CN102713329A - 降低了残余摩擦力矩的盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车的盘式制动器(10)，盘式制动器(10)包括至少一个制动盘(12)、至少一个摩擦片(14,16)和至少一个操作机构(20)，该操作机构适于造成制动盘(12)和摩擦片(14,16)之间的相对运动，从而摩擦片至少部分摩擦制动接触制动盘(12)，操作机构(20)包括可移动地容纳在盘式制动器(10)的壳体(26)中的至少一个操作活塞(22)并包括密封件(28)，该密封件具有第一密封面和第二密封面，用于相对于壳体(26)密封操作活塞(22)，其中，第一密封面构造用于产生与壳体(26)的接触面的密封接触，第二密封面构造用于产生与操作活塞(22)的接触面的密封接触，其中至少一个密封面包括如此构成的滑动面，即，该滑动面在操作活塞(22)相对壳体(26)移动时保持与接触面的密封接触并且还容许操作活塞(22)相对壳体(26)低摩擦地运动。

Description

降低了残余摩擦力矩的盘式制动器
本发明涉及用于机动车的盘式制动器，该盘式制动器包括至少一个制动盘、至少一个摩擦片和至少一个操作机构，该操作机构适用于造成该制动盘和该摩擦片之间的相对运动，从而该摩擦片至少部分摩擦制动抵接于该制动盘。该操作机构包括可移动地容纳在该盘式制动器的壳体中的至少一个操作活塞并包括密封件，该密封件具有第一密封面和第二密封面，用于相对于该壳体密封该操作活塞，其中，第一密封面构造用于产生与该壳体的接触面的密封接触，第二密封面构造用于产生与该操作活塞的接触面的密封接触。
现有技术公开了各种结构型式的盘式制动器。例如，文献DE102006018953A1例如示出一种盘式制动器，其具有固定摩擦片和活动摩擦片以及用于将活动摩擦片压在制动盘上的操作机构。操作机构为此具有制动活塞，它可轴向移动地容纳在活动鞍块的孔中并借助密封圈如方形圈在孔中被密封。
如果活动的刹车摩擦片利用活塞在操作方向上被压紧到制动盘上，则密封圈弹性变形。当松开活动的刹车鞍块时，密封圈又回复其初始形状并且通过这种方式与操作方向相反地将活塞又回拉到刹车鞍块的孔中一段。活动的摩擦片被抬离制动盘，从而所谓的气隙出现在制动盘和活动的摩擦片之间。术语“气隙”在此是指制动盘和摩擦片之间的间隙。密封件的弹性回复作用在实践中也被称为“退回作用”。
可通过现有技术获得的气隙虽然具有能消除盘式制动器的制动盘和摩擦片之间的残余摩擦力矩的优点，但牵涉到制动器操作行程延长的缺点，这是因为必须经过气隙，直到制动器表现出作用，就是说，留下活塞必须走过的行程，直到通过其运动使摩擦片紧贴于制动盘。
此外，当已经出现显著的摩擦片磨损时，制动活塞必然被重新定位，就是说，可以跟随摩擦片磨损而动，以免气隙进一步增大。
在这样的情况下，操作力超过密封件在接触面处接触制动活塞的静摩擦极限，从而密封件因此相对于制动活塞被重新定位。这样的重新定位到进一步远离的(即跟随摩擦片的)位置中在预定范围内是必然的，并用于相对于制动盘自动重新定位摩擦片，进而也用于避免增大的操作行程。
但可能出现以下情况，这样的重新定位在尚未在摩擦片上出现相应磨损时就已出现的，这尤其源自于密封件相对于操作活塞可能有的静摩擦状态的条形宽度。在这样的情况下，在其它方面有利的弹性回复作用可能反过来并造成摩擦片在刹车后无法再像最初期望的那样被拉动离开制动盘。取而代之的是，相对于摩擦片重新定位的密封件有可能甚至阻止回复运动，结果，摩擦片滞留于制动盘上，甚至被密封件紧压于制动盘，这可能导致显著的、在制动结束后还起效的残余摩擦力矩(Restschleifmoment)。
