CN104334906B - 用于车辆的盘式制动器及用于盘式制动器钳框架的成型方法 - Google Patents

用于车辆的盘式制动器及用于盘式制动器钳框架的成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆、特别是商用车的盘式制动器，该盘式制动器包括设置在制动盘两侧的带有制动衬片的制动块、用于压紧制动块之一的压紧装置和用于将压紧力传递到制动盘的另一侧、亦即反作用侧的制动块上的制动钳，其中，所述盘式制动器的制动钳具有由成型的空心型材制成的钳框架，所述钳框架(4)具有至少一个拉杆(6)，所述钳框架(4)具有至少一个钳后背(10)，所述拉杆(6)具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面(7)，所述钳后背(10)具有基本上D形的横截面(8)。本发明还涉及一种用于所述盘式制动器的钳框架的成型方法。

Description

用于车辆的盘式制动器及用于盘式制动器钳框架的成型方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的，特别是用于商用车的盘式制动器，该盘式制动器包括设置在制动盘两侧的带有制动衬片的制动块、用于压紧制动块之一的压紧装置和用于将压紧力传递到制动盘的另一侧——亦即反作用侧——的制动块上的制动钳。
本发明还涉及一种用于盘式制动器的钳框架的成型方法。
背景技术
用于重型商用车的压缩空气操纵的盘式制动器的制动钳由于设计自由度和生产的便利性而通常构造成铸造结构。在此使用较高强度等级的球墨铸铁作为材料。
在DE 37 16 202中示出一种同类型的盘式制动器。在该文献中公开的盘式制动器被气动操纵并且因而主要适合于用在商用车领域中，在实践中，所述盘式制动器也已被证实在商用车领域中是成功的。使用由铸铁制成的制动钳作为用于将压紧力传递到反作用侧的制动块上的力传递装置。
该制动器结构如商用车的所有车桥构件那样承受很大的减轻重量的压力，因为减轻重量一方面提高可能的净载重，另一方面车桥构件的所谓的非簧载质量的降低也有助于保护载重和改善行驶特性和并且因而改善交通安全性。制动器的重量优化已经取得如此程度的进步，使得在利用可用的铸造材料，并且不提高制动钳的断裂危险和/或不提高制动钳的变形并进而不导致恶化的运行性能(行程、响应时间、压缩空气需求、不平的衬片磨损等)的情况下似乎难以进一步改善。
作为备选材料，钢看起来是适合的，因为很高的强度结合高的断裂延伸率和因而高的疲劳久强度是可获得的，并且与迄今使用的铸铁材料相比，在相同应力的情况下提高了约35％的弹性模量保证钳变形小。为了在制造成本低的情况下实现所希望的小的重量，使用钢板看起来是适合的。一种用于实现钢板钳作为复合结构的初步方案在DE 196 42384 A1中描述。
在DE 196 42 384 A1中提出一种压缩空气操纵的盘式制动器，该盘式制动器的用于将压紧力传递到反作用侧、亦即在制动钳的反作用侧的制动块上的力传递装置按照环绕封闭的框架的方式构成，该框架吸收压紧力。模块体接纳制动机构并且能实现该制动机构的预装配。封闭的框架通过成型工艺由金属板制成。
制动钳的一种广泛的全钢板结构从成本结构方面没有竞争力，因为所用的钢板半成品的下脚料对由钢板制成的制动钳的成本结构产生明显消极的作用。高的材料成本份额明显由制动钳框架的复杂几何结构造成，由于该复杂几何结构在全钢板结构中必然产生高的下脚料份额。
但首要的开发目的是优化盘式制动器的重量和成本。由于占主导的构件重量和因而还有其在盘式制动器的成本结构方面的主导性，特别专注于制动钳以降低重量和成本是适合的。其中，制动钳重量的降低在降低空载重量方面具有明显的作用，这特别是在商用车制动器中是一个重要的方面，因为低的车辆空载重量允许装载更大的净载重。
此外，通过制动钳的较小的重量降低车上的非簧载质量，这对车辆的灵活性和对行驶舒适性产生积极作用，这例如特别是在轿车中、但也在旅游巴士中是一个同样重要的方面。
发明内容
因此，本发明的目的在于，创造一种盘式制动器，该盘式制动器避免上述缺点并且该盘式制动器能成本低廉和因而经济地制造，并且相对于具有一件式铸造的制动钳的盘式制动器具有明显的重量优势和成本优势。
本发明通过如下方式解决所述目的，即，按照本发明的用于车辆的盘式制动器包括设置在制动盘两侧的带有制动衬片的制动块、用于压紧制动块之一的压紧装置和用于将压紧力传递到制动盘的另一侧、亦即反作用侧的制动块上的制动钳，所述盘式制动器的特征在于，所述盘式制动器的制动钳具有由成型的空心型材制成的钳框架，所述钳框架具有至少一个拉杆，所述钳框架具有至少一个钳后背，所述拉杆具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面，所述钳后背具有基本上D形的横截面。本发明创造一种具有制动钳的盘式制动器，该制动钳在反作用侧具有由成型的钢空心型材制成的钳框架用以将压紧力传递到制动块上。
该制动钳框架现在可以与例如制成为金属板深冲件的钳头通过焊接而相连接，但与铸造的钳头的组合同样也是可能的。
在该制造方法中，材料损失降低到最小。在生产空心型材时仅需修剪棱边。例如由金属板制成的钳头构成盆形的深冲件，该深冲件同样可以在没有较大下脚料的情况下制造。必需的焊接操作减少为钳框架与钳头的连接。
U形的钳框架由空心型材形成，其中，造型在很大程度上由制动盘、外侧制动衬片以及围绕车轮制动器旋转的轮辋和轮毂决定。车轮的各旋转部件的距离可保持得越小，就为制动器提供越大的结构空间，用以实现高的制动功率。
出于这个原因，为钳框架提供的结构空间非常窄。钳框架的将制动器的压紧力传导到背面上的侧向拉杆必须位于制动盘和轮辋之间的环形间隙中，并且在此提供足够的间隙，以吸收制动盘的热膨胀、制造公差和由载荷引起的变形。钳框架的将由拉杆传递的反作用力导入外侧制动衬片中的后背需要高的抗弯刚度，因为经由该特征明显决定钳变形。另一方面，由钳后背要求的轴向结构空间应当尽可能小，以便制动盘在其安装位置方面可以最大程度地向外移动，以实现有利的转向半径。
这些边界条件的结果是，拉杆在径向方向上构成为非常扁平的并且相对宽地跨越制动盘，以便实现必需的用于传递拉力的横截面。而钳后背为了实现最大可能的抗弯刚度在轴向方向上设计成尽可能厚的，由此产生接近正方形的横截面。
