CN104011421A - 鼓式制动器的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种鼓式制动器的制动系统，其包括支架单元(8)和制动缸(2)，其中，设置有连接元件(3)，所述连接元件(3)具有用于固定所述制动缸(2)的第一连接部(31)并且所述连接元件(3)在第二连接部(32)被固定至所述支架单元(8)。根据本发明，所述第一连接部(31)被布置为相对于轮轴平行且偏移于所述第二连接部(32)，并且所述第一连接部(31)能够被直接固定至所述制动缸(2)，以使所述制动缸(2)的重心(S)与所述第一连接部(31)之间的距离保持为短距离。

Description

鼓式制动器的制动系统
技术领域
本发明涉及一种鼓式制动器的制动系统，其包括支架单元和制动缸，特别地用于商用车辆或多用途车辆。
背景技术
楔形鼓式制动器的制动系统在现有技术中是已知的，在该系统中，借助于随车轮旋转的制动鼓和与制动鼓配合的制动蹄元件来使多用途车辆的车轮减速。为了将该制动系统的非旋转组件固定至多用途车辆的车架，以如下的已知方式使用支架单元或制动器支架：例如，固定或支撑诸如制动蹄元件或制动缸等组件使之不相对于多用途车辆的车架位移。到目前为止，仅仅是专门为楔形鼓式制动器设计的制动缸能够经由长管状元件被固定至支架单元，其中，特别地，由于大的重量和长的杠杆臂，极大的力矩造成支架单元上的负荷和支架单元上的制动缸的连接位置的疲劳。此外，用于楔形鼓式制动器的制动缸与用于盘式制动系统的制动缸相比相当昂贵，因为它们不是以大规模生产流程制造的。
发明内容
本发明的目的是优化支架单元上的制动缸的连接位置，且同时使得能够如同例如在盘式制动系统中那样使用标准制动缸作为制动缸。
根据独立权利要求1的制动系统实现这样的目的。根据从属权利要求，本发明的其它的优势和特点将变得明显。
根据本发明，所述制动系统(该制动系统被特别地设计为楔形鼓式制动器的制动系统或楔形鼓式制动器系统)包括支架单元和制动缸，其中，设置有具有用于固定所述制动缸的第一连接部并且在第二连接部被固定到所述支架单元的连接元件，其中，所述第一连接部被布置为在相对于轮轴平行的同时偏移于所述第二连接部，并且其中，所述第一连接部能够被直接固定至所述制动缸以使所述制动缸的重心与所述第一连接部之间的距离保持为小的距离。优选地，所述制动缸将压缩空气系统的压缩力转换成横向运动或纵向力并将其传递至力传动元件的气动制动缸。优选地，所述制动缸被形成为基本上关于传动轴旋转对称，其中，所述制动缸的重心特别优选地也布置在该传动轴上。主要通过在所述制动缸中使用的组件和由此在制动缸内产生的重量分布来确定所述制动缸的重心的位置。所述制动缸不是直接被固定到所述支架单元，而是借助连接元件相对于多用途车辆的底盘系统的刚性的(即，非旋转的)组件而被固定的。特别地，在所述支架单元优选被旋转的制动鼓围绕的情况下，将制动缸布置为使得所述制动缸不与所述旋转的制动鼓相冲突是优选的。为了这个目的，所述连接元件沿着所述传动轴延伸并且在第二连接部被固定至所述支架单元，其中，所述制动缸可以被固定至所述连接元件的第一连接部。优选将所述第二连接部设置在所述连接元件的这样的部分：其中，所述传动轴与垂直于所述轮轴的所述支架单元或所述支架单元的主延伸平面相交。可替换地，所述第二连接部可以被优选地限定为所述连接元件的这样的部分：在该部分中，沿着所述传动轴，横截面(垂直于所述传动轴)与所述连接元件的中心部相比较有着实质性的变化，即，所述连接元件优选地渐变进入所述支架单元。当制动器被设计为楔形鼓式制动器时，所述的两种布置是特别有利的。材料锁合连接或粘合连接对于将所述连接元件固定至所述支架单元是优选的。为了在所述连接元件的第一连接部处能够容易地安装和拆卸所述制动缸，在所述制动缸与所述连接元件之间优选地设置有可拆卸连接，例如是形状配合、刚性连接或摩擦连接。