CN105102844B - 自动松隙调整器 - Google Patents

Abstract

一种松隙调整器，用于使制动系统的输入轴旋转，包括壳体，壳体具有孔口，孔口限定第一轴线。松隙调整器还包括位于孔口内的输出部件。输出部件可与输入轴接合，用于与输入轴一起绕与第一轴线平行且从第一轴线偏移的第二轴线旋转。松隙调整器还包括增量调整机构，增量调整机构可操作以对输出部件赋予相对于壳体的摆线运动。

Description

自动松隙调整器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年03月15日提交的同时待审的美国临时专利申请No.61/787,812的优先权，其全部内容在此通过引用而全部并入。

技术领域

本发明涉及松隙调整器，且更具体地涉及用于与车辆制动系统一起使用的自动松隙调整器。

背景技术

需要高功率制动系统的一些类型的商用或重型车辆采用松隙调整装置以补偿制动衬片磨损。制动衬片磨损引起制动行程逐渐增加，且导致制动效率降低。通常被称为自动松隙调整器的一些松隙调整装置包括调整机构，该调整机构对制动衬片的磨损提供大致自动的补偿。许多类型的自动调整器依靠蜗杆和蜗轮组合的调整机构。在这样的单元中，制动力通常通过调整机构本身以“连续”方式施加到制动系统的输入轴，(即，从制动促动器，通过蜗杆到蜗轮，然后到输入轴)。因此，这些调整器在它们的齿轮等部件上承载巨大的负荷。这产生磨损，维护和可靠性等问题，且因此成本增加。

发明内容

一种用于使制动系统的输入轴旋转的松隙调整器包括壳体，壳体具有限定第一轴线的孔口。该松隙调整器还包括位于孔口内的输出部件。所述输出部件能够与所述输入轴接合，用于与所述输入轴一起绕第二轴线旋转，所述第二轴线与所述第一轴线平行且从所述第一轴线偏移。松隙调整器还包括增量调整机构，所述增量调整机构可操作以对所述输出部件赋予相对于所述壳体的摆线运动。

在另一个方面中，所述增量调整机构联接所述壳体和所述输出部件，用于使所述输出部件相对于所述壳体角度重取向。所述增量调整机构包括多个可旋转构件。每个所述可旋转构件能够绕与所述第一轴线及所述第二轴线平行的轴线旋转。

一种使具有输入轴的车辆制动系统中的松隙减小的方法包括：提供壳体，所述壳体具有孔口，所述孔口限定第一轴线；将输出部件定位在所述孔口内，并使所述输出部件与所述输入轴接合，用于与所述输入轴一起旋转；使所述壳体和所述输入轴绕第二轴线旋转，所述第二轴线与所述第一轴线平行且从所述第一轴线偏移；以及用增量调整机构对所述输出部件赋予相对于所述壳体的摆线运动。

