CN102076985B

CN102076985B - 可气动操纵的盘式制动器以及制动缸

Info

Publication number: CN102076985B
Application number: CN2009801252473A
Authority: CN
Inventors: 约翰·鲍姆加特纳; 罗伯特·格鲁贝尔; 亚历山德·佩里切维奇; 斯特芬·盖塞勒; 罗伯特·特林皮
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: ATE551550T1; US20110147139A1; DE102009031559A1; WO2010000473A1; RU2011103919A; EP2297477B1; US8286759B2; EP2297477A1; CA2729319A1; CN102076985A; RU2506180C2

Abstract

本发明涉及一种可气动操纵的盘式制动器，具有搭接在制动盘(55)上的制动钳(32)和可从两侧压紧在制动盘(55)上的制动摩擦衬片(2，3)，其中可借助于夹紧装置的制动扭杆(15)操纵在夹紧侧上的一个制动摩擦衬片(3)，其中可加载压缩空气的制动缸(27)固定在制动钳(32)的凸缘(1)上，制动缸通过气缸挺杆(26)接合在制动扭杆(15)上并且制动缸具有复位弹簧(48)，利用该复位弹簧可使气缸挺杆(26)回到未加负荷的初始位置上，并且该复位弹簧贴靠在支承在凸缘(1)上的盖(49)的底面上，该盘式制动器这样设计，即设有自增力装置，该自增力装置具有自增力系数，该自增力系数被选择为可使得制动器在制动后自动松开，并且凸缘(1)形成用于复位弹簧(48)的支座。

Description

可气动操纵的盘式制动器以及制动缸

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的可气动操纵的盘式制动器以及一种根据权利要求13所述的可加载压缩空气的制动缸。

背景技术

例如，由EP 0 743 469 B1已知了这种可气动操纵的盘式制动器。

在此，制动缸借助于螺柱直接固定在制动钳的凸缘上，其中通过螺柱确定了制动缸在制动器上的位置并进而也确定了压缩空气接头的位置，由此得出在不同的安装状况中气缸的安装变型。

为了提供用于操纵制动杆的相应高的气压，确定制动缸的相应的大小是必需的，由此产生了一系列缺点。

由于在车辆运行中出现的震动或震荡，制动缸和制动钳之间的螺栓连接也必须同样紧凑地设计，如制动缸盖，固定螺栓被引导通过该制动缸盖而且复位弹簧也支承在该制动缸盖的内壁上。

在此，制动缸重心相对远离于与制动钳的连接区域，由此相应大的弯曲力矩作用于固定螺栓上，该弯曲力矩需要螺栓的与之匹配的设计。

此外，制动缸的受功能限制而相对较大的结构长度和对于优化结构和同样的优化重量的要求对立。

制动缸的挺杆穿过存在于制动钳的凸缘中的开口，相对于制动缸的副室通过就此来说围绕挺杆的折棚来密封该开口。

相应于挺杆的行程，通过使折棚挤压在一起或展开而产生了排出体积，该排出体积引起了严密密封的制动钳中的压力变化。在全制动时由此可在制动钳中产生直到0.4bar的超压。根据本发明这个问题是可以解决的，这在下面借助于例子进一步阐述。

尤其在相对于环境不密封时，在这种超压阶段中空气向外泄漏，从而在制动缸返回时，在进行制动操纵后出现负压。

由于温度波动还引起了可比较的效果，制动器必然经受强烈的温度波动。在此，在加热时制动钳中的空气膨胀，而在冷却时空气收缩。

由于优选应用在载货车中的盘式制动器通常在受天气条件影响的湿润或者说潮湿的环境中工作，所以在存在所述的不密封性时，在负压条件下水分被吸入制动器内部空间中，这会导致例如对机械构件的腐蚀，而且伴随了制动器完全失灵的危险。

由于上述较大的需要完成的操纵行程，出现了远离于制动钳的不稳定的密封布置，在安装之前，亦即在安装制动缸之前这对于盘式制动器构件的操纵和运输是有问题的，从而在把制动缸安装到制动钳上之前已经产生了破坏密封的危险。