所期望的密封件作用的这种作用反转尤其可能出现在液压式制动力产生机构和机械式力产生机构共同地或彼此独立地作用于盘式制动器之时，这种情况例如是机电驱动式手刹制动器。即，在单纯以机械方式对操作活塞施加作用力的特别不利的情况下，取消了液压式压力施加，由此一来，密封件不像其它情况下那样，不仅通过组装预紧力外，而且还通过液压预紧来抵靠操作活塞。因此，密封件和操作活塞之间的静摩擦由于缺少附加的液压预紧力而减小到低于常规状况。结果，使操作活塞相对于密封件发生不希望的打滑变得容易。
上述的缺点虽然可以通过复杂的结构措施或者针对密封件的特殊材料选择来避免，但是这些措施的成本非常高。
因此，本发明的任务是提供上述类型的盘式制动器，它防止出现高的残余摩擦力矩以及在制动器可感受到的启用之前提供小的气隙并且同时可以省掉上述成本高昂的措施。
该任务将通过上述类型的盘式制动器来完成，其中，所述密封面中的至少一个密封面包括如此构成的滑动面，该滑动面在该操作活塞相对于该壳体移动时保持与接触面的密封接触并还容许该活塞相对该壳体低摩擦地运动。
在这样的密封件实施方式中，密封件对相应的操作活塞的移动施以小的阻力，从而不会出现从现有技术中知道的密封件弹性回复作用(退回效果)。通过这种方式，有效阻止不希望有的重新定位和由此造成的残余摩擦力矩的上述不利效果。同时，借助本发明密封件的低摩擦密封实现了操作活塞简单返回其初始位置。
密封件还可以由橡胶弹性材料制成。通过这种方式，尤其对于液压操作机构来说，可以获得非常良好的密封件密封效果。
而且，该密封件可以形成在壳体的或者操作活塞的槽状的凹口中。在一个实施方式中，槽状的凹口至少部分形成在壳体的内周面上。但作为另选方式，该槽状的凹口也可以至少部分形成在该操作活塞的外周面上。槽状的凹口此时可以与该壳体或者操作活塞一体构成，或者由构成这样的槽的多个零件形成。
特别有利的是，密封件由低摩擦材料制成，例如由橡胶弹性材料制成，其具有较低的摩擦系数，如EPDM(三元乙丙橡胶)。EPDM弹性体还带来以下优点，它具有高的化学耐受性。
作为替代或者补充，该密封件可以至少在滑动面的区域内具有减摩涂层，由此可以显著减小密封件和各接触面之间的静摩擦。
该密封件还可以至少在滑动面的区域内具有至少一个朝向相应接触面突出的接触部。此时也可以想到构成异型接触面的多个接触部。因此，已经可以如此减小滑动面和相应接触面之间的摩擦，即减小了突出的接触部的有效摩擦面。
在一个特定实施方式中，密封件可以具有基本上呈矩形的横截面形状，其特点是具有四个相互分隔的且一体形成在角处的棱脊状的接触部。
还可以规定，与密封件滑动面接触的接触面由低摩擦材料制成或者涂覆有这样的低摩擦材料。通过该措施也可以显著减小有效摩擦力。
还可以规定，与操作活塞的纵轴线相关，密封槽具有一径向高度和一轴向宽度，该径向高度和轴向宽度之比在0.68至0.75范围内。径向高度此时被定义为密封槽的与操作活塞纵轴线相关的径向延伸尺寸，而轴向宽度表示沿着操作活塞纵轴线的密封槽延伸尺寸。实际上，0.71的比例被证明是特别优选的比例。
还可以规定，密封件具有包络面，即对应于密封槽形状的包络形状，其所描绘出的密封件的包围体积在密封件的拆除状态下比由槽构成的且设置用于容纳该密封件的自由容积大了12%至18%。如果密封件在安装状态中容纳在该槽中，其包络体因为密封件的弹性变形而缩小，结果，密封件可容纳在该槽中。
本发明还涉及应用在符合上述特征的盘式制动器中的密封件。
以下，将结合附图来举例描述本发明，其中：
图1以局剖侧视图表示本发明盘式制动器的第一实施方式；
图2以根据图1的视图表示本发明盘式制动器的第二实施方式；
图3示出图1的局部A的细节图。
图1示出根据本发明第一实施方式的用于机动车的盘式制动器10，其中，该盘式制动器是以液压方式操作的。在图2中示出了另一实施方式，只要具有相同的元件，该另一实施方式就具有相同的附图标记。不过，它们分别前缀有数字1。
盘式制动器10包括制动盘12和与汽车车轮悬挂装置(未示出)相连的制动钳14以及多个摩擦片16、18，该制动钳跨夹着制动盘12，这些摩擦片彼此对置地容纳在制动钳14中。这些摩擦片16、18面对制动盘12的摩擦面并且通过抵靠制动盘12产生期望的制动力。
