CN106536960A - 制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特别是用于楔驱动鼓式制动器的制动系统，其包括制动蹄(1)和楔单元(6)；所述制动蹄(1)包括第一连接元件(2)，所述楔单元(6)包括以能够绕着旋转轴线(A)旋转的方式布置在所述楔单元(6)上的螺钉元件(62)；所述制动蹄(1)还包括将由所述楔单元(6)施加的制动力传递至所述制动蹄(1)的力传递部(4)；所述第一连接元件(2)包括用于防止所述螺钉元件(62)绕着所述旋转轴线(A)扭转的固定部(5)。

Description

制动系统
技术领域
本发明涉及制动系统，特别地，涉及一种用于商用车辆的楔驱动鼓式制动器。
背景技术
从现有技术中已知如何在制动系统(例如用于商用车辆的楔驱动鼓式制动器)中组织再调节装置，所述再调节装置会补偿制动器的制动衬片上的磨损，由此即使是在磨损增加的情况下也能够实现尽可能均匀的制动特性。在该再调节装置上设有例如螺钉元件，该螺钉元件与相应的螺纹啮合并且通过相对于螺纹的旋转来补偿楔驱动鼓式制动器的制动蹄上的制动衬片的任何磨损。在该过程中，螺钉元件通过其与螺纹的啮合而行进基本上对应于制动衬片的厚度减小的再调节路径。因此，现有技术中已知的用于防止再调节装置的螺钉元件扭转的技术方案被证明是不利的，这是因为会对它们产生不希望的滑动摩擦，而这会导致所涉及部件的磨损并且还可能导致楔驱动鼓式制动器的力传递元件倾斜。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种制动系统，其能够将再调节装置的功能与在低磨损和组件的最小可能重量的情况下的制动力的最佳力传递结合。
通过根据权利要求1的制动系统来解决该问题。在从属权利要求中将显现本发明的其它优点和特征。
根据本发明，优选设计为楔驱动鼓式制动器的制动系统包括制动蹄和楔单元，其中，所述制动蹄包括第一连接元件，所述楔单元包括螺钉元件，所述螺钉元件能够在所述楔单元上绕着旋转轴线转动；所述制动蹄包括力传递部，所述力传递部将由所述楔单元施加的制动力传递到所述制动蹄；并且所述第一连接元件包括固定部，所述固定部确保所述螺钉元件不会绕着所述旋转轴线扭转。有利地，制动系统包括两个制动蹄，其分别布置在楔单元的两侧并且通过楔单元施加的作用力而彼此分离，从而使它们与制动鼓的内侧啮合。为了说明根据本发明的制动系统，在下文中将对制动蹄和楔单元之间的相互作用进行详尽说明。楔单元包括螺钉元件，所述螺钉元件优选为再调节装置的一部分。特别优选地，螺钉元件为螺栓形元件，其被安装成使得其能够在再调节装置上旋转，并且其具有与再调节装置的另一元件啮合的外螺纹，其中，与螺钉元件相对应的元件的旋转会导致螺钉元件沿着旋转轴线移动。楔单元不能防止螺钉元件绕着旋转轴线扭转。因此，在本发明的背景下，制动蹄设置有带有固定部的第一连接元件，第一连接元件的固定部确保螺钉元件不会绕着旋转轴线扭转。优选地，制动蹄包括第一连接元件和第二连接元件，其中，固定部设置在至少一个连接元件上，优选地设置在第一连接元件上。例如，固定部是连接元件的腹板区域，该区域适于与楔单元的螺钉元件接合，使得确保螺钉元件不会绕着旋转轴线扭转。优选地，在固定部和螺钉元件之间提供形状配合接合。优选地，螺钉元件为螺栓形或具有螺纹的(中空)圆柱形体，并且特别优选地，螺钉元件为楔驱动鼓式制动器的楔单元的再调节装置的一部分。优选地，第一连接元件是片状的弯曲部件，该部件特别地用作其上附接有制动蹄的制动衬片的另一弯曲片状元件的托架。