当多用途车辆移动时，强烈的振动或冲击可能从所述制动缸作用于所述连接元件和支架单元上，且反之亦然。为了保持所述第一连接部处产生的力矩尽可能地小，优选将所述连接部与制动缸之间的支撑连接布置得尽可能接近所述制动缸的重心，其中，把从所述制动缸的重心作用至所述第一连接部的杠杆臂保持得尽可能短。当制动器被设计为楔形鼓式制动器时，这是特别有利的。然而，优选地，还可以在所述连接元件与制动缸之间布置不具有所述制动缸与连接元件之间的支撑功能的其它元件，诸如密封元件或阻尼元件等。优选地通过材料锁合连接将所述连接元件连接至所述支架单元，其中，所述材料锁合连接一般可以被认为比借助于例如螺钉/螺栓元件的刚性连接或摩擦连接更有力且更不易于磨损。
特别优选地，所述连接元件形成为所述支架单元的一体部分。通过将所述连接元件和所述支架单元设计为铸造或锻造部件，在这两个组件的制造期间就已经可以实现它们的一体设计。可替代地，也可以优选地借助于到支架单元的焊接连接来固定连接元件。因为连接元件与支架单元的连接区域必须吸收大的力和力矩，并且因为必须将大的力和力矩从连接元件传递至支架单元，所以，尤其是为了力矩和力的有利流动或者负荷或应力的最佳分布，优选例如借助于适当的倒圆角或材料累积来设计第二连接部或第二连接部的区域中的支架单元。
在优选实施例中，所述制动缸的重心到所述第一连接部的距离d1与所述制动缸的重心到所述第二连接部的距离d2之比的关系为0.05至0.9，优选为0.1至0.8，并且特别优选为0.3至0.7。优选地，第一连接部到第二连接部的距离是连接元件沿着传动轴的长度或延伸。在这里，制动缸的重量或惯性力通过杠杆臂以远离其重心的方式起作用，所述杠杆臂是由制动缸的重心到第一连接部的距离与连接元件的长度的和造成的。为了使总杠杆臂保持得尽可能小，优选将制动缸的重心布置为尽可能地接近第一连接部，其中，短的杠杆臂尤其可以使在第一连接部中或在第一连接部与制动缸之间起作用的力矩保持为小的力矩。制动缸的重心被布置得离第一连接部越远，作用在制动缸与连接元件之间的第一连接部中的力矩或弯矩就越大。上述这个关系的优选为0.05的下限是以特别短的制动缸或或者相对于非常长的传动元件沿着传动轴延伸得特别短的制动缸。然而，也可以优选使用具有长的冲程长度的大制动缸，其中，在这种情况下，d1与d2之比的关系是大的。距离d1与距离d2之比的关系的优选范围使得能够实现连接部处最佳弯矩关系与制动缸在车轮悬挂的区域中的最佳安装位置之间的适当的平衡。优选地，作用在第一连接部上的弯矩的成倍地作用在第二连接部上。制动缸的安装位置优选确保制动缸上的装配工作的良好可达性，确保连接到制动缸的液压管路距旋转组件的需要的距离，并确保在制动系统振动的情况下几乎不存在共振的可能。
在特别优选的实施例中，所述连接元件的至少一定区域被形成为空心体以容纳或接收传动元件，其中，所述连接元件的空腔基本上沿着传动轴延伸。优选地，所述连接元实现至少两个主要功能。一方面，它容纳传动元件并保护传动元件进行位移的区域使之免受异物的影响或者防止异物的进入。另一方面，连接元件将制动缸支撑于支架单元或倚靠优选固定至支架单元的转换单元。以这样的方式，能够将制动缸施加的力或控制扭力矩经由传动元件传递至转换单元或楔形单元。换言之，连接元件优选用来将制动缸保持或固定在与支架单元或转换单元相距一定距离的位置。
优选地，所述传动轴相对于所述轮轴以角度α倾斜，其中，所述角度α采用1°至45°范围内的值，优选5°至30°范围内的值，并且特别优选大约7°至15°范围内的值。所述轮轴优选是多用途车辆的刚性车轴的主延伸轴线且特别优选是这样的轴：短轴或短轴的轴承部的轴颈是以旋转对称的方式围绕该轴形成的。特别优选地，轮轴还对应于多用途车辆的车轮绕着旋转的旋转轴，其中，制动鼓与车轮一起绕着轮轴旋转。传动轴优选是这样的轴：在该轴中，制动缸将它的力传递至转换单元。即，换言之，传动轴优选是这样的轴：传动元件沿着该轴进行位移。为了通过底盘系统的诸如刚性轴和旋转制动鼓等进一步添加的部件使得易于装配并且不妨碍制动缸的工作，使传动轴相对于轮轴倾斜是优选的。已经证明在1°至45°的范围内选择传动轴相对于轮轴的倾斜角度是有利的。7°至15°的角度是特别有利和节约空间的，其中，制动缸与底盘的旋转零件冲突的危险性低。