发明内容

本发明的目的在于这样改进这种类型的可气动操纵的盘式制动器或制动缸，即优化其重量和结构空间，并延长其使用寿命，以及可更简单且更廉价地连接制动缸(取决于位置的实施方案变体的通风)。

该目的通过具有权利要求1所述特征的盘式制动器或具有权利要求13所述特征的制动缸实现。

根据权利要求1，凸缘直接-或者在一定条件下和位于中间的薄的(不单独地用作支座的)板盖箔片-构成用于复位弹簧的支座(Widerlager)。

由此可以基于相对于迄今为止的实施方式的小尺寸和低重量显著地优化制动缸在制动钳上的连接。有利地，气缸也可以构成无气缸挺杆的预装配单元。

此外，通过根据权利要求2提出的、迄今为止应用于可电动机械地操纵的盘式制动器中的自增力装置而减小了制动缸的功率需求，从而在制动器的运行性能不变的情况下显著减小了结构空间。

利用相对较少的自增力系数已经可以明显减小制动缸的以及弹簧储能器的结构尺寸。在此，通过相应确定楔角度或斜面角度的大小这样选择自增力，即即使在制动摩擦衬片的摩擦系数为最大可能值时也可以安全地自动松开制动器。

因此与电动的盘式制动器不同，用于夹紧制动器的力发生器不必也用于松开。

结构尺寸减小尤其可以通过更短的行程实现，在放大因数例如为2.7和制动器的相应的传动比的情况下，该行程从迄今为止的例如65mm减小至24mm。

此外，这种短的行程导致了围绕挺杆的折棚可以构造地非常紧凑并且在最简单的情况下该折棚仅具有一个褶皱，其中具有钢筋加固的密封座的折棚直接插入制动缸和制动钳的交界面上的穿孔中，更确切地说插入制动钳的、被挺杆穿过的开口中。

原则上挺杆可以是分成两部分的，也就是说由在端侧贴靠(anliegt)在制动杆上的气缸挺杆以及具有类似球形帽形的凹处的挺杆盘组成，气缸挺杆以其另一端装入该凹处中。挺杆盘和薄膜一起形成膜片式活塞，其分隔了形成的制动缸腔室并且在制动的情况下加载压缩空气。气缸也可以设计为纯粹的膜片缸，其不具有弹簧储能器制动部段。

基于相对于迄今为止的实施方式的小尺寸和低重量可以优化制动缸在制动钳上的连接。因此在其朝向凸缘的一侧上覆盖制动缸的盖设计为按照尽可能形状稳定的金属箔片的形式的薄壁式的板模制件，复位弹簧以一端贴靠在该板模制件上，而另一端支承在挺杆盘(薄膜盘)上。

在此，盖装入制动钳的成型为罐状的凸缘上，其中凸缘构成用于复位弹簧的支座，这是因为盖的板厚度可以选择为这样小，即复位弹簧不可能无变形地贴靠在盖上。

本发明还实现了权利要求18的主题，基于此复位弹簧设置为直接地或通过薄的箔片式的盖贴靠在盘式制动器的用作支座的凸缘上。

将盖的厚度最小化同样地如同放弃了用于把制动缸固定于制动钳上的固定螺栓那样导致了重量减轻。

此外，制动缸可以例如借助于夹紧箍固定在制动钳上。

为此，一方面制动缸的盖可以设计为所谓的卷起边缘，利用该卷起边缘使膜片缸保持在制动缸壳体上。就此来说，制动缸与制动缸壳体、膜片缸、盖、挺杆盘和复位弹簧作为结构单元进行预装配，而气缸挺杆和折棚是预装配的制动钳的组成部件。

