d₂大；这点使第六实施例与第五实施例不同。

附带地，关于在第五实施例中已经描述的元件，在实施例中使用了相同的附图标记；元件的重复解释在此被省略。

如图11所示，中心突出部22的基部突出部部分52的外周边具有锥形形状，即，母线沿其中心轴线朝向引导构件50倾斜；基部部分52的基部根部的直径是d₃，而基部部分52的头部部分的直径是d₂。此外，具有d₂和d₃的基部突出部部分52的外直径比引导构件50的头部部分的外直径d₁小。另外，为了防止诸如尘埃或泥土这样的外来物质进入内，尘埃防护罩60被适配在引导构件50的顶侧上。

根据该第六实施例，中心突出部22的基部突出部部分52的外直径是d₂比引导构件50的外直径d₁小；由此，由于基部突出部部分52周围的变宽的间隙，活塞23和基部部分52之间可能的碰撞接触会较少地发生，即使在活塞敲击(piston-slap)的情况下；应指出，活塞敲击可定义为是活塞23和活塞安放孔21之间的相对移动，由此，活塞在活塞安放孔中晃动，如同活塞围绕与活塞中心轴线(图11中的X-X)垂直的轴线旋转。换句话说，这意味着中心突出部22或基部突出部部分52沿图11所示的Y方向摆动，在活塞中心中间部分的中空空间中围绕垂直于附图纸面的轴线旋转。

因此，中心突出部22的基部突出部部分52可以不受力(碰撞接触力)，例如对基部突出部部分52引起弯矩(bending moment)；附带地，应指出不存在结构或强度问题，即使基部突出部部分52的外周边壁由于锥形加工而略微去除。此外，中心突出部22的基部突出部部分52的外直径比引导构件50的外直径小；因此不必要磨光基部突出部部分52的外圆周表面。由此，基部突出部部分的外表面可以保留诸如压铸材料这样的原材料表面。因此，生产成本被减小。

此外，引导构件50是与基部突出部部分52分开的构件，该引导构件并入有在活塞23的内周边壁上滑动并接触的方形密封件36；引导构件50的外直径比基部突出部部分52的外周边直径大。由此，引导构件以足够的空间安放方形密封件36，而与围绕基部突出部部分的加工准确度相反，不需要更高的加工准确度。以此方式，仅以中等的加工准确度，就可制造引导构件；仅通过将该引导构件并入到制动卡盘中，就可以简单地实现在活塞23的内周边壁上滑动并接触的方形密封件36。

(第七实施例)

在此，基于图12解释根据本发明的第七实施例。

在该第六实施例中，作为如图9和10所示的第五实施例中的外密封构件的方形密封件31的定位从在内卡盘105中定位变为在活塞23中定位；即，内卡盘主体105中的密封件31的位置被移动到如图12所示的活塞23中的密封件61的位置。

在将方形密封件61设置在形成在活塞23的外周边壁侧面上形成的密封件沟槽中的情况下，可以获得与第五实施例相同水平的密封性能；然而，因为针对活塞安放孔21内直径周边壁的密封件沟槽的加工可以省略，所以内卡盘的加工可以被简化。

工业应用

根据本发明，活塞的压紧部分是环形圈形状，而传统活塞的压紧部分是实心柱体形状；由此，活塞面的外直径，即，即使各种的活塞面积相同，在本发明中的活塞压紧部分的外直径也比传统活塞中的活塞压紧部分的直径更大，由此，本发明中的制动卡盘具有紧凑的结构，并具有与包括至少两对活塞的传统制动卡盘相同水平的性能。

因此，制动垫可在整个制动垫上以均匀的表面压力分布压住；制动垫和盘形转子之间的间隙可以被减小；因此，可以获得优异的制动力，且可以消除制动啸声的问题。

此外，因为不仅设置有在活塞的外周边上的外密封件，还设置有在活塞的内周边上的内密封件，所以当制动流体压力被释放时，由于每个密封件的增强的变形回复能力，活塞可以在制动动作之前可靠地返回到原始位置；由此，制动盘和制动垫之间的打滑现象明显地减少发生。

因此，本发明可应用于诸如机动车辆或摩托车这样的车辆中的制动卡盘。

Claims (11)

1、一种用于盘式制动器的制动卡盘，该卡盘设置有至少一对制动活塞，以使得每对制动活塞横跨盘式转子而彼此面对，其中，

活塞形成厚壁圆筒的形状，由此，活塞的环形圈形状的压紧部分经由制动垫背衬板和制动垫对盘式转子施加力；

根据活塞的厚壁圆筒体的形状，将用于安放活塞的环形圈形状的孔空间并入到卡盘主体中，以使得活塞在孔空间中沿活塞的中心轴线滑动，并在所述孔空间中受到引导。

2、如权利要求1所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，中心突出部部分被设置为形成用于安放活塞的环形圈形状的孔空间的内直径周边壁；并且中心突出部形成为与卡盘主体分开的构件。

3、如权利要求2所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，中心突出部部分形成卡盘主体的一部分，中心突出部部分与卡盘主体的其余部分沿活塞中心轴线的方向分离。

4、如权利要求2所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，中心突出部部分的顶部突出部部分与中心突出部部分的其余部分分离。

5、如权利要求3或4所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，与卡盘主体的其余部分分开的中心突出部部分或与中心突出部部分的其余部分分开的中心突出部部分的顶部突出部部分通过螺纹机构、摩擦焊接方法、扩散连结方法、焊接方法或粘结连结方法作为紧固方法而紧固至卡盘主体。

6、如权利要求3或4所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，用于安放内密封件的内密封件沟槽设置在中心突出部部分的外直径周边壁的侧面上或中心突出部部分的顶部突出部部分的外直径周边壁的侧面上，该内密封件在用于活塞的内周边壁上滑动并与该内周边壁接触。

7、如权利要求4所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，顶部突出部部分的外直径比中心突出部部分的其余部分的外直径大。

8、如权利要求1所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，在活塞的外周边壁和活塞安放孔的外直径周边壁之间设置外间隙，以及，在活塞的内周边壁和活塞安放孔的内直径周边壁之间设置内间隙；由此，产生了在这两个间隙之间的量的差异。

9、如权利要求1所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，厚壁圆筒形状的环形圈类型的活塞设置有在该环圈本身内侧的中空空间。

10、一种用于盘式制动器的制动卡盘，该卡盘设置有至少一对制动活塞，以使得每对制动活塞横跨盘式转子而彼此面对，其中，

活塞形成厚壁圆筒的形状，由此，活塞的环形圈形状的压紧部分经由背衬板和制动垫对盘式转子施加力；

根据活塞的厚壁圆筒形状，将用于安放活塞的环形圈形状的孔空间并入到卡盘主体中，以使得活塞在孔空间中沿活塞的中心轴线滑动，并在所述孔空间中受到引导；

外密封件设置在活塞的外周边和用于安放活塞的环形圈形状的孔空间的外周边之间，以及，内密封件设置在活塞的内周边和用于安放活塞的环形圈形状的孔空间的内周边之间。

11、如权利要求10所述的用于盘式制动器的制动卡盘，其中，外密封件具有比内密封件更高的抗剪刚度。

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