进一步优选地，设置有至少一个密封元件以保护制动缸与连接元件之间的连接区域，和/或保护连接元件的空腔和/或制动缸免于异物的进入。在第一优选实施例中，例如可以将所述密封元件设计为布置在制动缸与第一连接部的接触面之间的由橡胶制成的弹性O型环。因此，该密封件可以防止异物在位于制动缸与连接元件之间的接触点处进入连接元件的空心空间或进入的制动缸。可替换地或者附加地，密封元件可以优选被设计为波纹管，该波纹管至少局部围绕上述传动元件且被支撑在转换单元或传动元件上以及制动缸上并且防止异物进入传动元件或进入制动缸。
特别优选地，在所述第一连接部与所述制动缸之间，设置有阻尼元件以减小从支架元件到所述制动缸以及从所述制动缸到所述支架元件的冲击和振动的传递。优选地，阻尼元件可以是由橡胶或弹性材料制成的盘状元件，所述阻尼元件被插入在连接部与制动缸的接触面之间并被夹紧于这两个组件之间。还优选地，阻尼元件可以是由弹性金属制成的盘或块。优选地，阻尼元件用来使制动缸分别从连接元件或从支架单元机械振动地去耦。可替换地，可以设置由可塑性变形的材料制成的阻尼元件，这特别适于吸收来自制动缸或施加于制动缸上的大的冲击，以保护制动缸的基础组件和连接元件的基础组件免受损坏。在此优选实施例中，将阻尼元件被设计为只有在被损坏或磨损时才必须被替换的可膨胀部件。优选地，将韧性金属用于可塑性变形的阻尼元件。
进一步优选地，所述第一连接部被设计为法兰且包括空腔，所述第一连接部可以被紧固件啮合以将所述制动缸固定至所述连接元件。所述连接元件的连接部或第一连接部可以优选是衬圈状，其中，紧固件可以啮合或通过基本上垂直于传动轴延伸的连接部的衬圈状的部分，以将制动缸固定至连接元件。优选的紧固件可以是销钉或者例如具有外螺纹的螺钉/螺栓元件，这些具有外螺纹的螺钉/螺栓元件与制动缸上的连接部上的各个内螺纹啮合或与额外设置的螺母啮合。特别地，在第一连接部与制动缸之间设置有阻尼元件的情况下，紧固件也优选具有一定的弹性以使得当制动缸与连接部之间存在振动时，紧固件不会被旋开或松开。可替代地，还可以优选地借助于夹板来固定紧固件以使得它们不会被松开或旋开。特别优选地，紧固件可以形成为制动缸的一体部件并且穿过连接部上的空腔以此与位于与制动缸相反侧的螺母啮合。
有利地，所述第二连接部具有以互反曲形式弯曲的外轮廓。互反曲弯曲优选地减少当第二连接部经受弯曲载荷或拉伸载荷时切口效应的发生。如果某表面具有关于第一主轴(在当前情况下，优选为传动轴)的第一弯曲以及垂直于所述第一弯曲并且横截面是凹的第二弯曲，那么这个表面就被定义为是互反曲弯曲的。换句话说，在支架单元与连接元件之间的区域中的第二连接部具有双曲面形状或类似马鞍形的表面几何结构。此外，互反曲弯曲的特征在于：第二连接部的外表面以与支架单元或连接元件各自的表面实质上相切的形式过渡至支架单元或连接元件。这样设计的第二连接部使得支架单元和连接元件两者的材料中的应力能够特别均匀的发展或者支架单元和连接元件两者的材料中的压力能够均匀分布。因此，优选地，使用寿命和最大可能弯矩增加。
在更优选实施例中，所述连接元件具有横截面厚度和/或壁厚度，所述横截面厚度和/或壁厚度在所述第二连接部的方向上沿着所述传动轴增加，以此实现所述连接元件中的弯曲载荷的均匀分布。例如，当存在由于施加到制动缸的振动或由于重量而造成的作用于连接元件的力时，所述连接元件中的弯曲载荷将随着杠杆臂的增加而增加。为了防止第二连接部的区域中的弯曲载荷达到大于连接元件的制造材料的最大可能强度或最大弯曲强度的值，优选增大由连接元件的几何尺寸和壁厚度两者限定的面积惯性矩。因此，在从第一连接部到第二连接部的过程中增加连接元件的垂直于传动轴的延伸和/或增大连接元件的壁厚度是优选的。因为连接元件的这样的横截面厚度或壁厚度最佳地适于产生的弯曲载荷或将被吸收的力，所以由于不存在连接元件的过大尺寸而特别优选地能够减轻重量。