因此，在本发明的背景下，第一连接元件有利地起到支撑其上附接有或能够附接制动衬片的所谓衬片板(lining sheet)的作用以及防止楔单元的螺钉元件绕着旋转轴线扭转的作用。有利地，旋转轴线是楔单元的优选为活塞形的部件或元件沿其移动的轴线，这样的移动将制动蹄压至制动鼓的内侧。因此，有利地，旋转轴线还是这样的轴线：力沿着该轴线从楔单元传递至制动蹄。螺钉元件有利地布置在具有螺纹的配合部件上，使得螺钉元件的扭转同时会导致螺钉元件沿着旋转轴线位移。另一方面，在防止螺钉元件绕着旋转轴线扭转的情况下，螺钉元件的配合部件(例如调节螺母)的扭转会导致螺钉元件沿着旋转轴线位移。在本发明的背景下，螺钉元件被设置成在固定部接合时确保螺钉元件不会绕着旋转轴线扭转，即，螺钉元件基本上不会绕旋转轴线转动，以此特别地节省部件并实现制动系统的简单且稳健的设计。在本发明的背景下，第一连接元件的固定部被设置为起到这种防扭转作用，因此不需要例如开口销等额外的固定元件。另外，制动蹄包括力传递部，该力传递部将楔单元施加的制动力传递到制动蹄，并且有利地将制动蹄压在制动鼓的内侧。因此，在本发明的背景下，防止螺钉元件扭转的功能和在楔单元和制动蹄之间进行力传递的功能是分离的。由于防止扭转功能和力传递功能是分离的，因此，能够特别地防止所涉及部件(例如第一连接元件、螺钉元件和力传递部)的楔形变(wedging)。同时，力传递部针对纯力传递而被优化，即，绕着旋转轴线作用的力不会被力传递部被传递，使得力传递部仅传递在楔单元和制动蹄之间作用的法向力。以这种方式，由于在楔单元和制动蹄的各参与表面之间几乎不发生(优选地，不发生)不期望的滑动摩擦，因此能够显著减少制动系统的磨损，特别是显著减少楔单元、螺钉元件和制动蹄之间的力传递区域的磨损。
特别优选地，固定部不参与制动力的传递。因此，在该特别优选的实施例中，楔单元和制动蹄之间的制动力仅通过力传递部被传递，而第一连接元件的固定部不参与制动力的传递。以这种方式，能够优化固定部，特别是优化固定部的用于防止扭转(即，用于施加防止螺钉元件绕旋转轴线扭转的扭矩或周向力)的几何形状，同时使固定部基本上不经受任何其它的力。以这种方式，特别地，能够减小或甚至避免固定部的滑动摩擦以及固定部相对于楔单元的螺钉元件偏斜的风险。同时，有利地，针对法向力的传递优化了制动蹄上的力传递部，使得只有制动力被传递，而制动蹄的力传递部不承担防止螺钉元件扭转的任务。
有利地，固定部与螺钉元件的接合部接合，其中，接合部具有横向于旋转轴线的直线延伸。优选地，螺钉元件的接合部是螺钉元件的外表面，其至少在横向于旋转轴线的一个方向上是直线的或水平的。换言之，这意味着螺钉元件具有这样的外表面：该外表面被设计成或适于作为与第一连接元件的固定部优选地形状匹配接合的接合部，其中该外表面至少在一个方向上直线延伸或水平延伸。特别地，为了能够吸收制动蹄相对于楔单元的轻微摆动，在螺钉元件的接合部上可以优选地沿着横向于该直线延伸方向延伸的方向设置轻微的弯曲。当在制动器的操作期间制动蹄被压在制动鼓的内侧并且制动鼓变宽并因而呈现出略微锥形形状时，会发生制动蹄的这样的轻微摆动。以这种方式，制动蹄进而会出现轻微的倾斜。在本发明的背景下，制动蹄的摆动运动被设置为在距制动蹄的枢转平面1度至7度的范围内，优选地，在距制动蹄的枢转平面2度至5度的范围内，并且能够容易地通过适当设计的螺钉元件的接合部而被吸收。优选地，制动蹄的枢转平面制动蹄是这样的平面：制动蹄沿着该平面被楔单元移动并压向制动鼓。接合部的吸收制动蹄的轻微摆动的设计同时防止了由固定部导致的接合部的偏斜。