盘式制动器10还具有操作机构20，它用于使摩擦片16、18抵接于制动盘12。操作机构20为此具有操作活塞22，操作活塞容纳在壳体26内的一个孔24中，在这里，操作活塞22的纵轴线L与壳体孔24的孔轴线重合。在图1所示的实施方式中，操作活塞22的操作以液压方式完成，在这里，操作活塞22与壳体26一起形成液压压力腔D。
此外，为了相对于壳体26密封操作活塞22，还设有密封件28。如图1所示且如图3具体所示，密封件28容纳在槽30里，该槽形成在壳体26中。密封件28具有第一密封面，第一密封面产生与壳体26的内周面46、在所示的实施例中是与槽30的槽底面32的密封接触。密封件28还具有第二密封面，第二密封面产生与操作活塞22的外周面42的密封接触。
在图1至图3所示的密封件28的实施方式中，该密封面由密封件28的、四个相互间隔且一体形成于密封件28的各角处的棱脊状接触部34a、34b和38a、38b提供。此时，与壳体26的内周面46接触的两个接触部34a、34b构成第一密封面，与操作活塞22的外周面42接触的两个接触部38a、38b构成第二密封面。第二密封面此时作为滑动面，其容许操作活塞22相对于密封件28和壳体26尽量低摩擦地滑动。
关于操作活塞22的纵轴线L，密封槽30具有一径向高度H和一轴向宽度B，该径向高度和该轴向宽度之比在0.68至0.75范围内。实际上，0.71的优选比例被证明是非常有利的。
另外，相应的密封件28相对于密封槽30具有12%至18%的过盈，也就是说，在密封件28拆下状态中的密封件28的包络体的体积比密封槽30的自由容积大了12%至18%。在如图3所示，在密封件28的安装状态中，该密封件被相应地弹性变形，从而密封件可容纳在密封槽30中。
当操作盘式制动器10时，液体通过输入部36被送入压力腔D，由此，在压力腔内形成正压，该正压造成该腔D的膨胀。在这样的膨胀中，使操作活塞22相对于其初始位置沿着其纵轴线L朝向制动盘12移动，即在图1中朝右移动，而壳体26连同活动支承的制动钳14相对于其初始位置向左移动，结果使得摩擦片16和18抵接于制动盘12。在此，操作活塞22相对于壳体26基本上低阻力地从壳体26的孔24中移出一段。
在制动作用施加结束后，液体通过输入部36再次从该腔D中排出。因为摩擦力小，所以操作活塞22可以在此情况下没有来自密封件28的显著阻力地又滑回到其初始位置，进入壳体26的孔24内。
附加地如此辅助盘式制动器10的松开过程，即，盘式制动器10在承受压力时具有弹性，该弹性不仅包括制动钳14的弹性，还包括摩擦片16、18的弹性，在松开制动器10时，所述弹性连同摩擦片16、18一起被“重置”。
通过这种方式，实现了尽可能简单高效的操作活塞22和制动钳14的彼此相对回位，由此可避免在制动盘12上的残余摩擦力矩。
在图2所示的第二实施方式中，盘式制动器110单纯以液压方式、单纯以机械方式或以液压机械组合方式来操作，就像例如关于所谓的手刹制动器所知道的那样。在此实施方式中，操作机构120也包括操作活塞122，该操作活塞容纳在壳体126的孔124里。
操作活塞122借助操纵机构150通过机械操作按照已知的方式相对于制动钳114被移动，即，制动活塞122在图2所示的视图中朝右移动，而制动钳114朝左移动，从而摩擦片116、118抵接于制动盘112。因此，通过操纵机构150并借助传动活塞152，机械操作力不仅被传递给操作活塞122，也被传递给壳体126，用于使它们彼此相对移动。还可以设有以下未进一步描述的常见的磨损补偿机构154。
在此实施方式中，密封件128的设计结构按照关于图1和图3所描述的方式，帮助操作活塞122相对于壳体126实现几乎无阻力的相对运动，结果可以有效减小或至少显著减少在松开盘式制动器110后作用在制动盘112上的残余摩擦力矩，并且同时提供小的气隙。