通过考虑下面的详细描述和附图，本发明的其它特征和方面将变得显而易见。

附图说明

图1是结合在车辆制动系统内的根据本发明的实施例的松隙调整器的透视图。

图2是图1的松隙调整器的透视图。

图3是图2的松隙调整器的分解透视图。

图4是图2的松隙调整器的透视图，其中部分被移除。

图5是图4所示的松隙调整器的部分的放大图。

图6是图2的松隙调整器的透视图，其中内侧盖被移除。

图7是图2的松隙调整器的透视图，其中外侧盖被移除。

图8是通过图2的线8-8截取的图2的松隙调整器的剖视图。

图9是图8所示的松隙调整器的部分的放大图。

图10A是处于完全接合位置的图2的松隙调整器的离合器机构的部分的放大图。

图10B是处于中间位置的图10A中所示的离合器机构的部分的放大图。

图10C是处于临界位置的图10A中所示的离合器机构的部分的放大图。

图10D是处于完全接合位置的图10A中所示的离合器机构的部分的放大图。

图11A是处于参考位置的图2的松隙调整器的输出齿轮和壳体的部分的放大图。

图11B是处于第一调整位置的图11A的松隙调整器的输出齿轮和壳体的部分的放大图。

图11C是处于第二调整位置的图11A的松隙调整器的输出齿轮和壳体的部分的放大图。

图11D是处于第三调整位置的图11A的松隙调整器的输出齿轮和壳体的部分的放大图。

在详细说明本发明之前的任何实施例之前，应当理解的是，本发明并不将其应用限于在下面的描述中所阐释的或在附图中所示出的构造的细节和构件的布置。本发明能够有其它实施例，并以各种方式实践或实施。此外，需要理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的车辆制动系统10。示出的车辆制动系统10是气动鼓式制动系统(例如在商用车辆(例如，半挂车)中常用的类型)，并且包括制动靴14和与车辆的轮22相关联的制动鼓18。该制动系统10还包括空气室26和推杆30，推杆30可操作地联接到空气室26。制动系统10的启动将加压空气送到空气室26，以使推杆30在箭头34的方向上延伸，从而施加制动力。推杆30被联接到松隙调整器100，该松隙调整器100用作将推杆30的大体线性运动转换为制动系统10的输入轴38的旋转运动的杠杆。输入轴38(也已知为凸轮轴38)限定纵向轴线42(在本文中称为第一轴线)且包括向制动靴14施加制动力地S形凸轮46。输入轴38在第一方向50(例如，逆时针方向)上的旋转使制动靴14展开(spread)，以使制动靴的摩擦衬片54与制动鼓18接合。随着推杆30在箭头36的方向上缩回，输入轴38在第二方向58(例如，顺时针方向)上的旋转允许制动靴14收缩远离制动鼓18。随着时间的推移，制动靴14的摩擦衬片54和/或制动鼓18磨损，从而增加制动靴14和制动鼓18之间的空隙(松隙)。松隙调整器100自动收紧制动系统10中的松隙以提供一致的制动性能。

参照图2和3，松隙调整器100包括：联接到制动系统10输入轴38(图1)的输出部件或输出齿轮104；包围输出齿轮104的壳体108；联接到壳体108的运动传递组件112；和增量调整机构116，该增量调整机构116设置在壳体108内并且可操作以调整壳体108和输出齿轮104之间的相对角位置。壳体108包括本体120，本体120具有内侧空腔124(图3)和外侧空腔128(图7)，外侧空腔128通过壁132(图3)与内侧空腔124隔开。如这里所使用的术语“外侧”和“内侧”分别指当松隙调整器100被安装在制动系统10中时松隙调整器100的大体面向轮22的一侧和松隙调整器100的大体背离轮22的一侧。壳体108还包括内侧盖板136和外侧盖板140，内侧盖板136和外侧盖板140密封相应的内侧空腔124和外侧空腔128，以保护增量调整机构116。

本体120包括向上突出的凸缘144，用于从推杆30接收制动力。本体120还包括主孔口148，该主孔口148具有绕主孔口148的内周布置的多个径向向内延伸的齿152(图3)。在图示的实施例中，本体120由单个铸造零件形成。在其它实施例中，本体120可具有任何合适的形状，包括任何数目的零件，并通过任何合适的方法或方法组合(例如，机加工、冲压等)来形成。

继续参考图2和3，运动传递组件112构造为将推杆30的线性运动转换成壳体108(以及输入轴38)绕第一轴线42的旋转运动，并向增量调整机构116提供旋转输入。参照图2，运动传递组件112包括蛋黄形的U形夹154，该U形夹154具有联接到推杆30的近端部156、通过第一销164枢转地联接到本体120的凸缘144的中部160和通过第二销176枢转地联接到连杆部件172的远端部168。当制动系统10被启动以使壳体108在箭头50的方向上绕第一轴线42旋转时，该联接布置使连杆部件172在箭头180的方向上(即，从图2的参考系向上)移动。相反，当制动系统10被停用时，随着壳体108在箭头58的方向上绕第一轴线42旋转，连杆部件172在箭头188的方向上移动(即，从图2的参考系向下)。运动传递组件112还包括曲柄臂196，该曲柄臂196通过第三销200枢转地联接到连杆部件172。曲柄臂196包括轴204，该轴204延伸穿过壳体108，以对增量调整机构116提供旋转输入(图3)。轴204限定大致平行于第一轴线42取向的纵向轴线208(在本文中称为第二轴线)。曲柄臂196及其轴204响应于连杆部件172在箭头180的方向的向上移动而在箭头184的方向上旋转，并且曲柄臂196及其轴204响应于连杆部件172在箭头188的方向的向下移动而在箭头192的方向上旋转。运动传递组件112大体用作四杆运动链，并将推杆30的线性运动转换成壳体108和曲柄臂196的旋转运动。