在另一个优选实施例中，固定部和/或接合部具有实质地平坦表面。平坦表面在本文中是指基本上完全位于一个平面中或者与一个平面一致或平行的表面。基本上，平面意味着制造公差以及甚至轻微的材料变形可能在制动系统的使用期间导致平面几何形状的偏差，尽管这些在本发明的背景下是允许的。特别优选地，固定部具有基本平坦表面，而螺钉元件上的接合部优选地具有沿着一个方向的直线延伸以及在横向于该方向的各方向上的轻微弯曲，以便有利地补偿如上所述的制动蹄的摆动运动或制动蹄的倾斜运动。在另一特别优选实施例中，固定部和接合部均设置有平坦表面，其中，固定部和接合部的平坦表面能够实现特别良好的形状配合，并因此确保了特别牢固和可靠地防止螺钉元件扭转。换言之，平坦表面被认为是基本不弯曲的表面。
有利地，力传递部能够抵靠在螺钉元件的支撑表面上，其中，支撑表面和/或力传递部基本上横向于旋转轴线延伸。在此情况下，基本上横向于旋转轴线意味着：当制动蹄在制动过程中枢转时，当然会发生力传递部相对于旋转轴线的轻微倾斜。在本发明的背景下，在这种情况下出现的倾斜角同样应当落入“横向于旋转轴线”的范围内。螺钉元件的支撑表面优选地垂直于旋转轴线延伸，而力传递部具有同样基本上垂直于旋转轴线定向的表面，尽管在制动过程期中该表面会从垂直于旋转轴线的状态相对于旋转轴线略微枢转。垂直定向的支撑表面和力传递部的相应配合表面的独特优点在于可基本上平行于旋转轴线发生力传递。有利地，很少或不会出现横向于旋转轴线作用的力分量。有利地，将很少或不会存在横向于相应的力传递表面作用的滑动摩擦或推力，并且能够显着减少制动系统的磨损。因此，力传递部和螺杆栓元件上的相应支撑表面不仅与螺钉元件的防扭转无关，而且还被设计为使得在力传递部和支撑表面上的各个对应的力传递表面尽可能仅出现法向力，从而能够显着减少由于摩擦或表面磨耗而导致的磨损。
优选地，力传递部包括以可旋转的方式安装在制动蹄上并且沿着螺钉元件滚动的滚动元件。特别优选地，滚动元件抵靠在螺钉元件的支撑表面上滚动。优选地，滚动元件被可旋转地保持或支撑在制动蹄的力传递部的区域中，并且将由楔单元施加的力传递至制动蹄。特别优选地，滚动元件具有圆柱形或略微凸起或桶形的外部几何形状，并且特别地，滚动元件的柱体或旋转轴线被定向为横向于或优选地垂直于螺钉元件的旋转轴线。滚动元件确保由楔单元传递的制动力和特别优选地由螺钉元件传递的制动力会垂直地作用在滚动元件上，同时滚动元件会平衡制动过程中制动蹄的枢转运动，并且当产生滚动摩擦时仅将制动力传递至制动蹄。特别优选地，滚动元件被支撑在在制动蹄上的作为力传递几何形状的板件上，而在滚动元件的旋转安装区域中，很少或不会吸收制动力，有利地仅吸收1-10％的制动力。以这种方式，能够减小滚动元件在其旋转安装区域中与制动蹄或者与第一连接元件和第二连接元件的摩擦。有利地，制动蹄的所述板件具有略微弯曲的形状，使得即使在制动蹄枢转时，也始终能够分别确保从楔单元到滚动元件以及从滚动元件到制动蹄的所述板件的直线的且垂直的力传递。特别优选地，滚动元件仅将平行于旋转轴线作用的力从螺钉元件传递到制动蹄。换言之，这特别意味着，滚动元件不会在楔单元和制动蹄之间吸收或传递任何扭矩。因此，滚动元件有利地不进行任何防扭转操作，而是仅用来在楔单元与制动蹄之间传递线性力，特别优选地，仅用来从螺钉元件向制动蹄传递线性力。以这种方式，能够有利地减少滚动元件的表面磨损并且能够有利地降低在制动系统的使用期间滚动元件卡在螺钉元件上的危险性。