Claims (12)

1.一种用于机动车的盘式制动器(10;110)，
其中，该盘式制动器(10;110)包括至少一个制动盘(12;112)、至少一个摩擦片(14,16;114,116)和至少一个操作机构(20;120)，该操作机构适用于造成该制动盘(12;112)和该摩擦片(14,16;114,116)之间的相对运动，从而该摩擦片至少部分摩擦制动接触该制动盘(12;112)，
其中，该操作机构(20;120)包括：
至少一个操作活塞(22;122)，所述操作活塞以能够移动的方式容纳在该盘式制动器(10;110)的壳体(26;126)中；和
密封件(28;128)，该密封件具有第一密封面和第二密封面，以便相对于该壳体(26;126)密封该操作活塞(22;122)，其中，所述第一密封面构造用于产生与该壳体(26;126)的接触面的密封接触，所述第二密封面构造用于产生与该操作活塞(22;122)的接触面的密封接触，
其特征在于，
所述密封面中的至少一个密封面包括如此构成的滑动面，即，该滑动面在该操作活塞(22;122)相对于该壳体(26;126)移动时保持与接触面的密封接触并还容许该操作活塞(22;122)相对该壳体(26;126)低摩擦地运动。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)由橡胶弹性材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)容纳在该壳体(26;126)的或者该操作活塞(22;122)的槽状的凹口(30;130)中。
4.根据权利要求3所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该槽状的凹口(30;130)至少部分形成在该壳体(26;126)的内周面(46;146)上。
5.根据权利要求3所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该槽状的凹口(30;130)至少部分形成在该操作活塞(22;122)的外周面(42;142)上。
6.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)由低摩擦材料制成，所述低摩擦材料例如是低摩擦的橡胶弹性材料。
7.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)至少在所述滑动面的区域内具有减摩涂层。
8.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)至少在所述滑动面的区域内具有至少一个朝向相应接触面突出的接触部(38a,b;138a,b)。
9.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，与所述滑动面接触的所述接触面是由低摩擦材料制成的，或者涂覆有低摩擦材料。
10.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，相对于所述操作活塞(22)的纵轴线(L)，该密封槽(30;130)具有一径向高度和一轴向宽度，该径向高度和该轴向宽度之比在0.68至0.75范围内。
11.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10;110)，其特征在于，该密封件(28;128)具有包络面，由该包络面包围的体积比容纳该密封件(28;128)的该槽(30;130)的体积大12%至18%。
12.一种密封件(28;128)，其用在具有如权利要求1至11所述的特征的盘式制动器(10;110)中。
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