在由空心型材制成的钳框架中，现在存在由直径和壁厚恒定的一段管造型出这些完全不同的横截面形状和尺寸要求的困难。造型的要求例如是，环绕的中性纤维的长度在每个横截面中必须一定与在管的平均直径上的圆周线的长度相等。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架具有至少一个拉杆。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架具有至少一个钳后背。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架具有至少一个用于将钳框架固定在制动钳上的凸肩。
根据一种有利的实施方式规定，所述拉杆具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳后背具有基本上D形的横截面。
根据一种有利的实施方式规定，所述凸肩具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架的空心型材具有恒定的壁厚。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架材料接合地固定在制动钳的壳体上。
根据一种有利的实施方式规定，所述钳框架形锁合和/或力锁合地固定在制动钳的壳体上。
此外，本发明提供一种用于根据本发明的盘式制动器的钳框架的成型方法，其中，所述成型方法包括质量预分布到钳后背的区域中。优选的是，所述质量预分布到钳后背的区域中是镦锻工艺。
此外，本发明提供另一种用于根据本发明的盘式制动器的钳框架的成型方法，其中，所述成型方法包括弯曲工艺。优选的是，所述弯曲工艺是转动弯曲工艺。
此外，本发明提供又一种用于根据本发明的盘式制动器的钳框架的成型方法，其中，所述成型方法包括内部高压成型工艺。
附图说明
在附图中示出并且在下文中更详细地描述按照本发明的盘式制动器的实施例。
图中：
图1示出按照本发明的盘式制动器的一种实施方案，该盘式制动器包括一个包围压紧装置的铸造件和一个由成型的钢空心型材制成的钳框架，该钳框架形成制动钳的反作用侧的部件；
图2示出根据图1的按照本发明的盘式制动器的实施方案的空间分解图；
图3示出根据图1的按照本发明的盘式制动器的由成型的钢空心型材制成的钳框架的空间视图；
图4示出根据图1的按照本发明的盘式制动器的由成型的钢空心型材制成的钳框架的根据图3的剖面IV-IV的剖视图；
图5示出根据图1的按照本发明的盘式制动器的由成型的钢空心型材制成的钳框架的根据图3的剖面V-V的剖视图；
图6示出根据图1的按照本发明的盘式制动器的由成型的钢空心型材制成的钳框架的根据图3的剖面VI-VI的剖视图。
具体实施方式
在图1中示出按照本发明的盘式制动器1的一种实施例。出于简化的原因仅仅示出盘式制动器1的制动钳2。制动钳2具有壳体3，该壳体接纳盘式制动器1的压紧装置(未示出)。壳体3在本实例中以铸造工艺制造并且因此优选由具有较高强度的球墨铸铁制造。此外，制动钳具有U形架形状的钳框架4，该钳框架固定在壳体3上。
在图2中可看出钳框架4在壳体3上的固定。为此，壳体3具有多个口袋式凹部5，这些凹部具有长孔式的几何结构并且在两侧设置在壳体3上。成对对称设置的口袋式凹部5朝向壳体3的反作用侧端部敞开。钳框架4在拉杆6的两个端部上分别具有关于由竖直的对称轴线VSA定义的对称平面弯曲了90度的凸肩12。凸肩12的几何结构设计成与口袋式凹部5轮廓相符的，从而凸肩12在钳框架4的装配状态下伸进口袋式凹部5中。
在图3中详细示出U形架形状的钳框架4。钳框架4的拉杆6具有带有平行的侧面的椭圆形横截面7，该横截面在图4或图6中可看出。钳框架4的将两个拉杆6相连接的区段具有D形的横截面8，该横截面同样在图4中可看出。其中，横截面几何结构的鼓肚形的部分位于横截面的背离制动盘的一侧并且横截面的平行于拉杆6的竖直对称轴线的部分位于面向制动盘的一侧。在钳框架4的拉杆6和钳后背10之间的90度弯曲部9具有过渡横截面11，该过渡横截面通过在钳框架4的两个拉杆6上的带有平行的侧面的椭圆形横截面7和在钳框架4的钳后背10上的D形横截面8的过渡产生并且在图5中可看出。
对于本发明重要的是，钳框架4的壁厚t在钳框架4的每个任意点处大小相等并且也未被制造钳框架4必需的成型过程明显改变，从而在那些变形程度高的区域内也为钳框架4产生第二阶的相应高的面积矩，这些面积矩不由于对于方法典型的材料收缩在变形区的拉伸区域内减小。由此可以在强度方面优化地并且面向应力地利用钳框架4的材料。
为了在钳框架4的整个横截面上实现基本上恒定的壁厚t，按照本发明提出一种多级的成型工艺，其中，成型工艺的第一级提供在钳后背10的区域内的质量预分布，因为否则在成型过程中不可能实现在D形横截面8的区域内相对于在钳框架4的两个拉杆6上的具有平行的侧面的椭圆形横截面7的区域内恒定的壁厚t，所述椭圆形横截面比在钳后背10的区域内的D形横截面8具有更小的横截面积。
此外，按照本发明规定，多级成型工艺的最后一级是内部高压成型工艺，通过该内部高压成型工艺特别是成型出在钳后背10区域内的D形横截面8和在钳框架4的钳后背10与拉杆6之间的90度弯曲部9区域内的过渡横截面11。
利用适当的成型方法、例如转动弯曲将钳框架基本几何结构以及凸肩12引入到空心型材中，其中，空心型材优选具有带有平行的侧面的椭圆形横截面7。
由钢管制成的钳框架与铸造钳壳体形锁合地连接并且附加地焊接(图1和图2)。但同样也可设想螺纹连接，当相应的包含螺母螺纹的螺纹嵌件焊接到管端部中时。
在金属板制动器壳体的情况下，连接仅仅通过焊接进行。
上述几何结构仅仅应理解成示例性的。为了提高例如钳后背10的抗弯刚度，有意义的也可以是，使管壁在彼此相对的面、例如衬片贴靠面和相对的外壁上局部向内变形，使得这些彼此相对的部分面可以彼此贴靠并且焊接。
附图标记列表
1 盘式制动器
2 制动钳
3 壳体
4 钳框架
5 口袋式凹部
6 钳框架
7 带有平行的侧面的椭圆形横截面
8 D形横截面
9 90度弯曲部
10 钳后背
11 过渡横截面
12 凸肩
VSA 竖直的对称轴线
HSA 水平的对称轴线
t 壁厚