进一步优选地，滚动元件在其背离螺钉元件的一侧支撑在板件上，其中，板件将由滚动元件传递的制动力传递到制动蹄。在制动蹄的相应的配合几何结构上的滚动元件旋转引导件优选地被设计为细长孔，而在楔单元和制动蹄之间的力传递期间，优选地，这些细长孔不吸收制动力或者仅吸收可忽略不计的制动力部分。有利地，所述板件完全吸收由滚动元件传递的制动力。以这种方式，如上所述，在滚动元件的旋转轴承的安装区域中能够减小摩擦和磨损。
特别优选地，制动系统包括第二连接元件，其中，第一连接元件和第二连接元件分别具有固定部，并且第一连接元件的固定部和第二连接元件的固定部优选地被定向为相对于位于第一连接元件和第二连接元件之间的平面平面对称。在本发明的背景下，该优选实施例构成了制动系统的特别简单设计，其中，固定部以简单的方式被设置在制动蹄的两个连接元件中的每一者上，这两个固定部在它们的中央具有相应的螺钉元件(螺钉元件具有至少两个相应的接合部)接合几何形状，并且这两个固定部通过形状配合而防止扭转。特别优选地，螺钉元件在其外表面上具有六边形表面形状，其中，第一连接元件上的固定部和第二连接元件上的固定部与螺钉元件上的接合部的两个对置的表面分别接合。固定部有利地至少在一个方向上具有平面或直面，这会防止螺钉元件绕旋转轴线扭转。以这种方式，仅通过对制动系统的制动蹄稍微进行修改，能够提供针对楔单元的再调节装置的螺钉元件的防扭转功能，这一方面具有低的磨损，另一方面还可提供有利地设计的制动蹄。在本发明的背景下，具有第一连接元件和第二连接元件(优选地平行于第一连接元件布置)的优选的制动蹄具有良好的扭转刚度(这是由低重量和非常高的表面惯性矩导致的)，这防止了弯曲和扭转。因此，即使对于商用车辆中常见的大制动力，所述制动蹄也具有良好的形状稳定性。
在特别优选的实施例中，在固定部和接合部之间设置有重叠区域，其具有平行于旋转轴线测量的重叠长度，其中，重叠长度为0.5cm至8cm，优选为0.8cm至4cm，特别优选为1cm至1.5cm左右。在本文中提出的重叠长度的范围(从0.5cm到8.0cm)代表在本发明的背景下发现的优选折衷方案，这在一方面具有防止螺钉元件的防扭转部件滑动的充分的安全性，并且同时由于避免了固定部和接合部之间的重叠区域的尺寸过大而使制动系统保持为低重量。已经证明重叠长度的下限0.5cm是良好的极限值，具有该极限值能够足够安全地在高比例应用范围内确保防止扭转。
优选地，重叠长度与驱动单元的螺钉元件的最大位移路径的比率为0.2至1.2，优选为0.5至1，特别优选为约0.6至0.75。在本发明的背景下，螺钉元件的最大位移路径优选是由驱动单元的再调节和螺钉元件的操作路径产生的路径总和。螺钉元件的操作路径是螺钉元件优选地沿着旋转轴线从制动过程开始直到达到最大制动力时所行进的路径。螺钉元件的最大位移路径会产生制动蹄的一定的枢转，因此还会使制动蹄的固定部相对于螺钉元件上的接合部倾斜。为了即使在固定部相对于接合部的最大倾斜处仍具有足够的重叠长度并且因此确保充分地防止螺钉元件扭转，优选地，所述重叠长度与最大位移路径的最小比率为0.2。同时，为了节省重量，应当避免尺寸过大，并且优选地，所述重叠长度与所述最大位移路径的比率不应超过值1.2。对于中等重量级别的商用车辆及其拖车来说，0.5至1的优选比率范围是兼顾安全性和低重量的良好折衷方案。对于也特别适合在未铺装的道路上行驶的重载商用车辆来说，0.6至0.75的特别优选的比率范围是能够兼顾安全性和轻重量结构的特优折衷方案。
附图说明
本发明的其它优点和特征将从下面结合附图对根据本发明的制动系统的选定实施例的说明中显现出来。当然，仅在一个附图中示出的单独的特征也能够应用于其它附图的实施例中，只要其没有因技术情况而被明确排除或阻止。
图1是根据本发明的制动系统的优选实施例的示意图。