在装配制动缸时，制动缸仅置于制动钳的罐状的凸缘上，其中气缸挺杆实际上在挺杆盘的球形帽形式的容纳部中自动对中心。

下面根据权利要求2描述根据本发明的盘式制动器的另一个优点：

例如在传统的制动器中适用的是：

对已知的制动器来说，气缸挺杆在折棚中在全行程时的排出体积为65cm³。

向外离开的、在一定条件下具有折棚的挺杆在行程4.1(i＝15.6)时的排量为约16.5cm³。

因此，对于体积变化ΔV来说适用的是：

ΔV＝65-16.5＝48.5cm³

相反，对于根据本发明的自增力制动器来说适用的是：

具有折棚的气缸挺杆在30cm的全行程时的排出体积约为30.5cm³。

相反，具有折棚的三个可移出的挺杆在行程为4.16cm(i＝7.2)时排量为约2.5cm³。

因此适用的是：

ΔV＝30.5-25＝5.5cm³。

剩余的体积变化不重要并且在折棚的尺寸合适的情况下可以完全消除。

因此，如开头说明的由于负压或超压引起的问题被尽最大可能地避免。

在从属权利要求中表明了本发明的其它有利的设计方案。

附图说明

下面根据附图描述本发明的实施例。

附图示出：

图1以截断的侧视图示出根据本发明的盘式制动器的局部部段；

图2至4示出处于不同的装配位置的盘式制动器；

图5以局部截断的俯视图示意性示出盘式制动器的局部部段。

具体实施方式

在图5中示出了滑动钳-盘式制动器，具有布置在制动盘55两侧的制动摩擦衬片2，3。

滑动钳-盘式制动器的实施方式是一种可能的结构形式。

可以考虑作为回转钳-盘式制动器或作为固定钳-盘式制动器的设计方案或者这些结构类型的混合形式，但在此并不进行描述。

滑动钳-盘式制动器具有容纳了夹紧装置的制动钳32。

借助于钳滑动导向件46在轴固定的制动器底板31上可移动地引导制动钳32。

在图1至4中示出的制动缸27作为力发生器在工作时置于制动钳32上并且通过气缸挺杆26作用于夹紧装置上，该夹紧装置具有优选偏心地安置在制动钳32中的制动扭杆15，在操纵制动器时，该制动扭杆通过气缸挺杆26可偏转。

图2和3分别示出在装配制动缸27之前的盘式制动器，而图1和4反映了制动缸27在制动钳1上的安装状态。

由图2和3可明确看出，制动缸形成独立的结构单元并且在对应于制动钳1的端部区域中通过配有同中心的开口的盖49在外部边缘区域中封闭，其中所述开口优选可由操纵-或气缸挺杆26穿过。

在制动钳32上成型有用于连接的凸缘1，该凸缘设计为罐状，而且在此具有内侧为凹形的壁，该壁逐渐过渡为径向向外指向的环形的卡圈(Kragen)51。

制动缸27固定在凸缘1上，为此设置了夹紧环50，该夹紧环一方面搭接并且相互夹紧卡圈51和制动缸壳体42的卡圈53。

在两个卡圈51，53之间夹紧了环形的隆起52，该隆起成型在膜片缸44上，该膜片缸把制动缸27分为工作制动部段40和空腔43，该空腔可加载压缩空气。

在膜片缸44的朝向凸缘1的端面上固定了挺杆盘45，该挺杆盘具有设计为球形帽54的凹部，气缸挺杆26在末端侧可啮入该凹部中。

气缸挺杆26引导经过凸缘1中的开口，密封圈25保持在该开口中，以用于容纳折棚20，另一方面折棚利用密封件47贴靠在气缸挺杆54上，其中密封件47固定在气缸挺杆26上。

