CN103791009B - 碟式刹车制动器 - Google Patents

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Abstract

一种碟式刹车制动器包含:一具有壳体；一刹车片；一连接该刹车片的中空的活塞；一延伸进入活塞腔的作动螺杆，该作动螺杆具有一螺纹，在一制动位置及一非制动位置间同时绕该杆轴线旋转及可沿该杆轴线位移；一螺旋接合杆，该螺旋接合杆具有一与该螺纹相配合的齿轮，一齿轮轴线是横向于该杆轴线，该螺旋接合杆是绕该齿轮轴线旋转，以驱动该作动螺杆同步绕该杆轴线旋转及该作动螺杆相对于该壳体沿着该杆轴线的轴向位移；及一连接该螺旋接合杆的驱动单元。借由该碟式刹车制动器的侦测单元使该磨耗补偿容易实现，再者，在驻车操作时期进入一死锁情形，一使用者能使用扳手(图未示)夹住旋转该作动螺杆的操作端部，以使该作动螺杆回复至非制动位置并解决该死锁情形。

Description

碟式刹车制动器
技术领域
本发明涉及一种碟式刹车制动器，特别是涉及一种能消除死锁且具有磨耗补偿功能的碟式刹车制动器。
背景技术
美国专利6,536,561号公开了一种现有的电磁制动装置。该电磁制动装置包含一马达、一受马达驱动的行星齿轮组、一卡钳座、一可旋转地设置于该卡钳座且连接该行星齿轮组的转轴、一通过螺纹辊连接该转轴的螺帽，及一连接该螺帽并提供向一刹车碟盘压力的刹车片。该转轴受马达旋转驱动通过该行星齿轮组，导致该螺帽及该刹车片产生在一非制动位置与一制动位置间轴向位移。前述的电磁制动装置没有磨耗补偿机制，该磨耗补偿机制为维持在该刹车片及刹车碟盘间的固定的刹车间隙。此外，当电磁制动装置发生死锁车轮的情形，换句话来说，该刹车片停留在该制动位置以及不能回复非制动位置，该马达及该行星齿轮组必须除去与该转轴的连接以消除死锁情形(deadlockedcondition)，操作过于费力。
美国专利公开号2002/0041123公开一种现有的车用液压盘式制动器具有维持在该刹车片及刹车碟盘间的固定的刹车间隙的磨耗补偿机制。该车用液压盘式制动器包含一卡钳座、一设置在该卡钳座的弹簧架、一设置于该卡钳座的中空的活塞、一设置于该活塞且被该弹簧架支撑的螺栓形支柱件(或是一转轴)、一设置于该活塞且可接合地及可合作地与该螺栓形支柱件共同界定一非自锁(non-selflocking)大导程角(steep-lead-angle)螺纹件的套筒形支柱件、一排列设置于该活塞且用于防止套筒形支柱件相对该活塞旋转的弹簧垫片，及一连接该活塞且提供向一刹车碟盘压力的刹车片。该弹簧架被配置为不妨碍该螺栓形支柱件轴向位移的情况下，锁定该螺栓形支柱件旋转。液压制动驱动后，该活塞是位移一段距离(不大于一个螺纹间隙，该螺纹间隙存在于大导程角螺纹件，介于该螺栓形支柱件及该套筒形支柱件间)在轴向方向允许该刹车片压迫该刹车碟盘，及该套筒形支柱件完全地参与该活塞位移。然而，该液压盘式制动器在多次运作下以及该刹车片磨耗结果，该活塞的行程距离需超过该螺纹间隙，以使该刹车片抵对该刹车碟盘。结果是该螺栓形支柱件被该弹簧架支撑，在该液压制动驱动期间防止该套筒形支柱件完全地参与该活塞位移。所以，该套筒形支柱件从该垫片的排列限制中释放，以及轴向力产生的一力矩，该力矩通过该套筒形支柱件相对该螺栓形支柱件旋转。因为由该螺栓形支柱件以及该套筒形支柱件形成的调整支柱的有效长度有所增加，在制动驱动后，该活塞不能转回它的原先的初始位置，结果是刹车间隙减少以回到它的初始设定点。
前述的车用液压盘式制动器缺点为在相同的需求时结构复杂且制造昂贵的磨耗补偿机制，该磨耗补偿机制对于刹车片的磨耗补偿的组装方式也是复杂。
发明内容
