CN107002783A - 用于行车制动和停车制动的制动盘浮动卡钳 - Google Patents

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Abstract

一种用于盘式制动器的浮动卡钳(2)，包括：第一半卡钳(10)，其容纳反作用活塞(50)；第二半卡钳(12)，其容纳作用活塞(90)；以及锁定装置，该锁定装置用于将作用活塞(90)锁定在预设的停车位置中。当施加在反作用活塞(50)上的制动作用超过与所述停车位置相对应的预设停车作用阈值时，该反作用活塞弹性屈服，在停车位置中锁定装置锁定作用活塞(90)。

Description

用于行车制动和停车制动的制动盘浮动卡钳
本发明涉及用于运载工具的轮的行车制动(service braking，工作制动)和停车制动(parking barking)的盘式制动器的浮动卡钳，上述运载工具例如是汽车、机动运载工具或者航空运载工具，诸如直升机。
通常，浮动卡钳由于其减小的总体尺寸(由于它仅在盘的一侧上提供压力室)以及其高刚度(其确保紧急制动作用)而特别受赏识。
此外，即使在用户释放对踏板或杠杆的动作之后，有时也需要提供允许停车制动的浮动卡钳，即，用于在盘上无限期地维持夹持配置。
本发明的目的是提供用于盘式制动器的浮动卡钳，该浮动卡钳在保持紧凑性和刚性的特性的同时，提供了以高可靠性停车制动的可能性。
该目的通过根据权利要求1限定的用于盘式制动器的浮动卡钳来实现。从属权利要求描述变型实施方式。
从根据附图通过非限制性实例给出的以下说明书中，将公开根据本发明的浮动卡钳的特征和优点，其中：
-图1示出根据内侧视图(即，面向轮的侧面)的根据本发明的用于盘式制动器的包括卡钳的卡钳组；
-图2示出根据外侧视图的图1的卡钳组；
-图3示出图1的卡钳组的内部半卡钳，部分为分离部件；
-图4是根据本发明的处于行车制动配置中的卡钳的截面图；
-图5是图4的卡钳处于初始停车制动配置中的截面图；
-图6是图4的卡钳处于最终停车制动配置中的截面图；
-图7示出根据外侧视图的根据本发明的包括卡钳的卡钳组，部分为分离部件。
参考附图，标号1总体表示用于盘式制动器的卡钳组，该卡钳组旨在与运载工具的制动盘协作，以盘轴线Z作为旋转轴线。
卡钳组1包括卡钳2，该卡钳沿着与盘轴线Z垂直的滑动轴线X以滑动方式机械连接至运载工具的轮的短轴(stub axle)。
例如，卡钳组1包括托架4，该托架具有需要插入在短轴上的、设置有滑动轴线X的孔6。
卡钳2包括布置在轮侧上的具体地在图1中可见的第一半卡钳或内部半卡钳10以及具体地在图2中可见的第二半卡钳或外部半卡钳12，该第一半卡钳或内部半卡钳和第二半卡钳或外部半卡钳分别布置在盘的一侧和另一侧上并且接合在一起。
例如，卡钳2包括将内部半卡钳10刚性连接至外部半卡钳12的多个第一连接螺丝14。
优选地，此外，托架4具有相对于内部半卡钳10的外部形状的至少一部分反向成形的切口16，并且该托架刚性连接至布置在外部半卡钳12的侧面上的一对叉脚(prong)18，该对叉脚中的一个放置在滑动轴线X的上游并且另一个在下游(相对于盘的旋转方向)。
托架4例如通过第二连接螺丝20连接至该对叉脚18。
最后，叉脚18例如通过第三连接螺丝22刚性连接至外部半卡钳12，优选地，该对叉脚中的一个放置在滑动轴线X的上游并且另一个在下游。
内部半卡钳10包括承载从一侧面向盘的第一摩擦材料32的第一垫片30或内部垫片，而外部半卡钳12包括承载从另一侧面向盘的第二摩擦材料36的第二垫片34或外部垫片；换言之，两个垫片30、34跨着盘布置。
