CN103994165B - 一种具有驻车制动功能的卡钳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有驻车制动功能的卡钳，包括钳体、活塞和驻车制动装置，驻车制动装置包括作旋转运动的驻车制动拉臂，所述驻车制动装置还包括把从所述驻车制动拉臂输入的旋转运动转化成直线运动且将直线运动传送至所述活塞的两级轴向位移传动机构。本发明的卡钳利用两级轴向位移传动机构，将从驻车制动拉臂输入的旋转运动转化成直线运动，并将直线运动传送至活塞以驱动活塞直线移动，来实现驻车时的轴向位移传动，可以取消复杂的防转结构，从而简化了零部件设计及制造工艺，减少了产品的失效模式，提升了产品的装配工艺性和可靠性以及产品的性能。

Description

一种具有驻车制动功能的卡钳

技术领域

本发明涉及机动车制动零部件，具体的说是机动车驻车制动系统中的零部件。

背景技术

相对与盘中鼓的制动器而言，集成驻车功能的卡钳由于在系统布置以及轻量化方面均有较出色的表现，在乘用车及轻型商用车市场中逐渐占据较大的份额，集成驻车功能的卡钳的技术研发也逐渐受到各个制动行业制造商的重视。

公开号为CN1600609的专利文献公布了带驻车制动的制动钳，在该专利文献中，依靠钢球在钢球盘和钢球座之间设定的斜坡上的运动来实现轴向位移传动，在驻车动作时，多头螺杆与多头螺套之间无相对转动，弹簧座通过卡圈、钢球座、防转销和缸体固连，该方案存在的技术问题主要有：弹簧座通过卡圈将卡钳、钢球座、防转销和缸体固连，对零部件的精度要求高，各个零部件的累积公差轴向尺寸偏大时导致无法装配卡圈，轴向尺寸偏小时导致系统轴向窜动大，处于不稳定状态，弹簧座结构复杂，系统中存在滑动摩擦，传动效率低。

公告号为CN100507303C的专利文献公布了盘式制动器的制动钳，在该专利文献中，为了对螺杆进行防转，采用冲压、深拉或压制工艺成型的套筒夹头与螺杆进行配合，使得螺杆的结构及套筒夹头的结构变得复杂，且不易装配，为了减少驻车时的摩擦，在轴和螺杆之间加入了帽罩结构，使得原先的面接触变为点接触，但是该结构实现起来比较困难，零部件变多，且不易装配。

上述两专利文献公开的制动钳内的驻车传动机构均为单级传动结构，即在该结构设计中，在驻车动作时，能够传动轴向位移的机构只有一级，这样在下 面的一系列结构设计中，需要对自调用的滑动螺旋副进行防转设计，由于防转结构的设计使得零部件的结构复杂，零部件精度要求较高，产品的失效模式多，可靠性下降，装配工艺复杂，此外，在单级轴向位移传动机构中存在滑动摩擦，当驻车时，由于滑动摩擦的损耗，将会降低驻车机构输出的效率。此外，在球盘式（Ball In Ramp）集成驻车功能卡钳中，由于受到空间的限制，球轨的尺寸无法进一步缩小，这样会影响到整个产品的驻车放大比。

发明内容

本发明提供一种具有驻车功能的卡钳，目的是简化装配工艺，提高可靠性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种具有驻车功能的卡钳，包括钳体、活塞和驻车制动装置，驻车制动装置包括作旋转运动的驻车制动拉臂，所述驻车制动装置还包括把从所述驻车制动拉臂输入的旋转运动转化成直线运动且将直线运动传送至所述活塞的两级轴向位移传动机构。

所述两级轴向位移传动机构包括串联连接的第一级轴向位移传动机构和第二级轴向位移传动机构。

所述两级轴向位移传动机构由两个螺旋传动机构串联连接，或由两个滚动斜面传动机构串联连接，或由一个滚动斜面传动机构和一个螺旋传动机构串联连接。

所述第一级轴向位移传动机构包括驻车制动扭杆、滚动体和固定在所述钳体上的滚道元件，驻车制动扭杆的一端穿过滚道元件和钳体上设置的孔与所述驻车制动拉臂连接，另一端与所述第二级轴向位移传动机构连接，滚动体夹在驻车制动扭杆和滚道元件之间，驻车制动扭杆和滚道元件上设有容纳滚动体的坡道且滚动体沿着坡道滚动驱动驻车制动扭杆沿轴向直线移动。

