CN1052057C - 鼓式制动器的改进s型凸轮 - Google Patents

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Abstract

用于扩张内闸瓦及类似装置的一个S型凸轮总成(33)，包括一个S型凸轮元件(35)，该元件有一对基本相同的工作部分(37)，它们确定了工作表面(39)和一个直径为D1的公称升程圆，每个工作部分包括一个可绕销轴(47)从缩回位置开始转动的凸轮滑边件(43)，在此位置的凸轮滑边表面(51)位于公称升程圆内。每个凸轮滑边件有一个伸出位置，该位置的滑边表面位于公称升程圆之外，与相邻的凸轮随动件(31)啮合，确定了一个直径为D2的较大的升程圆。

Description

鼓式制动器的改进S型凸轮
本发明涉及转动凸轮的可扩张内闸瓦鼓式制动器，尤其涉及一种具有改进的储备升程能力和翻转保护的S型凸轮总成。
本发明并不严格局限于S型凸轮的转动凸轮制动器，也可用于其它各种形式的转动凸轮制动器。本发明在用于S型凸轮制动器时有独特的优越性，将在后面作相关的说明。S型凸轮的可扩张内闸瓦(或称制动蹄)鼓式制动器在现有技术中是众所周知的，参考美国第4,905,800号专利就可看到，该专利也转让给了本发明的受让人，并合并于本发明中参考。
虽然现有的常规S型凸轮鼓式制动器已成功地进行了商业化，但本技术专业人员一直在探求增加两次换衬之间衬片的允许磨损量，通常通过采用较厚的衬片来增加两次换衬之间衬片的允许磨损量，这种方法通常是令人满意的，但较厚的衬片需要更大的S凸轮升程。本技术专业人员还努力改进给操作人需要换衬的指示，减少凸轮倒转(翻转)的可能。相信本技术专业人员对凸轮倒转或翻转及其产生原因已非常熟悉，这里就不需要对这种现象进行详细解释。只是要注意，如果凸轮倒转或翻转，凸轮将旋转超过其预定的最大转动位置，这样就能使闸瓦径向内移，脱离与制动鼓的啮合，也就不再起到制动作用。
在上述的美国第4905800号专利中，S型凸轮在其端部工作面有一个很高的升程(低的机械增益)部分，在相当大的衬片磨损量消耗后，为了使闸瓦与制动鼓啮合，需要S型凸轮有足够的旋转量使上面提到的大升程低机械增益部分与凸轮随动件啮合，这样就使闸瓦径向外移，强制闸瓦与制动鼓啮合。
虽然在有关专利中通过改进S型凸轮，可以给操作人员指示(需要更大的力来转动S型凸轮)衬片已经磨损，但是任何这种增加“储备升程”的方法都会增加S型凸轮总成的总直径(最小安装直径)。本技术专业人员已经认识到，在一般的装置中，采用任何已知的现有工艺结构，闸瓦回位弹簧与制动鼓的内径间的空间量限制了增加储备升程的能力。
因此本发明的目的之一是提供一种改进的S型凸轮总成来扩张内闸瓦制动器，它可以在不增加凸轮总成的最小安装直径的条件下显著增加储备升程，或者以任何其它方式显著增加S型凸轮总成所需的空间。
本发明的另一个目的是提供一种改进的凸轮总成，它可以通过显著增加衬片允许磨损量的范围来显著改进翻转保护。
本发明还有一个目的是提供一种改进的凸轮总成，它能安装在离制动鼓旋转轴较远的地方，这样就增加了凸轮总成和闸瓦回位弹簧间的间隙。
根据本发明的一个方面，提供了一个用于扩张内闸瓦及类似装置的一个凸轮总成，它包括一对位于制动鼓内枢轴式安装的闸瓦，上述每个闸瓦带着一个与凸轮元件的工作表面强制啮合的凸轮随动件，该凸轮总成从完全脱开的位置沿第一方向转动时至少使上述的一个闸瓦相对于该制动鼓径向外移；该凸轮总成包括一个可绕转轴A转动的凸轮元件，该凸轮元件包括工作部分，该工作部分确定了上述的工作面，并进而确定了一直径为D1的公称升程圆，其特征在于：
