CN103791010B - 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：一具有一内螺纹衬套的壳体、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螺杆、一驱动单元，以及一联轴器。该螺杆具有一推抵端部、一连接端部，及一螺接该内螺纹衬套的外螺纹；该联轴器连接该连接端至该驱动单元。借此，该螺杆通过该联轴器受该驱动单元驱动，而与该联轴器同时绕一轴共同旋转，且相对该联轴器及该壳体沿着该轴移动。

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，特别是涉及一种容易组装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一刹车碟盘压力的刹车片。该转轴通过该行星齿轮组受马达旋转驱动，导致该螺帽及该刹车片产生轴向位移。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。
美国专利公开2002/0041123号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形成一非自锁(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华司，及一连接该活塞且提供一刹车碟盘压力的刹车片。该弹簧架被配置为在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，在该液压盘式制动器多次运作以及该刹车片磨耗的情况下，该活塞的行程距离超过该螺纹间隙，以将该刹车片靠近该刹车碟盘。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华司的排列限制中释放，且轴向力产生一力矩，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，结果是刹车间隙使其不能回到它的初始设定点。
前述的车用液压盘式制动器的不足是都需求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的。
发明内容
本发明的目的在于克服至少一个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，以及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，该壳体具有一形成于该杆延伸槽的内螺纹衬套；
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，并形成一活塞腔；
一螺杆，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轴，该螺杆具有一推抵端部、一相反于该推抵端部且沿该轴的连接端部，及一延伸在该推抵端部及该连接端部间且螺接该内螺纹衬套的外螺纹，该推抵端部设置于该活塞腔，该螺杆相对于该壳体，在一制动位置及一非制动位置间同时绕该轴旋转及沿该轴位移，在该螺杆由该非制动位置移动至该制动位置期间，该推抵端部压迫该活塞；
一驱动单元；及
一联轴器，连接该螺杆的连接端部至该驱动单元，是以该螺杆通过该联轴器受该驱动单元驱动，使该螺杆同时与该联轴器共同绕该轴旋转，并相对该联轴器及该壳体沿着该轴移动。
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，以用来直接或是间接量测该螺杆的旋转圈数。
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或该螺杆，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以检测出该螺杆的旋转圈数。
较佳地，该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，以形成一肩部，该活塞具有一内表面，该内表面形成一内颈，在该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，该螺杆的推抵端部将该活塞腔分为一第一腔室及一第二腔室，并形成多个流体通道，该第一腔室通过所述流体通道流体上连通该第二腔室，该活塞受一液压流体的液压驱动，该液压流体传送至该活塞腔以使该活塞相对该螺杆及该壳体沿该轴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，该螺杆为一体成型制成。
较佳地，该驱动单元包括一外壳、一设置于该驱动单元的外壳内部的马达，及一连接该马达至该联轴器的齿轮组，该齿轮组具有一凸伸于该外壳的操作端部；该联轴器具有一连接该齿轮组并相反于该操作端部一端且用于容纳该螺杆的连接端部的套管部。
较佳地，该螺杆的连接端部具有一非圆形的横截面，该套管部形成一用于容纳该螺杆的连接端部的非圆形洞，该齿轮组的操作端部具有一横截面为非圆形且向外延伸至该外壳的外部。
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。
附图说明
图1是一剖视图，说明本发明碟式刹车制动器的一较佳实施例，一螺杆位于一非制动位置；
图2是一剖视图，说明该较佳实施例的该螺杆位于一制动位置；
图3是一局部立体图，说明该较佳实施例的该螺杆；
图4是一示意图，说明该较佳实施例的该螺杆由一先前的非制动位置偏移至一新的非制动位置；
图5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；及
图6是一剖视图，说明该较佳实施例的该螺杆的连接端部装设于该联轴器。
具体实施方式
参阅图1至图4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汽车工业近几年发展的整合式电子驻车制动（integratedElectronicParkingBrake,iEPB）系统中。
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、一螺杆33、一驱动单元4、一联轴器5、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，并形成一碟容置空间21、一杆延伸槽20，及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。该壳体2具有一固定于该杆延伸槽20的内螺纹衬套32，及提供一形成于该杆延伸槽20并由一C形扣件37固定且自该内螺纹衬套32的一端延伸至该第一端201的油封38。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，并形成一活塞腔30。
该螺杆33定义一延伸通过该壳体2的第一端201、该杆延伸槽20的油封38及进入该活塞腔30的轴X，并具有一推抵端部334、一相反于该推抵端部334且沿该轴X的连接端部330，及一延伸在该推抵端部334及该连接端部330间且螺接该内螺纹衬套32的外螺纹333。该推抵端部334设置于该活塞腔30。该螺杆33相对于该壳体2，在一制动位置(参见图2)及一非制动位置(参见图1)间同时绕该轴X旋转及沿该轴X位移。在该螺杆33由该非制动位置移动至该制动位置期间，该推抵端部334压迫该活塞3。在本实施例中，该螺杆33为一体成型制成。
该联轴器5连接该螺杆33的连接端部330至该驱动单元4，是以该螺杆33通过该联轴器5受该驱动单元4驱动，以同时与该联轴器5共同绕该轴X旋转，并相对该联轴器5及该壳体2沿着该轴X移动。
该推动件6设置于该壳体2，用于推动该活塞3以使该活塞3在该螺杆33由该制动位置移动至该非制动位置的方向上运动。在本实施例中，该推动件6为回位橡胶，且可借回位橡胶具有之弹性回复力而帮助活塞3回位。
该螺杆33还具有一延伸在该连接端部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，以形成一肩部335。该活塞3具有一形成该活塞腔30以及一内颈347的内表面。在该螺杆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。
该螺杆33的推抵端部334将该活塞腔30分为一第一腔室348及一第二腔室349，并形成多个流体通道336，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5，该活塞3受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，该活塞腔30相对该螺杆33及该壳体2沿该轴X于一非停止位置(参阅图1)及一停止位置(参阅图5)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。
参阅图1与图6，在本实施例中，该驱动单元4包括一外壳40、一设置于该外壳40内部的马达41，及一连接该马达41至该联轴器5的齿轮组42。该齿轮组42具有一凸伸于该外壳40的操作端部421。该螺杆33的连接端部330具有一非圆形的横截面。该联轴器5具有一连接该齿轮组42相反于该操作端部421一端的套管部51。该套管部51形成一用于容纳该螺杆33的连接端部330的非圆形洞50。
参阅图1至图4，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螺杆33的旋转圈数，以运用在刹车片31磨耗补偿的过程中。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是固定连接于该螺杆33的连接端部330。该霍尔效应传感器72是邻近于该磁吸件71地设置，并固定于该壳体2的油封38处，且适用于连接一电子控制单元(ElectronicControllingUnit,ECU，图未示)。在该螺杆33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产生霍尔效应，以便直接检测出该螺杆33的旋转圈数。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，是与该螺杆33共同旋转，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螺杆33的旋转圈数，从而实现间接量测该螺杆33的旋转圈数。
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螺杆33同步旋转且向前移动，结果使该刹车片31朝向该刹车碟盘1地向前移动，借由该刹车片31压迫该刹车碟盘1而产生一摩擦阻力，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)时，马达41停止运作。必须注意的是，该马达41停止运作后，该螺杆33的外螺纹333及该壳体2的内螺纹衬套32的接合设计，是以该螺杆33的外螺纹333及该壳体2的内螺纹衬套32间的接合可充分提供一自锁作用（很大的静摩擦力）的方式，以防止螺杆33旋转，从而维持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间的间隙会增加，换句话说，会对应增加该螺杆33由该非制动位置至该制动位置的向前行程距离。于是，一磨耗补偿机制若要补偿该刹车片31的磨耗，须维持一固定间隙n，该固定间隙n位于该刹车片31与该刹车碟盘1间。
参阅图1与图4，借由控制该螺杆33的一向后行程距离以实现该磨耗补偿机制。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力)并带动螺杆33向后移动。在该螺杆33向后移动时，该推动件6推动该活塞3向后移动，连同刹车片31自该刹车碟盘1远离。该螺杆33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螺杆33的旋转圈数。当该螺杆33的旋转圈数等于一储存于该电子控制单元的预设的固定的旋转圈数后，该马达41受该电子控制单元控制停止运作以停止该螺杆33向后移动。因为该预设的旋转圈数是固定的，该螺杆33的向后行程距离也是固定的，每次该螺杆33由该制动位置移动至一新的该非制动位置，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容易实现该磨耗补偿。
此外，借由更进一步设计以使该螺杆33沿着该轴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以及该碟式刹车制动器能达成容易组装。
参阅图1、图2与图6，此外，该齿轮组42的操作端部421具有一横截面为非圆形且向外延伸至该外壳40的外部，在驻车操作时，当该刹车片31压迫该刹车碟盘1且该刹车片31与该刹车碟盘1一起意外地进入一锁死情形(deadlockedcondition)时，一使用者能使用扳手(图未示)夹住并旋转该操作端部421，通过该套管部51带动该螺杆33转动，以使该螺杆33回复至非制动位置并解决该锁死情形。于是，使用者能轻松克服该锁死情形。
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，皆仍属本发明涵盖之范围内。