例如仅具有一个褶皱的折棚密封地把工作制动部段40与制动钳32的内部分隔开。

作为预装配的部件，制动钳32装配有气缸挺杆26和折棚20，并且制动缸27在其朝向凸缘1的侧面上由盖49在外部边缘区域中覆盖。

和制动缸壳体42的卡圈53一样，该盖49围绕了隆起52，并还用作复位弹簧48的支座，该复位弹簧另一方面支承在挺杆盘45上。

在此，盖49的轮廓匹配于凸缘1，也就是说，盖设计为外侧凸出并且贴靠在凸缘1的凹形的壁上。

因此，凸缘1用作为复位弹簧48的支座，复位弹簧在非工作位置上、即也在运输作为预装配的结构单元的制动缸27时尽可能松弛。

当在制动的情况下制动扭杆15进行所述的偏转时，该制动扭杆通过至少一个制动柱塞11直接地或者通过压板4作用于夹紧侧的制动摩擦衬片3(图5)。

在此，制动柱塞11和制动扭杆15以及制动柱塞11和压板4彼此这样铰接地连接，即在盘式制动器夹紧时，制动柱塞11可以完全或者至少基本上跟随夹紧侧的制动摩擦衬片3在制动盘55的圆周方向上的运动，其中夹紧装置这样设计，即压力可以作用于制动摩擦衬片3。

夹紧侧的制动摩擦衬片3布置在压板4中，压板可平行于制动盘摩擦面移动，并且通过布置在压板中的球体5和6形式的滚动体与轴向长度可变化的冲头9，10的楔形斜面7，8作用连接，该斜面以大于9小于90°的锐角朝着制动盘摩擦面对齐。

补充性地，斜面7，8也可以设计在压板4中。球体5，6或其它合适的滚动体在这种情况下可能在冲头9，10的球形帽形的凹部中被引导，此外，它们仍是权利要求1意义上的自增力装置的部件。

如前所述，用于传递作用在制动盘55方向上的压力和拉力的制动柱塞11铰接在压板4上。在此，该铰接借助于螺栓33和叉头34进行。

这种铰接式连接允许了在压板4圆周移动时制动柱塞11围绕球形帽轴承13的球体中心点12(其位于偏心旋转轴上)的摆动运动。

球形帽轴承13被容纳在制动扭杆15的偏心轴14上以用于将操纵力传递到制动柱塞11上。该制动柱塞11与螺纹挺杆16拧紧，其中螺纹挺杆16又牢固地与关节轴承壳体17连接。

该制动柱塞11与螺纹挺杆16一起形成用于磨损-调节的目的的长度可变化的挺杆或调节活塞。

以同样的方式，两个冲头9，10与把冲头9，10的支承力传递到制动钳32上的丝杠18，19拧紧。

丝杠18，19通过同步传动机构与螺纹挺杆16连接。由此实现了，调节器驱动装置的驱动-旋转运动仅同步地作用于两个冲头9，10以及制动柱塞11上。

制动扭杆15借助于两个滚动轴承23，24低摩擦地安置在两个轴承支座21，22中，其中轴承支座21，22与制动钳32牢固地连接。

冲头9，10在其朝向制动盘55的端部上这样容纳或构造于导向板28中，即平行于制动盘摩擦面作用在斜面7，8上的支承力被导入导向板28中，并且根据制动盘55的旋转方向从该导向板导出至制动器底板31上的导向面29或30上。

冲头9，10的和制动柱塞11的导向在它们的朝向制动盘55的端部上仅仅通过导向板28和制动器底板31进行。

制动钳32和调节器传动机构35，36，37以及钳滑动导向件由切向力去负荷。在此，冲头9，10优选简单地直接拧紧或压紧在导向板28上。

下面示例性地描述利用这种盘式制动器进行的制动：

在识别出制动愿望时，通过操纵制动踏板并进而操纵与制动踏板连接的制动-额定值发生器而为制动缸27加载压缩空气，从而气缸挺杆26在隔膜44偏移的情况下运动。

在此，制动扭杆15在其滚动轴承23，24中偏转，并且使其偏心轴14和进而球形帽轴承13也因此相应于杠杆传动比在制动盘55的方向上运动。球形帽轴承13的运动通过制动柱塞11或组件链12＝＞13＝＞17＝＞16＝＞11＝＞33＝＞34传递到压板4上。