图2a)是根据本发明的螺钉元件的优选实施例的俯视图。
图2b)是图2a示出的螺钉元件的侧视图。
图3示出了根据本发明的制动系统的优选实施例。
图4是图3示出的详细视图的放大图。
图5a)至图5c)是根据本发明的制动系统的另一优选实施例的局部截面图。
图6是根据本发明的制动系统的其他优选实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了具有第一连接元件2和第二连接元件3的制动蹄1，其中，第一连接元件2和第二连接元件3具有固定部5，该固定部被设计用来防止楔单元6的螺钉元件62的扭转。制动蹄1的固定部5优选通过形状配合与螺钉元件62上的相应地设计和布置的接合部64接合。每次接合，固定部5与接合部64均形成具有重叠长度L的重叠部7。优选地，楔单元6经由螺钉元件62沿着制动蹄1的旋转轴线A传递制动力(在图示的实施例中优选地指向左侧)。为此，螺钉元件62有利地具有力传递表面66，该力传递表面能够与制动蹄的相应力传递部4接合。有利地，力传递部4和力传递表面66基本上垂直于旋转轴线A地定向。
图2a示出了在根据本发明的螺钉元件62的优选实施例上沿旋转轴线A的俯视图。这具有两个相对于彼此成平面对称的接合部64。此外，螺钉元件62在螺钉元件62的朝向观察者的端面处具有支撑表面66。图2b用侧视图示出了图2a示出的螺钉元件62的实施例。这里，示出了接合部64优选地延伸为平面或平坦的形状。因此，换言之，接合部64在圆柱形或螺钉形的螺钉元件62上构成局部平坦化。可选地，优选地，螺钉元件62具有形成为六边形(特别是外六角形)的外部几何形状，其中，在螺钉元件62的不同安装位置处能够与固定部5接合。
图3示出了制动系统的优选实施例，在图示中，楔单元可以与布置在其右侧和左侧的两个制动蹄1啮合。在图左侧示出的制动蹄1被图示为处于其最大磨损状态，而右侧的制动蹄1则配备有新的制动衬片，因此其比左侧示出的制动蹄1更靠近楔单元6。在楔单元6的螺钉元件62的接合部64与转向观察者的第一连接元件2之间设置有重叠区域7(参见图4)，在该区域中，第一连接元件2的固定部5与螺钉元件62形状配合地接合。以这种方式，可防止螺钉元件62绕着旋转轴线A扭转。此外，优选地示出了楔单元6被固定到制动器托架并且优选地被形成为与制动器托架一体化，并且楔单元6通过制动器托架被固定至商用车辆的车轴。
图4示出了图3的实施例的详细视图。特别地，示出了制动蹄1和楔单元6之间的接合区域，在该区域中，楔单元6的螺钉元件62将驱动力传递至制动蹄1的力传递部4。螺钉元件62具有接合部64，第一连接元件2和/或第二连接元件3的固定部5与该接合部接合以防止螺钉元件62绕着旋转轴线A扭转。在制动蹄1的力传递部4中，优选地布置有滚动元件42，该滚动元件将楔单元6沿着旋转轴线A施加的力传递至制动蹄1，优选地传递到第一连接元件2和第二连接元件3。为此，优选地，滚动元件42以滚动方式支撑在螺钉元件62的支撑表面66上，滚动元件42抵靠着支撑表面66的优选的滚动运动比在其它情况下产生的滑动摩擦造成更小的摩擦和磨损。
图5a)至图5c)示出了滚动元件42的优选实施例。图5a)中的滚动元件42大致呈桶形，图5b)中的滚动元件为圆柱形，而图5c)中的滚动元件为大致球形。在所有四个图示中，滚动元件与螺钉元件62的支撑表面66接合。同时，第一连接元件2和第二连接元件3会防止螺钉元件62绕着朝向观察者的旋转轴线A扭转。