本发明的目的在克服至少一背景技术的前述缺点的碟式刹车制动器。
本发明碟式刹车制动器；包含
一壳体，具有一第一端，并界定一碟容置空间、一杆延伸槽、一延伸介于该碟容置空间及该杆延伸槽间且空间上连通该碟容置空间及该杆延伸槽的活塞容置空间，以及一设置于该第一端及该活塞容置空间且横向延伸于该杆延伸槽的齿轮容置槽，该齿轮容置槽具有一开放端；
一刹车片，设置于该碟容置空间；
一中空的活塞，设置于该活塞容置空间，连接该刹车片，并界定一活塞腔；
一作动螺杆，定义一延伸通过该壳体的第一端及该杆延伸槽进入该活塞腔的杆轴线，该作动螺杆具有一推抵端部、一相反于该推抵端部且沿该杆轴线向外延伸通过该壳体的第一端的操作端部，及一延伸在该推抵端部及该操作端部间的螺纹，该推抵端部设置于该活塞腔，该作动螺杆相对于该壳体，在一制动位置及一非制动位置间同时绕该杆轴线旋转及可沿该杆轴线位移，在该作动螺杆由该非制动位置移动至该制动位置的期间，该推抵端部压迫该活塞；
一螺旋接合杆，定义一延伸进入该齿轮容置槽的齿轮轴线，并具有一第一端部、一相反于该第一端部且延伸通过该齿轮容置槽的开放端的第二端部，及一延伸在该第一端部及该第二端部间且与该螺纹相配合的齿轮，该齿轮轴线是横向于该杆轴线，该螺旋接合杆是绕该齿轮轴线旋转，以驱动该作动螺杆同步绕该杆轴线旋转及该作动螺杆相对于该壳体沿着该杆轴线的轴向位移；及
一驱动单元，是连接该螺旋接合杆以驱动该螺旋接合杆绕该齿轮轴线旋转。
较佳地，该碟式刹车制动器还包含一侦测单元，该侦测单元是邻近于该壳体地设置，并且是配置用来直接或是间接量测该作动螺杆的旋转圈数。
较佳地，该侦测单元包括一磁吸件及一传感器，该磁吸件是固定于该驱动单元及该作动螺杆其中之一，该传感器是邻近于该磁吸件地设置，该传感器与该磁吸件相配合共同检测出该作动螺杆旋转的圈数。
较佳地，该作动螺杆还具有一延伸在该连接端部与该推抵端部间的杆部，该推抵端部的直径自该杆部扩大，并界定一肩部，该活塞具有一内表面，该内表面界定一内颈，在该作动螺杆由该非制动位置移动至该制动位置期间，该肩部压迫该内颈。
较佳地，该作动螺杆的推抵端部分割该活塞腔为一第一腔室及一第二腔室，以及形成多个流体通道，以致于该第一腔室通过所述流体通道流体上连通该第二腔室，该活塞是适用于由液压的液压驱动，该液压流体传送至该活塞腔以使该活塞相对该作动螺杆及该壳体沿该杆轴线于一非停止位置及一停止位置间移动，该活塞位于该非停止位置，该内颈接触该肩部；该活塞位于该停止位置，该内颈与该肩部相间隔。
较佳地，该作动螺杆为一体成型制成。
本发明的有益效果在于：借由该碟式刹车制动器的侦测单元使该磨耗补偿容易实现，再者，在驻车操作时期进入一死锁情形，一使用者能使用扳手(图未示)夹住旋转该作动螺杆的操作端部，以使该作动螺杆回复至非制动位置并解决该死锁情形。
附图说明
图1是一立体图，说明本发明碟式刹车制动器的一较佳实施例；
图2是一沿图1的线II－II所截取的剖视图，且该作动螺杆位于一非制动位置；
图3是一沿图1的线III－III所截取的剖视图；
图4是一立体图，说明一作动螺杆与一螺旋接合杆的接合关系；
图5是一剖视图，说明该较佳实施例的该作动螺杆位于一制动位置；
图6是一剖视图，说明该作动螺杆由一先前的非制动位置偏移至一新的非制动位置偏移；及
图7是一剖视图，说明该较佳实施例的一活塞受液压由一非停止位置移动至一停止位置。
具体实施方式
参阅图1至图5说明本发明碟式刹车制动器具有磨耗补偿功能的较佳实施例。特别是，本发明碟式刹车制动器能提供一液压驻车的制动驱动功能及一电子驻车制动驱动功能，以及被合适地使用在近几年汽车工业发展的整合式电子驻车制动(integratedElectronicParkingBrake,iEPB)系统。