所述第二级轴向位移传动机构包括与所述驻车制动扭杆连接的驻车制动螺 套和插入驻车制动螺套中与其螺纹连接的驻车制动螺杆，且驻车制动螺杆与所述活塞连接将直线运动传送至活塞上。

所述活塞设有用于容纳所述第二级轴向位移传动机构的内腔体且在朝向所述驻车制动扭杆的一端具有开口，所述驻车制动螺套从开口伸出与驻车制动扭杆连接。

所述驻车制动扭杆和所述驻车制动螺套相连接的端部各设有一凸块，所述两凸块中，其中一凸块上设有键，另一凸块上设有让键嵌入的与键配合传动的槽。

所述驻车制动扭杆的凸块上设有键，所述驻车制动螺套的凸块上设有槽。

本卡钳还包括弹性复位机构，弹性复位机构包括套设在所述驻车制动螺套上的弹簧和固定在所述钳体上且从所述活塞的开口插入内腔体中的弹簧座，弹簧一端抵在弹簧座上，另一端抵在驻车制动螺套的凸块上。

所述滚动体为球状、柱状或锥状。

本发明的卡钳，利用两级轴向位移传动机构，将从驻车制动拉臂输入的旋转运动转化成直线运动，并将直线运动传送至活塞以驱动活塞直线移动，来实现驻车时的轴向位移传动，可以取消复杂的防转结构，从而简化了零部件设计及制造工艺，减少了产品的失效模式，提升了产品的装配工艺性和可靠性，并提升了产品的性能。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明卡钳的剖视图；

图2是本发明卡钳的爆炸图；

图3是两级轴向位移传动机构的结构示意图；

图4a是驻车制动扭杆的结构示意图；

图4b是驻车制动扭杆另一角度的结构示意图；

图5是驻车制动螺套的结构示意图；

图6a是驻车制动扭杆和滚道元件上的坡道的展开示意图；

图6b是驻车制动扭杆和滚道元件上的另一种形状坡道的展开示意图；

图7是另一种结构的两级轴向位移传动机构的结构示意图；

图中标记为：

1、驻车制动拉臂；2、驻车制动扭杆；2a、键；2b、坡道；2c、轴；2d、扭杆凸块；3、滚道元件；3a、防转凸台；3b、坡道；4、滚动体；5、挡圈；6、驻车制动螺套；6a、槽；6b、套管；6c、螺套凸块；6d、键；7、弹簧座；8、弹簧；9、活塞；10、驻车制动螺杆；101、止动块；11、内侧制动块；12、制动盘；13、外侧制动块；14、钳体；15、曲线；16、曲线。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图5所示，本发明一种具有驻车功能的卡钳，包括钳体14、活塞9、内侧制动块11、外侧制动块13、弹性复位机构和驻车制动装置，活塞9、内侧制动块11和外侧制动块13都位于钳体14的内部，内侧制动块11和外侧制动块13分布在制动盘12的两侧，用于夹紧制动盘12，内侧制动块11固定在活塞9的端面上，外侧制动块13固定在钳体14的内侧面上。驻车制动装置包括作旋转运动的驻车制动拉臂1，驻车制动拉臂1位于钳体14一端的外侧，与拉索连接。该驻车制动装置还包括把从驻车制动拉臂1输入的旋转运动转化成直 线运动且将直线运动传送至活塞9以驱动活塞9沿轴向直线移动的两级轴向位移传动机构。

具体地说，两级轴向位移传动机构包括串联连接的第一级轴向位移传动机构和第二级轴向位移传动机构。在两级轴向位移传动机构中，第一级轴向位移传动机构与驻车制动拉臂1连接，主要用于快速消除系统的空行程，空行程消除以后，第一级传动机构只传递很小的轴向位移或者不传递轴向位移。第二级轴向位移传动机构位于第一级轴向位移传动机构和活塞9之间，第二级轴向位移传动机构的轴向行程传递速率较小，但要求对力的放大作用明显，主要用于空行程消除以后的驻车工作阶段，驱动活塞9直线移动。

由于驻车制动拉臂1输入的是旋转运动，而活塞9要求的运动形式为直线运动，因此，两级轴向位移传动机构可以由两个螺旋传动机构串联连接，或者由两个滚动斜面传动机构串联连接，或者由一个滚动斜面传动机构和一个螺旋传动机构串联连接。