图6示出了根据本发明的制动系统的其它优选实施例的示意图，其中，在制动蹄1的力传递部4处设置有板44，滚动元件42支撑在该板上。在滚动元件的与板44相反的侧上，滚动元件优选地受到驱动单元6的力。在制动蹄1的后续的移位和枢转过程中，滚动元件42抵靠着板44和支撑表面66滚动，并且优选地不发生滑动摩擦而仅发生滚动摩擦。为了使滚动元件42能够相对于制动蹄1位移，将滚动元件42安装在被形成为第一连接元件2和/或第二连接元件3上的细长孔的凹部中。优选地，滚动元件42在细长孔中被松散地引导，使得基本上仅经由支撑表面66和板44进行从驱动单元6到制动蹄1的力传递。
附图标记列表
1 制动蹄
2 第一连接元件
3 第二连接元件
4 力传递部
42 滚动元件
44 板
5 固定部
6 驱动单元
62 螺钉元件
64 接合部
66 支撑表面
7 重叠区域
L 重叠长度
A 旋转轴线

Claims (10)

1.一种特别是用于楔驱动鼓式制动器的制动系统，所述制动系统包括制动蹄(1)和楔单元(6)，其中，
所述制动蹄(1)包括第一连接元件(2)，
所述楔单元(6)包括被布置成能够在所述楔单元(6)上绕着旋转轴线(A)转动的螺钉元件(62)，
所述制动蹄(1)包括力传递部(4)，所述力传递部将由所述楔单元(6)施加的制动力传递至所述制动蹄(1)，
其中，所述第一连接元件(2)包括固定部(5)，所述固定部确保所述螺钉元件(62)不会绕所述旋转轴线(A)扭转。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述固定部(5)不参与传递制动力。
3.根据前述权利要求任一项所述的制动系统，其中，所述固定部(5)与所述螺钉元件(62)上的接合部(64)接合，并且所述接合部(64)具有横向于所述旋转轴线(A)的直线延伸。
4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述固定部(5)和/或所述接合部(64)具有实质地平坦表面。
5.根据前述权利要求任一项所述的制动系统，其中，所述力传递部(4)能够抵靠于所述螺钉元件(62)的支撑表面(66)，并且所述支撑表面(66)和/或所述力传递部(4)基本上横向于所述旋转轴线(A)延伸。
6.根据前述权利要求任一项所述的制动系统，其中，所述力传递部(4)包括滚动元件(42)，所述滚动元件以可旋转的方式安装在所述制动蹄(1)上并且沿着所述螺钉元件(62)滚动。
7.根据权利要求6所述的制动系统，其中，所述滚动元件(42)从所述螺钉元件(62)向所述制动蹄(1)仅传递平行于所述旋转轴线(A)用作的力。
8.根据权利要求6或7所述的制动系统，其中，所述滚动元件(42)在其背离所述螺钉元件(62)的一侧支撑在板(44)上，并且所述板(44)将由所述滚动元件(42)传递来的制动力传递至所述制动蹄(1)。
9.根据前述权利要求任一项所述的制动系统，其包括第二连接元件(3)，其中，所述第一连接元件(2)和所述第二连接元件(3)分别具有固定部(5)，并且所述第一连接元件和所述第二连接元件的所述固定部(5)优选地被构造定向为相对于位于所述第一连接元件和所述第二连接元件(2，3)之间的平面平面对称。
10.根据前述权利要求任一项所述的制动系统，其中，在所述固定部(5)与所述接合部(64)之间设置有重叠区域(7)，所述重叠区域具有平行于所述旋转轴线(A)测量的重叠长度(L)，并且所述重叠长度为0.5cm至8cm，优选为0.8cm至4cm，特别优选为大约1cm至1.5cm。
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