(a)上述的工作部分包括一个相对其为动配合的凸轮滑动件；
(b)上述的凸轮滑边件确定了一个滑边表面，且有一个缩回位置，此位置的凸轮滑边表面沿径向位于上述的公称升程圆内；以及
(c)上述的凸轮滑边件有一个扩张位置，在此位置，凸轮滑边表面沿径向位于上述的公称升程圆之外，并与各自的凸轮随动件啮合。
根据本发明的另一个方面，提供了一个用于扩张内闸瓦及类似装置的一个S型凸轮总成，它包括一对位于制动鼓内枢轴式安装的闸瓦，上述每个闸瓦带着一个与凸轮元件的工作表面强制啮合的凸轮随动件，该S型凸轮总成沿第一转动方向从完全脱开位置转动时，强制上述闸瓦相对于制动鼓径向外移；该S型凸轮总成包括一个可绕转轴A转动的S型凸轮元件，该S型凸轮元件包括一对沿径向布置在转轴两侧的基本相同的工作部分，每一工作部分确定了上述的工作面，还确定了一个直径为D1的公称升程圆，其特征在于：
(a)每个工作部分包括一个相对于它为动配合的凸轮滑边件；
(b)每个凸轮滑动件确定了一个滑边表面，且有一个缩回位置，此位置的凸轮滑边表面被径向布置在上述的公称升程圆内；以及
(c)每个凸轮滑边件有一个伸出位置，在此位置，凸轮滑边表面沿径向位于上述的公称升程圆之外，并与其中的一个凸轮随动件啮合。
在本发明的S型凸轮总成中，S型凸轮的每一端设有一个滑边件，可绕一个销子枢转。滑边件的滑边表面在升程圆D2内分别与凸轮随动件啮合。位置相对的滑边件加大了S型凸轮的“有效”杠杆臂，因而一个给定尺寸的S型凸轮能够有效地绕一个实际上更大的范围“伸展”。其优点在于避免了通常所需为大的升程圆采用大的S型凸轮。其原理如图5所示，其中S型凸轮工作于较大的升程圆D2内，而非D1内。当然，依靠传统工作表面而非滑边件将限制S型凸轮在原来的升程圆D1内工作。
附图中：
图1是现有技术的S型凸轮的可扩张内闸瓦鼓式制动器的外侧平面图。
图2是与图1相似的局部放大图，但表示处在完全脱开状态的本发明改进型凸轮总成。
图3是沿图2中3-3线的剖面图。
图4与图2相似，而且比例相同，但本发明的S型凸轮总成处在部分啮合状态。
图5是与图4相似的视图，但比例要小一些，而且本发明的S型凸轮总成处在完全啮合状态。
只是为了参照方便在下面的说明中将用到某些术语，它们并不受限制。以后将用到的术语，比如：“右”和“左”，“顺时针”和“逆时针”将用来在图中表示相对于基准的方向。术语“向内”和“向外”分别表示相对于装置旋转轴向内或向外。术语：“制动器”用在这里意指各种摩擦接合装置，如制动器，离合器及类似装置。
作为背景知识，图1表示一种典型现有技术的可扩张闸瓦鼓式制动器总成。鼓式制动器总成包括一个通常可转动的鼓11，在图1中用横截面表示。鼓11确定了一个内鼓面13，为便于说明，在图2，4和5中只示出了内鼓面13。一个闸瓦枢轴销或连接销15固定在制动器支承架上(图中未示出)，有一对基本相同、相向布置且通常呈拱形的闸瓦17与连接销15为枢轴接合。每一个闸瓦17包括制动衬片支承或板19，一由合适的摩擦材料组成的制动衬片21和一或多个辐板元件23。
闸瓦限位弹簧25偏压闸瓦17相邻的下端使其与连接销15相接合，闸瓦回位弹簧27偏压瓦闸17，使其沿径向向内偏向通常位置，即图1中的完全脱开状态。
鼓式制动器总成包括S型凸轮元件29，正如本技术专业人员所熟知的，它可绕其旋转轴A转动。这一转动通常使闸瓦17绕连接销15产生沿径向向外的运动，从而使制动衬片21与鼓面13产生摩擦啮合。这一啮合以已知方式阻止车辆的运动。当S型凸轮元件29从图1所示的位置旋转时，它与一对基本相同的凸轮随动件31接合，它们是转动支承，靠近闸瓦17的上端，最好轴向布置在一对辐板元件23之间。正如本技术专业人员所熟知的，S型凸轮元件29顺时针(图1)转动将产生凸轮“升程”，即凸轮随动件31向远离凸轮元件29的轴线A的方向运动，与回位弹簧27产生的偏力相反。