在进一步优选的实施例中，所述第一连接部具有咬边，可以使所述咬边以刚性的形式或形状配合的形式啮合所述制动缸的对应的几何结构。优选地，可以设置有例如卡销，其中，沿着传动轴引导制动缸使其倚靠向连接部并且通过使制动缸绕着传动轴轻微地转动或通过使制动缸绕着传动轴旋转，使制动缸与第一连接部上的各自的咬边刚性啮合。还可以优选在已经设定了所述旋转位置之后借助于多个额外的紧固元件或一个额外的紧固元件来固定制动缸。这个实施例的优势尤其在于：它提供了仅用几个装配步骤的快速而简单的装配。
附图说明
根据下面的参照附图对本发明的制动系统的优选实施例的说明，本发明的优点和特征将变得更加明显。示出的实施例的各个特征可以在本发明的框架之内进行组合。附图示出了：
图1示出了根据本发明的制动系统，且
图2示出了根据本发明的制动系统的优选实施例的局部截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的制动系统的优选实施例，其包括支架单元8、制动缸2和连接元件3。优选将连接元件3设计为支架单元8的一体部分，其中，连接元件3在第二连接部32被固定至支架单元8。此外，连接元件3包括连接部31，连接部31特别优选地被设计为法兰并且起到接纳或固定制动缸2的作用。支架单元8优选与已知的制动系统的制动器支架相对应并且实质上与轮轴R垂直地延伸。连接元件3实质上沿着传动轴U延伸，传动轴U相对于轮轴R以角度α倾斜。优选将连接元件3的第一连接部31形成为法兰，其中，紧固件14可以啮合第一连接部31以将制动缸2固定至连接元件3。图中未示出的是，优选将连接元件3设计为空心体，其中，在连接元件3的长型空腔中容纳有传动元件4。在第一连接部31与制动缸2之间，布置有阻尼元件12，其中，阻尼元件12也可以同时起到密封元件的作用。此外，示出了制动缸2的重心S，其中，该重心S优选位于传动轴U上。
图2示出了根据本发明的制动系统的优选实施例的局部截面图。特别地，连接元件3是以局部截面表示法示出的。示出了传动元件4和密封元件10，密封元件10被设计为波纹管。第二密封元件10典型地被设计为O型环，该O型环布置在制动缸2的接触面与第一连接部31的接触面之间。优选地，借助材料锁合连接在第二连接部32处将连接元件3固定至支架单元8，其中，优选地，被固定的部位具有互反曲的圆外表面。制动缸2优选沿着传动轴U将力传送至传动元件4，传动元件4沿着传动轴U位移并将力传送至图左侧的设置在支架单元上的转换单元，以在该转换单元中实现垂直于传动轴U的两个活塞的运动。在这里，传动轴U优选相对于轮轴R以角度α倾斜。在图中，通过辅助绘制的与轮轴R平行的虚直线来示出这一角度。连接元件3的法兰状第一连接部31特别优选地适于容纳紧固件14，紧固件14可以啮合制动缸2以将制动缸2固定至连接元件3。特别优选地，紧固件14是优选地以外螺纹与设置在制动缸2上的内螺纹相啮合并因而将制动缸2固定至连接元件3的螺钉/螺栓或销形元件。图中还示出了沿着传动轴U测出的第一连接部31到制动缸重心S的距离d1以及第二连接部到制动缸重心S的距离d2。两个距离d1和d2的关系表示了分别作用在第一连接部31和第二连接部32上的力(诸如作用在重心S的制动缸2的重力等)的杠杆臂的关系。在图的左半边，示出了优选地绕着支架单元8可旋转地布置的制动鼓，其中，连接元件3使得能够将制动缸2布置或固定于制动鼓的区域的外部。被布置于支架单元8的左侧的转换单元优选是楔形鼓式制动器的楔形单元，该楔形单元用来使布置在制动鼓之内的两个制动蹄元件相对于彼此发生位移，从而由此开始制动过程并且在制动蹄元件与制动鼓内部之间发生摩擦。在可替换的优选实施例中，转换单元也可以通过支架单元8上的空腔并被设计为连接元件3的一体部分，其中，可以借助于材料锁合连接将转换单元与连接元件3的复合体固定至支架单元8。