现在参考图4和5，输出齿轮104包括钻孔212，制动系统10的输入轴38通过配合花键图案或其它适当的装置插入在钻孔212中。输出齿轮104与输入轴38一起绕第一轴线42共转。输出齿轮104包括多个径向向外延伸的齿216，所述多个径向向外延伸的齿216与壳体108上的径向向内延伸的齿152摆线啮合，以将制动转矩传递到制动系统10的输入轴38。如图5所示，主孔口148限定第三轴线220，该第三轴线220与第一轴线42大致平行且与第一轴线42偏移。输出齿轮104偏心地定位在主孔口148内，并且在任何给定时间，输出齿轮104的齿216e的大约三分之一与壳体108的齿152啮合。随着壳体108在箭头50的方向上旋转(图5)，从壳体108施加到输出齿轮104的制动力被划分在啮合的齿216e中，并且能够分解为施加到输出齿轮104的啮合的齿216e中的每个齿上的法向反作用力分量224和切向反作用力分量228。没有产生轴向反作用力分量。输出齿轮104和主孔口148的偏心、摆线布置允许增量调整机构116使输出齿轮104相对于壳体108重取向，如将在下面更详细地描述的那样。

参考图6-9，增量调整机构116包括离合器机构230，该离合器机构230设置在壳体108的外侧空腔128内，且连接到曲柄臂196的轴204。在示出的实施例中，离合器机构230包括驱动齿轮232、离合器齿轮236和弹簧240，弹簧240将离合器齿轮236偏压成与驱动齿轮232啮合。离合器齿轮236通过合适的花键或键/键槽图案与轴204接合，使得离合器齿轮236与轴204一起共转，并且能够沿着轴204滑动。驱动齿轮232通过离合器齿轮236和弹簧240维持与板140相邻，且能够相对于轴204旋转。驱动齿轮232和离合器齿轮236每个均包括协作的轴向面对的棘齿244、248(最佳地示于图10A-D中)。驱动齿轮232的棘齿244每个均包括在末端或齿顶247中相交的支承表面245和滑动表面246。类似地，离合器齿轮236的棘齿248每个包括在末端或齿顶251中相交的支承表面249和滑动表面250。在增量调整机构116的操作期间，协作棘齿244、248允许离合器齿轮236选择性地相对于驱动齿轮232滑移，如将在下面更详细地描述的那样。在其它实施例中，离合器齿轮236和/或棘齿244、248可由任何合适的离合机构例如摩擦离合器来代替。

增量调整机构116还包括第一空转齿轮252，该第一空转齿轮252设置在外侧空腔128内，并与驱动齿轮232啮合，用以绕大致平行于第一、第二和第三轴线42、208、220的第四轴线256旋转(图8)。第一空转齿轮252由驱动齿轮232驱动，并且第一空转齿轮252继而驱动第二空转齿轮260。第二空转齿轮260设置在内侧空腔124内，并包括一体形成的中间轴264(图3和9)。中间轴264延伸穿过壳体108，以将第二空转齿轮260联接到第一空转齿轮252，用以共同旋转。因此，驱动齿轮232的旋转使第一和第二空转齿轮252、260两者同时旋转。