Claims (12)

1.用于车辆的盘式制动器(1)，包括设置在制动盘两侧的带有制动衬片的制动块、用于压紧制动块之一的压紧装置和用于将压紧力传递到制动盘的另一侧、亦即反作用侧的制动块上的制动钳(2)，其特征在于，所述盘式制动器(1)的制动钳(2)具有由成型的空心型材制成的钳框架(4)，所述钳框架(4)具有至少一个拉杆(6)，所述钳框架(4)具有至少一个钳后背(10)，所述拉杆(6)具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面(7)，所述钳后背(10)具有基本上D形的横截面(8)。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述钳框架(4)具有至少一个用于将钳框架(4)固定在制动钳(2)上的凸肩(12)。
3.根据权利要求2所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述凸肩(12)具有带有平行的侧面的基本上椭圆形的横截面。
4.根据权利要求1或2所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述钳框架(4)的空心型材具有恒定的壁厚(t)。
5.根据权利要求1或2所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述钳框架(4)材料接合地固定在制动钳(2)的壳体(3)上。
6.根据权利要求1或2所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述钳框架(4)形锁合和/或力锁合地固定在制动钳(2)的壳体(3)上。
7.根据权利要求1或2所述的盘式制动器(1)，其特征在于，所述盘式制动器(1)是用于商用车的盘式制动器。
8.用于根据权利要求1至7之一所述的盘式制动器(1)的钳框架(4)的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括质量预分布到钳后背(10)的区域中。
9.根据权利要求8所述的用于盘式制动器(1)的钳框架(4)的成型方法，其特征在于，所述质量预分布到钳后背的区域中是镦锻工艺。
10.用于根据权利要求1至7之一所述的盘式制动器(1)的钳框架(4)的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括弯曲工艺。
11.根据权利要求10所述的用于盘式制动器(1)的钳框架(4)的成型方法，其特征在于，所述弯曲工艺是转动弯曲工艺。
12.用于根据权利要求1至7之一所述的盘式制动器(1)的钳框架(4)的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括内部高压成型工艺。
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