参考符号列表：
2-  制动缸
3-  连接元件
4-  传动元件
8-  支架单元
10-  密封元件
12-  阻尼元件
14-  紧固件
31-  第一连接部
32-  第二连接部
d1-  距离
d2-  距离
R-  轮轴
S-  重心
U-  传动轴
α-  角度

Claims (11)

1.一种鼓式制动器的制动系统，其包括支架单元(8)和制动缸(2)，
其中，设置有连接元件(3)，所述连接元件(3)具有用于固定所述制动缸(2)的第一连接部(31)，并且所述连接元件(3)在第二连接部(32)被固定至所述支架单元(8)，
其中，所述第一连接部(31)被布置为相对于轮轴(R)平行并且偏移于所述第二连接部(32)，并且
其中，所述第一连接部(31)能够被直接固定到所述制动缸(2)以使所述制动缸(2)的重心(S)与所述第一连接部(31)之间的距离保持为短距离。
2.如权利要求1所述的制动系统，
其中，所述连接元件(3)被形成为所述支架单元(8)的一体部件。
3.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，所述制动缸(2)的重心(S)到所述第一连接部(31)的距离与所述制动缸(2)的重心(S)到所述第二连接部(32)的距离之比的关系为0.05至0.9，优选为0.1至0.8，并且特别优选为0.3至0.7。
4.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，所述连接元件(3)的至少一定区域被形成为空心体以容纳传动元件(4)，并且
其中，所述连接元件(3)的空腔本质上沿着传动轴(U)延伸。
5.如权利要求4所述的制动系统，
其中，所述传动轴(U)相对于所述轮轴(R)以角度(α)倾斜，并且
其中，所述角度(α)在1°至45°的范围内取值，优选在5°至30°的范围内取值，并且特别优选在大约7°至15°的范围内取值。
6.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，设置有至少一个密封元件(10)以保护所述制动缸(2)与所述连接元件(3)之间的连接区域和/或所述连接元件(3)的空腔和/或所述制动缸(2)免于异物的进入。
7.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，在所述第一连接部(31)与所述制动缸(2)之间设置有阻尼元件(12)以减小从所述连接元件(3)到所述制动缸(2)以及从所述制动缸(2)到所述连接元件(3)的冲击和振动的传递。
8.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，所述第一连接部(31)被形成为法兰且包括空腔，所述第一连接部(31)能够被紧固件啮合，以此将所述制动缸(2)固定至所述连接元件(3)。
9.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
其中，所述第二连接部(32)具有以互反曲形式弯曲的外轮廓。
10.如权利要求4至9中任一项所述的制动系统，
其中，所述连接元件(3)的横截面厚度和/或壁厚度在所述第二连接部(32)的方向上沿着所述传动轴(U)增加以实现所述连接元件(3)中的弯曲载荷的均匀分布。
11.如前述任一项权利要求所述的制动系统，
所述第一连接部(31)具有咬边，所述咬边能够被形成为以刚性的方式或形状配合的方式与所述制动缸(2)的对应的几何结构相啮合。
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