增量调整机构116进一步包括第一和第二凸轮环272、288，第一和第二凸轮环272、288偏心地支撑壳体108的主孔口148内的输出齿轮104(图3)。第一凸轮环272包括外周支承表面274，该外周支承表面274与主孔口148可滑动地接合，以将第一凸轮环272同心地对准并支撑在主孔口148内。第一空转齿轮252在外侧空腔128内与第一凸轮环272的外齿268啮合，并且第一凸轮环272响应于第一空转齿轮252的旋转而在主孔口148内旋转(图7)。第一凸轮环272包括由第一凸轮环272的环形支承表面280限定并且偏心地形成在第一凸轮环272中(图3和9)的钻孔276。类似地，第二凸轮环288包括外周支承表面278，该外周支承表面278与主孔口148可滑动地接合，以将第二凸轮环288同心地对准并支撑在主孔口148内。第二空转齿轮260在内侧空腔124内与第二凸轮环288的外齿284啮合，并且第二凸轮环288响应于第二空转齿轮260的旋转而在主孔口148内旋转(图6)。第二凸轮环288包括由第二凸轮环288的环形支承表面296限定并且偏心地形成在第二凸轮环288中(图3和9)的钻孔292。

第一和第二凸轮环272、288的支承表面280、296能够可与位于输出齿轮104外部上的对应支承表面300、304接合(图3和9)。第一和第二凸轮环272、288的支承表面280、296将输出齿轮104定位在壳体108的主孔口148内。由于第一和第二凸轮齿轮272、288中的钻孔276、292的偏心，凸轮齿轮272、288的旋转导致输出齿轮104经历相对于壳体108的摆线运动(即，从壳体108的参照系观察时)，其中输出齿轮104上的齿216e啮合壳体108上不同组的齿152，用于输出齿轮104的每个连贯的摆线运动。如将在下面更详细描述的那样，输出齿轮104相对于壳体108的摆线运动改变壳体108和输出齿轮104之间的相对角位置，以收紧制动系统10中的松隙。

在操作中，松隙调整器100无需在制动系统10的每次启动时进行调整(例如，如果制动衬片14是新的，或者如果增量调整机构116刚刚作了调整)。在这种情况下，当制动系统10启动时，离合器齿轮236处于中间位置(图10B)。推杆30在箭头34的方向上延伸，以向松隙调整器100的壳体108施加制动力，导致壳体108在箭头50的方向上绕第一轴线42枢转(图2)。输出齿轮104的齿216e和壳体108的齿152之间的啮合利用输出齿轮104将制动转矩传递到输入轴38，并导致输出齿轮104旋转输入轴38(图1和5)。在壳体108枢转时，U形夹154绕第一销164枢转，并在箭头180的方向上向上拉动连杆部件172(图2)。连杆部件172的向上运动使曲柄臂196在箭头184的方向上旋转，这继而使离合器齿轮236在箭头184的方向上旋转(图3和9)。在离合器齿轮236的中间位置，在驱动齿轮棘齿244a的支承表面245和离合器齿轮棘齿248a的支承表面249之间存在间隙308(图10B)。由于曲柄臂196在制动系统10的施加行程期间使离合器齿轮236旋转，棘齿248a的滑动表面250沿着相邻的棘齿244b的滑动表面246在箭头184的方向上滑动，以闭合间隙308。在这段时间期间，驱动齿轮232不旋转，因此，增量调整机构116不前移。在这种情况下，因为没有必要调整，所以制动靴14与制动鼓18在间隙308完全闭合之前接合。

当制动系统10被停用时，推杆30在箭头36的方向上缩回，导致壳体108绕第一轴线42在箭头58的方向上枢转(图2)。在壳体108枢转时，运动传递组件112反向操作，这继而使离合器齿轮236在箭头192的方向上旋转，增大在棘齿244a和248a的支承表面245和249之间的间隙308(图10B)。