该碟式刹车制动器包括一壳体2、一刹车片31、一中空的活塞3、一作动螺杆33、一驱动单元4、一螺旋接合杆(worm-engagingshaft)32、一推动件6，及一侦测单元7。
该壳体2具有一第一端201、一相反于该第一端201的第二端202，并界定一碟容置空间21、一杆延伸槽20、一延伸介于碟容置空间21及该杆延伸槽20间且空间上连通该碟容置空间21及该杆延伸槽20的活塞容置空间22，及一设置于该第一端201及活塞容置空间21且横向延伸于该杆延伸槽20的齿轮容置槽24。该齿轮容置槽24具有一开放端240。一刹车碟盘1是固定容置于该碟容置空间21。该刹车片31是可移动地设置于该碟容置空间21，且可朝向及远离该刹车碟盘1地移动。
该活塞3是设置于该活塞容置空间22，并具有一连接该刹车片31的封闭端341，并界定一活塞腔30。
该作动螺杆33定义一延伸通过该壳体2的第一端201、该杆延伸槽20及进入该活塞腔30的杆轴线X，并具有一推抵端部334、一相反于该推抵端部334且沿该杆轴线X向外延伸通过该壳体2的第一端201的操作端部330，及一延伸在该推抵端部334及该操作端部330间的螺纹(worm)333。该推抵端部334设置于该活塞腔30。该作动螺杆33相对于该壳体2，在一制动位置(参见图5)及一非制动位置(参见图2)间同时绕该杆轴线X旋转及可沿该杆轴线X位移。在该作动螺杆33由该非制动位置移动至该制动位置的期间，该推抵端部334压迫该活塞3。在本实施例中，该作动螺杆33为一体成型制成。
该推动件6是设置于该壳体2，并用于推动该活塞3以使该活塞3在该作动螺杆33由该制动位置移动至该非制动位置的方向上运动，以使该活塞3从该制动位置回复至该非制动位置。在本实施例中，该推动件6为回位橡胶，且可藉回位橡胶具有之弹性回复力而帮助活塞3回位。
该螺旋接合杆32定义一延伸进入该齿轮容置槽24的齿轮轴线Y，并具有一第一端部323、一相反于该第一端部323且延伸通过该齿轮容置槽24的开放端240的第二端部324，及一延伸在该第一端部323及该第二端部324间且与该螺纹333相配合的齿轮322。该齿轮轴线Y是横向于该杆轴线X。该螺旋接合杆32是相对于该壳体2绕该齿轮轴线Y旋转，以驱动该作动螺杆33同步绕该杆轴线X旋转及该作动螺杆33相对于该壳体2沿着该杆轴线X的轴向位移。
该驱动单元4是连接该螺旋接合杆32以驱动该螺旋接合杆32绕该齿轮轴线Y旋转。
该作动螺杆33还具有一延伸在该操作端部330与该推抵端部334间的杆部331。该推抵端部334的直径自该杆部331扩大，并界定一肩部335。该活塞3具有一界定该活塞腔30以及一内颈347的内表面。在该作动螺杆33由该非制动位置移动至该制动位置期间，该肩部335压迫该内颈347。
该作动螺杆33的推抵端部334分割该活塞腔30为一第一腔室348及一第二腔室349，以及形成多个流体通道336，以致于该第一腔室348通过所述流体通道336流体上连通该第二腔室349。
参阅图7，该活塞3是适用于由液压流体的液压驱动，该液压驱动是由液压流体源(图未示)通过一入油孔222传送至该活塞腔30，在一液压驻车的制动驱动期间，以使该活塞3相对该作动螺杆33及该壳体2沿该杆轴线X于一非停止位置(参阅图2)及一停止位置(参阅图7)间移动。当该活塞3位于该非停止位置，该内颈347接触该肩部335；当该活塞3位于该停止位置，该内颈347与该肩部335相间隔。
在本实施例中，该驱动单元4包括一马达41及一连接该马达41至该螺旋接合杆32的第二端部324的齿轮组42。