在本实施例中，两级轴向位移传动机构选用最后一种结构形式，即由一个滚动斜面传动机构和一个螺旋传动机构串联连接构成。具体地说，第一级轴向位移传动机构为滚动斜面传动机构，只传递很小的轴向位移，其包括驻车制动扭杆2、滚动体4和固定在钳体14上的滚道元件3。滚道元件3是固定在钳体14的内侧壁上，滚道元件3为圆盘状，其与钳体14内壁面贴合的侧面上设有凸出的一个防转凸台3a，钳体14的内壁面上相应位置设有一个凹槽（图中未示出），防转凸台3a嵌入凹槽中，可以防止滚道元件3在驻车动作时发生转动。作为滚道元件3的其他防转方式，亦可以在滚道元件3上设置通孔，然后通过一根销钉穿过滚道元件3上的通孔后嵌入钳体14上设置的凹槽中，将滚道元件3和钳体14进行固连，同样可以达到防止滚道元件3转动的目的。

驻车制动扭杆2与活塞9同轴，驻车制动扭杆2的一端穿过滚道元件3和钳体14上设置的孔与驻车制动拉臂1固定连接，固定方式是驻车 制动扭杆的端部插入驻车制动拉臂1上的孔后通过螺母锁紧固定。驻车制动扭杆2的另一端与第二级轴向位移传动机构连接，将动力传递至第二级轴向位移传动机构。驻车制动扭杆2的结构如图4a和图4b所示，其包括一轴2c和设在轴2c端部的扭杆凸块2d，扭杆凸块2d为圆盘状，与轴2c同轴设置，通过连接结构与第二级轴向位移传动机构连接。轴2c的另一端穿过在滚道元件3中心设置的圆孔和钳体14上设置的轴孔后与驻车制动拉臂1固定连接，轴2c转动支撑在钳体14上。

滚动体4夹在驻车制动扭杆2的扭杆凸台和滚道元件3之间，扭杆凸台和滚道元件3相对的侧面上分别设有容纳滚动体4的槽型的坡道2b、3b，扭杆凸台上的坡道2b与滚道元件3上的坡道3b配合，滚动体4在驻车制动扭杆2和滚道元件3组成的斜坡中滚动并驱动驻车制动扭杆2轴向移动。滚动体4的形状可以为球状、柱状或锥状，在本实施例中，滚动体4为球状。

如图6a所示，扭杆凸台和滚道元件3上的坡道2b、3b设计成具有变斜率的弧形凹槽，图示线条为滚动体4在坡道2b、3b中滚动的轨迹线，包括位于中间的曲线15和曲线15两端的曲线16，曲线15的斜率较大，曲线16的斜率较小，体现在坡道2b、3b上即凹槽中间位置的深度最大，从中间位置到凹槽两端并为深度逐渐减小。这样在非驻车状态时，滚动体4处在曲线15的最低端，当驻车动作时，滚动体4从曲线15爬升到P1点时，系统的空行程已消除，继续转动时，滚动体4沿着斜率较小的曲线16上进行爬升，这样做的好处是：1、滚动体4在曲线15上快速爬升，能够快速的消除系统的空行程，反馈到操作上就是驻车时操作行程需求小；2、滚动体4沿着曲线16滚动，由于曲线16的斜率小，这样可以有效的提升力的放大效果，反馈到操作上就是驻车时操作力的 需求小。如图6b所示，作为扭杆凸台和滚道元件3上的坡道2b、3b的变形方案，曲线16还可以直接设计成直线，这样可以进一步的提升力的放大效果，前提是保证系统的行程传递能力需求。