随着摩擦衬片54磨损，制动系统10的每次额外启动必须使旋转壳体108以及因此离合器齿轮236(经由运动传递组件112)旋转稍微更远，以便使制动靴14与制动鼓18接合。因此，当制动系统10被停用时，壳体108和离合器齿轮236也必须旋转稍微更远以返回。最终，离合器齿轮236到达临界点，在该临界点处，离合器齿轮棘齿248a的齿尖251到达驱动齿轮棘齿244b的齿尖247(图10C)。然后，离合器齿轮236在弹簧240的偏压力的作用下快速卡入到与驱动齿轮232完全接合的位置中(图9和图10D)。在该完全接合位置中，相邻的离合器齿轮棘齿248b的支承表面249抵靠驱动齿轮棘齿244a的支承表面245，并且离合器齿轮棘齿248a的支承表面249抵靠驱动齿轮棘齿244b的支承表面245。

在离合器齿轮236假定图10D所示的位置之后，制动系统10下一次启动时，推杆30在箭头34的方向上延伸，导致松隙调整器100的壳体108绕第一轴线42在箭头50的方向上旋转。如上所述，动作传递组件112使离合器齿轮236在箭头184的方向上旋转。由于离合器齿轮236处于完全接合位置，所以离合器齿轮使驱动齿轮232旋转(图10D)。继而，驱动齿轮232使第一空转齿轮252旋转，第一空转齿轮252同时驱动第二空转齿轮260(图8和图9)。中间齿轮252、260然后增量地且同时地分别使凸轮齿轮272、288旋转。随着使凸轮齿轮272、288绕输出齿轮104旋转，钻孔276、292的偏心对输出齿轮104赋予摆线运动，导致输出齿轮104上的齿216e脱离壳体108上的第一组齿152，并接合壳体108上的第二组齿152。以这种方式，如果将壳体108作为参考系，使输出齿轮104相对于壳体108增量地角度重取向。该运动最好地示出于图11A-D。可替代地，如果将输出齿轮104或制动系统10的输入轴38作为参考系，使壳体108相对于输出齿轮104增量地角度重取向。

图11A示出了输出齿轮104和壳体108的参考位置(例如，恰好在松隙调整器100作出调整之前)。输出齿轮104的齿216a大体邻近壳体108的齿152a定位。一旦制动系统10被启动(在离合器齿轮236处于完全接合位置的情况下，如上所述)，凸轮齿轮272、288旋转输出齿轮104并导致输出齿轮104相对于壳体108在箭头50的方向上进行摆线运动(当从壳体108的参照系观察时)。在输出齿轮104进行摆线运动时，齿152a、216a首先脱离(图11B和11C)，然后齿152a啮合输出齿轮104上的相邻的齿216b，最终结果是输出齿轮104相对于壳体108的角度重取向。因此，在凸轮46将制动靴14展开以接合制动鼓18之前，与当在制动靴14与制动鼓18之间存在显著的空隙或松隙量时紧接上述调整之前的松隙调整器100的旋转角相比，松隙调整器100可以在方向50上旋转通过一个较小的角度。虽然输出齿轮104相对于壳体108的角度重取向在图11A-11D示意为与齿216的齿距一致的离散量，但是应当理解的是，输出齿轮104和壳体108之间任何度数的重取向都是可行的(例如，齿216的齿距的一小部分)。

本发明的各种特征在以下的权利要求中阐述。

Claims (20)

1.一种松隙调整器，所述松隙调整器用于使车辆制动系统的输入轴旋转，所述松隙调整器包括：

壳体，所述壳体包括孔口，所述孔口限定第一轴线；

输出部件，所述输出部件位于所述孔口内，并且所述输出部件能够与所述输入轴接合，用于与所述输入轴一起绕第二轴线旋转，所述第二轴线与所述第一轴线平行且从所述第一轴线偏移；和

增量调整机构，所述增量调整机构可操作以对所述输出部件赋予相对于所述壳体的摆线运动。

2.根据权利要求1所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构包括多个可旋转构件。

3.根据权利要求2所述的松隙调整器，其中所述多个可旋转构件中的每个可旋转构件能够绕与所述第一轴线平行的轴线旋转。

4.根据权利要求1所述的松隙调整器，其中所述壳体包括多个径向向内延伸的齿，并且所述输出部件包括多个径向向外延伸的齿，所述多个径向向外延伸的齿与所述壳体的所述径向向内延伸的齿摆线啮合。