该侦测单元7是邻近于该壳体2地设置，并且是配置用来直接或是间接量测该作动螺杆33的旋转圈数，以能被运用在刹车片31磨耗补偿的过程。该侦测单元7包括一霍尔效应传感器(Halleffectsensor)72及一固定于该驱动单元4或该作动螺杆33的磁吸件71。在本实施例中，该磁吸件71是固定连接于该作动螺杆33的操作端部330。该霍尔效应传感器72是固定于该壳体2，且适用于连接一电子控制单元(ElectronicControllingUnit,ECU，图未示)。该霍尔效应传感器72邻近该磁吸件71地设置，在该作动螺杆33绕该杆轴线X旋转期间，当该磁吸件71转动至与该霍尔效应传感器72对齐，该霍尔效应传感器72与该磁吸件71共同产生霍尔效应，以便直接检测出该作动螺杆33旋转的圈数。值得注意的是，任意的一可转动件，例如马达41的一输出轴(图未示)或是一齿轮组42，只要该转动件可与该作动螺杆33共同旋转，均可成为适用于该侦测单元7侦测的一侦测物件，再者该侦测单元7侦测该可转动件的旋转圈数能适用于计算该作动螺杆33的旋转圈数，从而间接量测该作动螺杆33的旋转圈数。
参阅图2、图5与图6，该驱动单元4的马达41是受控于该电子控制单元，以使电子驻车制动驱动后，该马达41是被该电子控制单元致动而驱动该作动螺杆33同步旋转且向前移动，结果使该刹车片31朝该刹车碟盘1向前移动，该刹车片31压迫该刹车碟盘1而产生一摩擦阻力，借由该摩擦阻力使该马达41的电流量随该摩擦阻力的增加而增加，当该电流量超过一预定电流设定点(该电流设定点是储存于该电子控制单元)，而使该马达41停止运作。必须注意的是，该马达41停止运作后，该作动螺杆33的螺纹333及该齿轮322是设计以作动螺杆33的螺纹333及该齿轮322间接合可充分提供一自锁作用(很大的静摩擦)的方式防止作动螺杆33旋转，从而维持在该碟式刹车制动器处于驻车状态。
当该碟式刹车制动器在多次运作下，使该刹车片31发生磨耗，介于该刹车片31与该刹车碟盘1间的间隙n会增加，换句话说，该作动螺杆33由该非制动位置至该制动位置的向前行程距离是对应增加。于是，一磨耗补偿机制是须要补偿该刹车片31的磨耗，以便维持一固定间隙n，该固定间隙n介于该刹车片31与该刹车碟盘1间。
参阅图2与图6，借由控制该作动螺杆33的一向后行程距离以使该磨耗补偿机制被实现。以下说明该磨耗补偿机制的操作方式。当该电子驻车制动驱动被取消，该马达41被该电子控制单元驱动而带动该作动螺杆33同步旋转(换句话来说，该马达41产生一力矩克服静摩擦)且使作动螺杆33向后移动。在该作动螺杆33向后移动时，该推动件6推动该活塞3向后移动，连同该刹车片31自该刹车碟盘1远离。该作动螺杆33的旋转期间，该霍尔效应传感器72与该电子控制单元一起侦测及计算该作动螺杆33的旋转圈数。当该作动螺杆33的旋转的圈数等于一固定的及预设的且储存于该电子控制单元的旋转的圈数之后，该马达41受该电子控制单元控制停止运作以停止该作动螺杆33向后移动。因为该预设的旋转的圈数是固定的，该作动螺杆33的向后行程距离也是固定的，每次该作动螺杆33由该制动位置移至一新的非制动位置，会与先前的该非制动位置偏移一距离d(参阅图4)，换句话来说，该距离d等于该刹车片31的一磨耗厚度δ，δ＝Wi–Wf，其中Wi(参阅图4中的虚线)是该刹车片31在磨耗前的原先厚度，以及Wf(参阅图4中的实线)是该刹车片31在磨耗后的新厚度。于是，借由该碟式刹车制动器的侦测单元7使该磨耗补偿是容易实现。
此外，借由更进一步设计以使该作动螺杆33沿着该杆轴线X同步旋转及移动，使先前的现有的车用的液压盘式制动器的套筒形支柱件可以省略。