在此，压板4首先为了克服气隙与制动摩擦衬片3垂直于其摩擦面而向着制动盘55运动。当制动摩擦衬片3贴靠在制动盘55的摩擦面上时，制动摩擦衬片3和与之连接的压板4通过制动盘55的产生的摩擦力在其旋转方向上一起运动。

球体5，6沿着斜面7，8被引导，并且在此在压板4上除了其圆周运动外，作为自增力装置还引起了朝向制动盘55的增强的运动。

在此，由制动柱塞11传导的贴靠力相应于制动钳32的提高的张开程度而增强。由于压板4的圆周移动，制动柱塞11进行了围绕球形帽轴承13和螺栓33的摆动运动。

如在滑动钳制动器中常见的那样，反应侧的制动摩擦衬片2由于制动钳的移动而置于制动盘55上。在此不需设置自增力装置。

在此，制动缸27设计为具有工作制动部段40和驻车制动部段41的组合气缸。

参考标号表

1 凸缘

2，3 制动摩擦衬片

4 压板

5和6 球体

7和8 斜面

9和10 冲头

11 制动柱塞

12 球体中心点

13 球形帽轴承

14 偏心轴

15 制动扭杆

16 螺纹挺杆

17 关节轴承壳体

18和19丝杠

20 折棚

21/22 轴承支座

23/24 滚动轴承

25 密封圈

26 气缸挺杆

27 制动缸

28 导向板

29或30 导向面

31 制动器底板

32 制动钳

33 螺栓

34 叉头

35/36/37 调节器传动机构

40 工作制动部段

41 驻车制动部段

42 制动缸壳体

43 空腔

44 膜片缸

45 盘

46 钳滑动导向件

47 密封件

48 复位弹簧

49 盖

50 夹紧环

51 卡圈

52 隆起

53 卡圈

54 球形帽

55 制动盘

Claims

1.一种可气动操纵的盘式制动器，

A）具有搭接在制动盘（55）上的制动钳（32），

B）具有可从两侧安置在所述制动盘（55）上的制动摩擦衬片（2，3），其中可借助于夹紧装置，利用所述夹紧装置的制动扭杆（15）操纵在夹紧侧上的一个制动摩擦衬片（3），

C）其中可加载压缩空气的制动缸（27）固定在所述制动钳（32）的凸缘（1）上，

D）所述制动缸通过气缸挺杆（26）接合在所述制动扭杆（15）上并且所述制动缸具有复位弹簧（48），利用所述复位弹簧可使所述气缸挺杆（26）回到未加负荷的初始位置上，并且所述复位弹簧贴靠在支承在所述凸缘（1）上并由所述气缸挺杆（26）穿过的盖（49）的底面上，

其特征在于，

E）所述盖（49）由按照尽可能形状稳定的金属箔片的形式的薄壁式的板构成，并且贴靠在形成用于所述复位弹簧（48）的支座的所述凸缘（1）上。

2.根据权利要求1所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，设有自增力装置，该自增力装置具有自增力系数，所述自增力系数被选择为可使得所述制动器在制动后自动松开。

3.根据权利要求1或2所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述凸缘（1）设计为罐状并且具有在所述凸缘的内侧上成型为凹形的侧壁，匹配于所述侧壁的所述盖（49）贴靠在所述侧壁上。

4.根据权利要求1或2所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述盖（49）使膜片缸（44）的环形的边缘夹紧地保持在制动缸壳体（42）上。

5.根据权利要求3所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述盖（49）使膜片缸（44）的环形的边缘夹紧地保持在制动缸壳体（42）上。

6.根据权利要求4所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述膜片缸（44）的所述边缘设计为隆起（52）。

7.根据权利要求5所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述膜片缸（44）的所述边缘设计为隆起（52）。

8.根据权利要求6所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述盖（49）使所述隆起（52）保持在所述制动缸壳体（42）的卡圈（53）上，其中所述盖（49）搭接在所述隆起（52）和所述卡圈（53）上。

9.根据权利要求7所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述盖（49）使所述隆起（52）保持在所述制动缸壳体（42）的卡圈（53）上，其中所述盖（49）搭接在所述隆起（52）和所述卡圈（53）上。