5.根据权利要求1所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构包括离合器齿轮、驱动齿轮和弹簧，所述弹簧被构造为将所述离合器齿轮偏压成与所述驱动齿轮啮合。

6.根据权利要求5所述的松隙调整器，其中所述离合器齿轮和所述驱动齿轮包括协作棘齿，所述协作棘齿允许所述离合器齿轮在所述增量调整机构的操作期间选择性地相对于所述驱动齿轮滑移。

7.根据权利要求5所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构进一步包括凸轮环，所述凸轮环与所述驱动齿轮啮合，使得所述驱动齿轮的旋转使所述凸轮环旋转。

8.根据权利要求7所述的松隙调整器，其中所述凸轮环包括偏心钻孔，所述输出部件的至少一部分被接纳在所述偏心钻孔中。

9.一种松隙调整器，所述松隙调整器用于使车辆制动系统的输入轴旋转，所述松隙调整器包括：

壳体，所述壳体包括孔口，所述孔口限定第一轴线；

输出部件，所述输出部件位于所述孔口内，并且所述输出部件能够与所述输入轴接合，用于与所述输入轴一起绕第二轴线旋转，所述第二轴线与所述第一轴线平行；和

增量调整机构，所述增量调整机构联接所述壳体和所述输出部件，用于使所述输出部件相对于所述壳体角度重取向；

其中所述增量调整机构包括多个可旋转构件，并且其中每个所述可旋转构件能够绕与所述第一轴线及所述第二轴线平行的轴线旋转。

10.根据权利要求9所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构可操作以对所述输出部件赋予摆线运动。

11.根据权利要求9所述的松隙调整器，其中所述壳体包括多个径向向内延伸的齿，并且所述输出部件包括多个径向向外延伸的齿，所述多个径向向外延伸的齿与所述壳体的所述径向向内延伸的齿摆线啮合。

12.根据权利要求9所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构包括离合器齿轮、驱动齿轮和弹簧，所述弹簧被构造为将所述离合器齿轮偏压成与所述驱动齿轮啮合。

13.根据权利要求12所述的松隙调整器，其中所述离合器齿轮和所述驱动齿轮包括协作棘齿，所述协作棘齿允许所述离合器齿轮在所述增量调整机构的操作期间选择性地相对于所述驱动齿轮滑移。

14.根据权利要求12所述的松隙调整器，其中所述增量调整机构进一步包括凸轮环，所述凸轮环与所述驱动齿轮啮合，使得所述驱动齿轮的旋转使所述凸轮环旋转。

15.根据权利要求14所述的松隙调整器，其中所述凸轮环包括偏心钻孔，所述输出部件的至少一部分被接纳在所述偏心钻孔中。

16.一种使车辆制动系统中的松隙减小的方法，所述车辆制动系统包括输入轴，所述方法包括：

提供壳体，所述壳体包括孔口，所述孔口限定第一轴线；

将输出部件定位在所述孔口内，并使所述输出部件与所述输入轴接合，用于与所述输入轴一起旋转；

使所述壳体和所述输入轴绕第二轴线旋转，所述第二轴线与所述第一轴线平行且从所述第一轴线偏移；以及

用增量调整机构对所述输出部件赋予相对于所述壳体的摆线运动。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：响应于对所述输出部件赋予相对于所述壳体的摆线运动，改变在所述输出部件和所述壳体之间的相对角位置。

18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：使凸轮环相对于所述壳体绕所述第一轴线旋转，以对所述输出部件赋予摆线运动。

19.根据权利要求16所述的方法，其中对所述输出部件赋予摆线运动包括：使多个可旋转构件绕与所述第一轴线及所述第二轴线平行的相应轴线旋转。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括：响应于对所述壳体施加制动力，经由所述输出部件和所述壳体上的多个摆线啮合的齿，用所述输出部件对所述输入轴传递制动转矩。