此外，该作动螺杆33的操作端部330具有一非圆形的横截面及向外延伸至该壳体2的外部，以致于在驻车操作时期，当该刹车片31压迫该刹车碟盘1以及当该刹车片31一起与该刹车碟盘1意外地进入一死锁情形(deadlockedcondition)，一使用者能使用扳手(图未示)夹住旋转该作动螺杆33的操作端部330，以使该作动螺杆33回复至非制动位置并解决该死锁情形。于是，前述背景技术消除死锁情形的费力缺点能被克服。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。

Claims (6)

1.一种碟式刹车制动器；其特征在于：该碟式刹车制动器包含：
一壳体，具有一第一端，并界定一碟容置空间、一杆延伸槽、一延伸介于该碟容置空间及该杆延伸槽间且空间上连通该碟容置空间及该杆延伸槽的活塞容置空间，以及一设置于该第一端及该活塞容置空间且横向延伸于该杆延伸槽的齿轮容置槽，该齿轮容置槽具有一开放端；
一刹车片，设置于该碟容置空间；
一中空的活塞，设置于该活塞容置空间，连接该刹车片，并界定一活塞腔；
一作动螺杆，定义一延伸通过该壳体的第一端及该杆延伸槽进入该活塞腔的杆轴线，该作动螺杆具有一推抵端部、一相反于该推抵端部且沿该杆轴线向外延伸通过该壳体的第一端的操作端部，及一延伸在该推抵端部及该操作端部间的螺纹，该推抵端部设置于该活塞腔，该作动螺杆相对于该壳体，在一制动位置及一非制动位置间同时绕该杆轴线旋转及沿该杆轴线位移，在该作动螺杆由该非制动位置移动至该制动位置的期间，该推抵端部压迫该活塞；
一螺旋接合杆，定义一延伸进入该齿轮容置槽的齿轮轴线，并具有一第一端部、一相反于该第一端部且延伸通过该齿轮容置槽的开放端的第二端部，及一延伸在该第一端部及该第二端部间且与该螺纹相配合的齿轮，该齿轮轴线是横向于该杆轴线，该螺旋接合杆是绕该齿轮轴线旋转，以驱动该作动螺杆同步绕该杆轴线旋转及该作动螺杆相对于该壳体沿着该杆轴线的轴向位移；及
一驱动单元，是连接该螺旋接合杆以驱动该螺旋接合杆绕该齿轮轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该碟式刹车制动器还包含一侦测单元，该侦测单元是邻近于该壳体地设置，并且是配置用来直接或是间接量测该作动螺杆的旋转圈数。
3.根据权利要求2所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该侦测单元包括一磁吸件及一传感器，该磁吸件是固定于该驱动单元或该作动螺杆，该传感器是邻近于该磁吸件地设置，该传感器与该磁吸件相配合共同检测出该作动螺杆旋转的圈数。
4.根据权利要求1所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该作动螺杆还具有一延伸在该连接端部与该推抵端部间的杆部，该推抵端部的直径自该杆部扩大，并界定一肩部，该活塞具有一内表面，该内表面界定一内颈，在该作动螺杆由该非制动位置移动至该制动位置期间，该肩部压迫该内颈。
5.根据权利要求4所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该作动螺杆的推抵端部分割该活塞腔为一第一腔室及一第二腔室，以及形成多个流体通道，以致于该第一腔室通过所述流体通道流体上连通该第二腔室，该活塞是适用于由液压的液压驱动，该液压流体传送至该活塞腔以使该活塞相对该作动螺杆及该壳体沿该杆轴线于一非停止位置及一停止位置间移动，该活塞位于该非停止位置，该内颈接触该肩部；该活塞位于该停止位置，该内颈与该肩部相间隔。
6.根据权利要求1所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该作动螺杆为一体成型制成。
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