S型凸轮元件29与凸轮轴(未图示)为非转动固定连接，或与其成为一体，凸轮轴随制动器促动机构(也未图示)的转动而转动。S型凸轮元件29的促动机构的一般结构和操作是本技术专业人员所熟知的，不是本发明的关键部分，在这里就不作进一步说明。应该清楚，在这里用的术语“脱开状态”所指的S型凸轮总成的位置，闸瓦17或者与鼓面13脱离啮合，或者与鼓面13啮合，但是没有施加足够的力来完成制动。相反，术语“啮合状态”指S型凸轮总成处在制动完成的位置。
现在主要参照图2，对本发明改进的S型凸轮总成(一般用33表示)进行详细说明。总成33包括一个S型凸轮元件35，它也可绕旋转轴A旋转。除了以下说明的之外，S型凸轮元件35与现有技术中的S型凸轮元件29基本相同。S型凸轮元件35由一对基本相同的工作部分37构成，它们布置在旋转轴A的两侧。每一个工作部分37决定了一个工作表面39。当S型凸轮元件35从图2所示的完全脱开状态顺时针旋转时，每个工作表面39与其靠近的凸轮随动件31啮合。在图2中，每个凸轮随动件31和邻近的凸轮元件35表面之间有一个很小的空隙，主要是为了更好的图示该部件，但在实际应用中是没有这样的空隙的。正如本技术专业人员所熟知的，每个工作表面39最好包括一螺旋渐开线部分，这样S型凸轮元件35的旋转将产生基本恒定的“上升速度”，即随S型凸轮元件35每度旋转运动，使凸轮随动件31的中心相对于转轴A进行线性运动。也正如本技术专业人员所熟知的，典型的S型凸轮元件有一个工作表面，其造型可以至少在S型凸轮元件最初的60度或100度的转角内使上升速度较低。
现在参照图3并结合图2来说明本发明的S型凸轮元件总成33与典型的现有技术的S形凸轮元件29之间的区别。S型凸轮元件35上每个部分37沿径向向内的部分可以具有与现有技术中的S型凸轮元件29相同的轴向尺寸(沿与图2中平面垂直的方向测量)。但是根据本发明，每个工作部分37在径向向外范围被切去了两轴向端面部分，只剩下中央的终端部分41。从图2可以看出，工作表面39是连续不中断的，但沿终端部分41的轴向尺寸变窄。
与每个终端部分41啮合的是通常为U型的凸轮滑边件43，每个凸轮滑边件43包括一对轴向隔开的支腿45，沿轴向布置在终端部分41的两侧，与终端部分41相隔较近。
在本实施例中(只是举例说明)，每个凸轮滑边件43通过销子47与终端部分41枢接，销子47压力装配到终端部分41的孔中，在每个支腿45的孔内为松配合，反之亦然。在本实施例中，虽然每个凸轮滑边件43被说明和叙述为相对其终端部分41转动，但应清楚，本发明并不局限于此。只是举例说明，凸轮滑边件可以相对于S型凸轮元件35径向收缩，但在该实施例中，有必要提供一种机构，当S型凸轮元件旋转到超出一个预定角度的位置时每个凸轮滑边件可沿径向向外延伸。
彼此隔开的支腿45在径向的外端合在一起，即实心部分49。实心部分49确定了一个滑边表面51。在本实施例中，每个凸轮滑边件43为转动约束，每个滑边表面51“面对”着特定的凸轮随动件31，当S型凸轮元件35从图2所示的完全脱开位置顺时针旋转时，滑边表面将被啮合。
仍主要参考图2，在切去工作部分37的每个轴向端面而形成了终端41的同时，在S型凸轮元件35的每个轴向端面形成了轴肩表面53。在本实施例中，每个轴肩表面53与一止动面55首尾相连，下面将说明其功能。