Claims (7)

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，以及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，该壳体具有一形成于该杆延伸槽的内螺纹衬套；
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，并形成一活塞腔；
一螺杆，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轴，该螺杆具有一推抵端部、一相反于该推抵端部且沿该轴的连接端部，及一延伸在该推抵端部及该连接端部间且螺接该内螺纹衬套的外螺纹，该推抵端部设置于该活塞腔并将该活塞腔分为一第一腔室及一第二腔室，并形成多个流体通道，该螺杆相对于该壳体，在一制动位置及一非制动位置间同时绕该轴旋转及沿该轴位移，在该螺杆由该非制动位置移动至该制动位置期间，该推抵端部压迫该活塞，该螺杆为一体成型制成；
一驱动单元；及
一联轴器，连接该螺杆的连接端部至该驱动单元，是以该螺杆通过该联轴器受该驱动单元驱动，使该螺杆同时与该联轴器共同绕该轴旋转，并相对该联轴器及该壳体沿着该轴移动。
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，以用来直接或是间接量测该螺杆的旋转圈数。
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以检测出该螺杆的旋转圈数。
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，以形成一肩部，该活塞具有一内表面，该内表面形成一内颈，在该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，该活塞受一液压流体的液压驱动，该液压流体传送至该活塞腔以使该活塞相对该螺杆及该壳体沿该轴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：该驱动单元包括一外壳、一设置于该驱动单元的外壳内部的马达，及一连接该马达至该联轴器的齿轮组，该齿轮组具有一凸伸于该外壳的操作端部；该联轴器具有一连接该齿轮组并相反于该操作端部一端且用于容纳该螺杆的连接端部的套管部。
7.根据权利要求6所述的碟式刹车制动器，其特征在于：该螺杆的连接端部具有一非圆形的横截面，该套管部形成一用于容纳该螺杆的连接端部的非圆形洞，该齿轮组的操作端部具有一横截面为非圆形且向外延伸至该外壳的外部。
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