如图所示，第二级轴向位移传动机构为螺旋传动机构，其包括与驻车制动扭杆2连接的驻车制动螺套6和插入驻车制动螺套6中与其螺纹连接的驻车制动螺杆10。具体地说，驻车制动螺套6包括与活塞9同轴的套管6b和设在套管6b端部的螺套凸块6c，套管6b内表面设有内螺纹，驻车制动螺杆10的外表面设有外螺纹，扭杆凸块2d通过连接结构与螺套凸块6c连接，以将驻车制动扭杆2的旋转运动传递至驻车制动螺套6，带动驻车制动螺套6同步转动。驻车制动螺套6与驻车制动螺杆10构成螺旋传动，驻车制动螺套6驱动驻车制动螺杆10作直线运动，驻车制动螺杆10伸出驻车制动螺套6外的端部嵌入活塞9内底面设置的凹孔中，从而将直线运动传送至活塞9上，推动活塞9在钳体14的内腔中朝向制动盘12方向作直线移动，活塞9推动内侧制动块11压向制动盘12从而产生驻车制动功能。驻车制动螺杆10上伸出驻车制动螺套6外的端部还设有一个圆形的止动块101，该止动块101的外圆面为圆锥面，在活塞9的内表面上靠近内底面的位置设有与止动块101的圆锥面锥度大小相同的圆锥面，活塞9内底部的圆锥面与止动块101上的圆锥面相贴合。在驻车制动过程中，由于活塞9内的圆锥面与止动块101上的圆锥面相贴合，会产生摩擦力，从而驻车制动螺杆10转动的自由度被活塞9约束，故驻车制动螺杆10只能在驻车制动螺套6的驱动下进行直线移动，不会出现转动。

驻车制动扭杆2上的扭杆凸块2d与驻车制动螺套6上的螺套凸块6c之间是通过键槽结构进行连接，在本实施例中，扭杆凸块2d的侧面上沿圆周方向均布设有三个键2a，螺套凸块6c的侧面上沿圆周方向均布设有三个槽6a，键2a 嵌入槽6a中与槽6a相配合连接，实现运动的传递。在弹性复位机构的作用下，键2a始终嵌入槽6a中与槽6a弹性固定，当具备一定条件的时候，键2a与槽6a之间可以沿轴向分离。

如图所示，活塞9的内部设有用于容纳第二级轴向位移传动机构的内腔体，且活塞9上朝向驻车制动扭杆2的一端具有开口，驻车制动螺套6从该开口伸出与驻车制动扭杆2连接。弹性复位机构包括套设在驻车制动螺套6的套管6b上的弹簧8和固定在钳体14上且从活塞9的开口插入内腔体中的弹簧座7，弹簧座7的伸出于活塞9开口的端部设置有环形的挡片，挡片嵌入钳体14内腔的内壁面设置的限位凹槽中，并通过具有弹性的挡圈5将挡片卡紧在限位凹槽中，从而将弹簧座7固定在钳体14内腔中。弹簧8位于弹簧座7中，其一端抵在弹簧座7的内底壁上，另一端抵在驻车制动螺套6的螺套凸块6c上。驻车制动扭杆2、滚道元件3、滚动体4、驻车制动螺套6在弹簧8的弹力作用下被弹性的固定在钳体14的内腔中，驻车制动螺杆10被弹性的固定在活塞9中。

上述结构的卡钳在实施驻车动作时，拉索（图中未示出）带动驻车制动拉臂1转动，驻车制动拉臂1带动驻车制动扭杆2转动，驻车制动扭杆2转动时，滚动体4在驻车制动扭杆2和滚道元件3之间形成的坡道上滚动并传递出轴向位移△1。滚道元件3在驻车时动作时受到约束不会发生转动。驻车制动扭杆2转动时同时会带动驻车制动螺套6转动，驻车制动螺套6与驻车制动螺杆10通过螺纹连接，驻车时动作，驻车制动螺杆10不发生转动，这样驻车制动螺套6和驻车制动螺杆10之间发生相对转动从而传递出轴向位移△2，活塞9向前行进的距离等于两级轴向位移传动机构传递出的轴向位移之和，即活塞9向前行进的距离为△1+△2。活塞9推动内侧制动块11压向制动盘12，从而产生驻车制动效果。

上述结构的卡钳具有如下优点：

1、利用两级轴向位移传动机构来实现驻车时的轴向位移传动，取消了复杂的防转结构，简化了零部件设计及制造工艺，减少了产品的失效模式，提升了产品的装配工艺性和可靠性，并提升了产品的性能；

2、两级轴向位移传动机构轴向串联布置，第一级传动采用滚动体4在滚道上滚动的形式来提供轴向位移，相对现有技术，没有滑动摩擦，从而提升了驻车效率；

3、两级轴向位移传动机构中，第一级轴向位移传动机构主要用于快速消除系统的空行程，空行程消除以后，第一级轴向位移传动机构只传递很小的轴向位移或者不传递轴向位移，驻车时产生的系统变形（如制动块的压缩变形、钳体14的弹性变形）主要依靠滑动螺旋副来提供补偿，这样减小了第一级传动机构中滚道尺寸对驻车放大比的影响，同时，滑动螺旋副的空间富裕，通过优化滑动螺旋副的参数可以实现更大的驻车放大比。