现主要参照图4，例示的是本发明的S型凸轮总成33处在部分啮合的情况，即S型凸轮元件35已从图2所示的完全脱开状态顺时针旋转了55度。本技术专业人员将都明白，图4所示的“部分啮合状态”在制动衬片21任何磨损之前，一般就可构成完全啮合状态。但是由于本发明的目的之一是在制动衬片明显磨损的情况下防止翻转，因而在图4和5的工作状态是根据制动衬片21已明显磨损的假定而说明的(虽然图4所示的制动衬片是完好的)，并假定磨损已沿径向延伸超越鼓面13(不存在的情况)，只是为了例示上面所提的问题。
在图4的部分啮合状态，S型凸轮元件35转到的位置，已使每个闸瓦17沿径向产生了明显的外移。但是在部分啮合的状态，每个凸轮滑边件43相对于各自的终端部分41仍处于收缩的位置，与图2相同。随S型凸轮元件35沿顺时针方向继续旋转，凸轮滑边件43的每个外端实心部分49开始沿轴向在支承每个凸轮随动件31的腹板元件23之间通过。
当S型凸轮元件35沿该方向继续转动时，凸轮滑边表面51与相邻的凸轮随动件31啮合。S型凸轮元件35继续转动将使凸轮滑边43绕销子47的轴沿逆时针方向转动。但是应注意到在图4的部分啮合状态，S型凸轮元件35转动一定角度之后，凸轮随动件31仍随工作面39的上升而升高。每个凸轮滑边件43的逆时针旋转只是使其向能完成预定功能的位置运动。
当S型凸轮元件35从图4所示的位置向图5所示的位置继续顺时针旋转时，有一个转折点，从此凸轮随动件31不再与工作表面39啮合，只与凸轮滑边表面51啮合。在每个凸轮随动件31开始只与凸轮滑边表面51啮合的时刻之后，“凸轮升程”或“上升速度”就只取决于凸轮滑边表面51的定向。再参考图4，每个凸轮滑边件43包括一个止动面57，当凸轮滑边件43处于图4所示的收缩位置时，它通常沿径向朝外。但当每个凸轮滑边件开始从缩回位置向伸出位置运动时(如图5所示)，凸轮滑边件43将最终绕销子47沿逆时针方向转动，直至凸轮滑边件的止动表面57与邻近的S型轮元件35制动表面55啮合为止(如图5所示)。
图5示出了本发明的一些主要优点，现在主要参照该图。当S型凸轮元件35旋转时，S型凸轮元件35的工作部分37的径向最外端确定了一个公称升程圆，公称升程圆意指在没有本发明的凸轮滑边件43时，仅由S型凸轮元件35确定的升程圆。如可以从图5中最清楚地看到的，公称升程圆的直径为D1。现有技术也设法增加凸轮升程，如前面美国第4905800号专利所述，一般只能增加千分之几英寸的凸轮升程，但当本发明的凸轮滑边件43达到图5所示的完全伸出位置时，实心部分49的径向外端部在S型凸轮元件35旋转时确定了一个最大的升程圆，该最大升程圆的直径为D2，通过直径D2与直径D1比较可以看出，本发明显著增加了S型凸轮总成33的总升程能力。根据本发明的目的之一，升程(储备升程)能力的增加是在凸轮总成33的“最小安装直径”没有任何增加的情况下实现的。再回去参考图4，可以看出，当凸轮滑边件在缩回位置时，每个凸轮滑边件都位于直径为D1的公称升程圆内。
再参照图5，很明显本发明实现了凸轮升程(储备升程)的增加，使本发明中的S型凸轮总成33可以比现有技术中的S型凸轮装置在更大的衬片磨损量下工作。
从理论上讲，本发明增加的附加衬片磨损量可直接用直径D2与直径D1之差的函数来确定。换句话讲，直径D2与D1之差的一部分可用作附加衬片磨损量，剩余部分用作防止翻转的较大安全余量。在任一情况下，本发明的利益都是显著的。
前面的说明已对本发明进行了详细的叙述，本技术专业人员在阅读领会该说明后，就会对本发明进行各种变动和改进。这些变动和改进应包括在本发明中，落在所附的权利要求范围内。