10.根据权利要求1或2所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，部分地覆盖所述气缸挺杆（26）的折棚（20）一方面密封地贴靠在所述凸缘（1）的开口上而另一方面密封地贴靠在所述气缸挺杆（26）上。

11.根据权利要求9所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，部分地覆盖所述气缸挺杆（26）的折棚（20）一方面密封地贴靠在所述凸缘（1）的开口上而另一方面密封地贴靠在所述气缸挺杆（26）上。

12.根据权利要求1或2所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述气缸挺杆（26）以所述气缸挺杆的背离所述制动扭杆（15）的端部装入挺杆盘（45）中，所述挺杆盘固定在膜片缸（44）的朝向所述凸缘（1）的底面上。

13.根据权利要求11所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述气缸挺杆（26）以所述气缸挺杆的背离所述制动扭杆（15）的端部装入挺杆盘（45）中，所述挺杆盘固定在所述膜片缸（44）的朝向所述凸缘（1）的底面上。

14.根据权利要求12所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述气缸挺杆（26）的成型为球状的端部装入所述挺杆盘（45）的球形帽（54）中。

15.根据权利要求13所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述气缸挺杆（26）的成型为球状的端部装入所述挺杆盘（45）的球形帽（54）中。

16.根据权利要求8所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述凸缘（1）具有环形的、径向向外延伸的卡圈（51），所述盖（49）局部地贴靠在所述凸缘的卡圈上，其中设置夹紧环（50）用于连接所述制动缸（27）和所述凸缘（1），所述夹紧环使所述凸缘的卡圈（51）、所述盖（49）、所述膜片缸（44）的所述隆起（52）和所述制动缸壳体（42）的所述卡圈（53）相互夹紧。

17.根据权利要求9所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，所述凸缘（1）具有环形的、径向向外延伸的卡圈（51），所述盖（49）局部地贴靠在所述凸缘的卡圈上，其中设置夹紧环（50）用于连接所述制动缸（27）和所述凸缘（1），所述夹紧环使所述凸缘的卡圈（51）、所述盖（49）、所述膜片缸（44）的所述隆起（52）和所述制动缸壳体（42）的所述卡圈（53）相互夹紧。

18.根据权利要求1或2所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，至少所述夹紧侧的制动摩擦衬片（3）既可以沿平行于制动盘旋转轴D的方向又可以沿平行于制动盘摩擦面的方向运动。

19.根据权利要求17所述的可气动操纵的盘式制动器，其特征在于，至少所述夹紧侧的制动摩擦衬片（3）既可以沿平行于制动盘旋转轴D的方向又可以沿平行于制动盘摩擦面的方向运动。

20.一种可加载压缩空气的制动缸，用于根据前述权利要求中任一项所述的盘式制动器，所述制动缸具有制动缸壳体（42）和布置在所述制动缸壳体中的复位弹簧（48），所述复位弹簧贴靠在盖（49）的底面上，其特征在于，所述盖（49）由按照尽可能形状稳定的金属箔片的形式的薄壁式的板构成；和所述盖（49）构成无气缸挺杆的预装配单元。

21.根据权利要求20所述的制动缸，其特征在于，所述盖（49）具有同中心的开口。

22.根据权利要求20或21所述的制动缸，其特征在于，所述盖（49）使膜片缸（44）的环形的边缘夹紧地保持在所述制动缸壳体（42）上。

23.根据权利要求22所述的制动缸，其特征在于，所述膜片缸（44）的所述边缘设计为隆起（52）。

24.根据权利要求23所述的制动缸，其特征在于，所述盖（49）使所述隆起（52）保持在所述制动缸壳体（42）的卡圈（53）上，其中所述盖（49）搭接在所述隆起（52）和所述卡圈（53）上。

25.根据权利要求20所述的制动缸，其特征在于，所述复位弹簧（48）这样设置，即通过所述盖贴靠在所述盘式制动器的用作支座的凸缘上。