另外，如图7所示，作为两级轴向位移传动机构的变形方案，驻车制动扭杆2和驻车制动螺套6可以通过滚动体4实现传动，相应的在驻车制动扭杆2的扭杆凸块2d的侧面上设有让滚动体4嵌入的凹槽，凹槽形状与滚动体4的形状相匹配，驻车制动螺套6的螺套凸块6c的侧面上设有与上述实施例中的扭杆凸台和滚道元件3上相同的坡道，如图所示，滚动体4为球形，相应的凹槽形状也为球形，滚动体4共设有三个，扭杆凸块2d上的凹槽和螺套凸块6c上的坡道也沿圆周方向均布三个。驻车制动螺套6上还需要增加防转结构，即在驻车工作时，驻车制动螺套6通过螺套凸块6c外圆周面上均布的键6d或其它结构进行防转。在弹性复位机构的作用下，驻车制动扭杆2、滚道元件3、滚动体4、驻车制动螺套6在弹簧的弹力作用下被弹性的固定在钳体14的内腔中，驻 车制动螺杆10被弹性的固定在活塞9中。

第一级轴向位移传动机构还可以选用其他具有能够快速消除系统空行程的结构，如偏心凸轮机构等。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有驻车制动功能的卡钳，包括钳体、活塞和驻车制动装置，驻车制动装置包括作旋转运动的驻车制动拉臂，其特征在于：所述驻车制动装置还包括把从所述驻车制动拉臂输入的旋转运动转化成直线运动且将直线运动传送至所述活塞的两级轴向位移传动机构；所述两级轴向位移传动机构包括串联连接的第一级轴向位移传动机构和第二级轴向位移传动机构，第二级轴向位移传动机构位于第一级轴向位移传动机构和活塞之间且第一级轴向位移传动机构和第二级轴向位移传动机构通过键槽结构进行连接，并实现动力的传递；键槽结构包括槽和嵌入槽中的键，键与槽之间可沿轴向分离。

2.根据权利要求1所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述两级轴向位移传动机构由两个螺旋传动机构串联连接，或由两个滚动斜面传动机构串联连接，或由一个滚动斜面传动机构和一个螺旋传动机构串联连接。

3.根据权利要求1所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述第一级轴向位移传动机构包括驻车制动扭杆、滚动体和固定在所述钳体上的滚道元件，驻车制动扭杆的一端穿过滚道元件和钳体上设置的孔与所述驻车制动拉臂连接，另一端与所述第二级轴向位移传动机构连接，滚动体夹在驻车制动扭杆和滚道元件之间，驻车制动扭杆和滚道元件上设有容纳滚动体的坡道且滚动体沿着坡道滚动驱动驻车制动扭杆沿轴向直线移动。

4.根据权利要求3所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述第二级轴向位移传动机构包括与所述驻车制动扭杆连接的驻车制动螺套和插入驻车制动螺套中与其螺纹连接的驻车制动螺杆，且驻车制动螺杆与所述活塞连接将直线运动传送至活塞上。

5.根据权利要求4所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述活塞设有用于容纳所述第二级轴向位移传动机构的内腔体且在朝向所述驻车制动扭杆的一端具有开口，所述驻车制动螺套从开口伸出与驻车制动扭杆连接。

6.根据权利要求5所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述驻车制动扭杆和所述驻车制动螺套相连接的端部各设有一凸块，其中一凸块上设有键，另一凸块上设有让键嵌入的与键配合传动的槽。

7.根据权利要求6所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述驻车制动扭杆的凸块上设有键，所述驻车制动螺套的凸块上设有槽。

8.根据权利要求7所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：还包括弹性复位机构，弹性复位机构包括套设在所述驻车制动螺套上的弹簧和固定在所述钳体上且从所述活塞的开口插入内腔体中的弹簧座，弹簧一端抵在弹簧座上，另一端抵在驻车制动螺套的凸块上。

9.根据权利要求3至8任一所述的具有驻车制动功能的卡钳，其特征在于：所述滚动体为球状、柱状或锥状。