Claims (8)

1.用于扩张内闸瓦及类似装置的一个凸轮总成(33)，它包括一对位于制动鼓(11)内枢轴式安装的闸瓦(17)，上述每个闸瓦带着一个与凸轮元件的工作表面(39)强制啮合的凸轮随动件(31)，该凸轮总成(33)从完全脱开的位置沿第一方向转动时至少使上述的一个闸瓦(17)相对于该制动鼓(11)径向外移；该凸轮总成(33)包括一个可绕转轴A转动的凸轮元件(35)，该凸轮元件(35)包括工作部分(37)，该工作部分确定了上述的工作面(39)，并进而确定了一直径为D1的公称升程圆，其特征在于：
(a)上述的工作部分(37)包括一个相对其为动配合的凸轮滑动件(43)；
(b)上述的凸轮滑边件(43)确定了一个滑边表面(51)，且有一个缩回位置，此位置的凸轮滑边表面(51)沿径向位于上述的公称升程圆内；以及
(c)上述的凸轮滑边件(43)有一个扩张位置，在此位置，凸轮滑边表面(51)沿径向位于上述的公称升程圆之外，并与各自的凸轮随动件(31)啮合。
2.如权利要求1所述的凸轮总成(33)，其特征在于，该凸轮滑边件(43)包括一个径向向外的终端部分(49)，当凸轮滑边件在伸出位置时该终端部分(49)确定了一个直径为D2的最大升程圆，该直径D2明显比直径D1大。
3.如权利要求1所述的凸轮总成(33)，其特征在于，凸轮滑边件(43)枢轴式地安装在凸轮元件(35)上，可以从缩回位置转向伸出位置。
4.如权利要求1所述的凸轮总成(33)，其特征在于，工作表面(39)确定了一个螺旋渐开线部分，因此凸轮元件(35)的转动将使上述的凸轮随动件(31)产生基本恒定的上升速度。
5.用于扩张内闸瓦及类似装置的一个S型凸轮总成(33)，它包括一对位于制动鼓(11)内枢轴式安装的闸瓦(17)，上述每个闸瓦带着一个与凸轮元件的工作表面(39)强制啮合的凸轮随动件(31)，该S型凸轮总成(33)沿第一转动方向从完全脱开位置转动时，强制上述闸瓦(17)相对于制动鼓(11)径向外移；该S型凸轮总成(33)包括一个可绕转轴A转动的S型凸轮元件(35)，该S型凸轮元件(35)包括一对沿径向布置在转轴两侧的基本相同的工作部分(37)，每一工作部分确定了上述的工作面(39)，还确定了一个直径为D1的公称升程圆，其特征在于：
(a)每个工作部分(37)包括一个相对于它为动配合的凸轮滑边件(43)；
(b)每个凸轮滑动件(43)确定了一个滑边表面(51)，且有一个缩回位置，此位置的凸轮滑边表面(51)被径向布置在上述的公称升程圆内；以及
(c)每个凸轮滑边件(43)有一个伸出位置，在此位置，凸轮滑边表面(51)沿径向位于上述的公称升程圆之外，并与其中的一个凸轮随动件(31)啮合。
6.如权利要求5所述的S型凸轮总成(33)，其特征在于，上述的每个凸轮滑边件(43)包括一个径向向外的终端部分(49)，当该凸轮滑边件在伸出位置时该终端部分(49)确定了一个直径为D2的最大升程圆，该直径(D2)明显比直径(D1)大。
7.如权利要求5所述的S型凸轮总成(33)，其特征在于，上述每个凸轮滑边件(43)被枢轴式安装在该S型凸轮元件(35)上，可以从缩加位置转到伸出位置。
8.如权利要求5所述的S型凸轮总成(33)，其特征在于，上述的每个工作(39)包括一个螺旋渐开线部分，因此该S型凸轮元件(35)的转动将使上述的凸轮随动件(31)产生基本上恒定的上升速度。
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