内部半卡钳10也包括第一主体40或内部主体，该第一主体或内部主体例如通过铸造而例如制成一体件并且支撑内部垫片30。内部主体40具有至少一个内部反作用隔间42。
此外，内部半卡钳10包括：至少一个反作用活塞50，该反作用活塞沿着平行于盘轴线Z的反作用轴线W可平移并且可启动以便在所述内部垫片30上产生反作用行为；以及至少一个弹性反作用元件60，例如螺旋弹簧或一组杯形弹簧，适于在朝向盘的制动表面的推力下，在所述内部垫片30上永久操作。
例如，反作用活塞50至少部分容纳在所述反作用隔间42中的内部主体40中，并且经受也容纳在反作用隔间42中的弹性反作用元件60的作用。
根据优选实施方式，反作用活塞50包括：头部52，该头部设置有适于与内部垫片30接触以推动该内部垫片的头部表面52a；以及主干部54，容纳在反作用隔间42中并且沿着所述反作用轴线W从头部52突出。
优选地，弹性元件60插入在主干部54上，同时所述主干部54的远离头部52的端部穿过邻接半卡钳10的内部主体40的表面的底部56；螺纹帽58与主干部54的远端部可接合，这样使得弹性元件60以可调整方式压缩封闭在头部52与隔间内部的固定止动件之间，上述固定止动件例如是所述隔间42的底部。
换言之，在静止(rest，保持)配置中，弹性反作用元件60被预加应力，这样使得进一步压缩变形是无效的，直至由于反作用活塞50对所述弹性元件60的作用超过预设停车阈值作用。
又换言之，当施加在反作用活塞50上的制动作用超过预设停车阈值作用时，该反作用活塞可弹性屈服。
同时，外部半卡钳12包括第二主体70或外部主体，该第二主体或外部主体例如通过铸造而例如制成一体件并且支撑外部垫片34。
外部主体70具有至少一个压力室72，该压力室可操作地与液压回路连接以用于向所述压力室72提供加压油。
此外，内部半卡钳12包括：至少一个作用活塞90，该作用活塞沿着平行于盘轴线Z的作用轴线W可平移并且可液压地启动以便在与盘的制动表面接合的所述外部垫片34上产生制动作用，并且还引起使得内部垫片30与盘的内部制动表面接合的反作用。
根据优选实施方式，卡钳2包括垫片的摩擦材料的磨损恢复设备(recoverydevice，补偿设备)92。
例如，所述恢复设备92包括刚性连接至作用活塞90的夹持元件94，该夹持元件包括：柄96，具有沿着作用方向K的延伸部分；以及恢复衬套98，该恢复衬套拧在柄96上。
此外，恢复设备92包括恢复弹簧100，该恢复弹簧至少部分布置在压力室72中并且适于远离作用活塞90在恢复衬套98上永久操作。
例如，恢复设备92包括杯102，该杯插在柄96上并且邻接外部主体70的固定壁，并且恢复衬套98包括支撑突起104，这样使得恢复弹簧100被压缩在杯102的底部与支撑突起104之间。
在卡钳2的正常操作中，在初始静止配置中，压力室72包含未处于压力下的油，并且外部垫片34的摩擦材料36接触盘的外部制动表面，而不产生任意制动作用。
在所述静止配置中，弹性反作用元件60被预加应力，这样使得进一步压缩变形是无效的，直至由于反作用活塞50对所述弹性元件60的作用超过预设停车阈值作用。
此外，由于未施加制动作用，所以即使内部垫片30的摩擦材料32接触盘的内部制动表面，也不产生任意制动作用。
在行车制动过程中，用户按压踏板或启动制动杠杆，使得加压油进入压力室72，这样使得作用活塞90推动与盘的外制动带接触的外部垫片34；通过反作用，内部垫片30相似地移动并接触盘的内制动带，因此实现行车制动。
在行车制动过程中，反作用活塞上的制动作用小于停车作用阈值，为此内部垫片30被基本刚性支撑。
为了执行停车制动，行车制动踏板必须与停车制动杠杆或进一步停车制动踏板(如在例如直升机上的应用的情况下)一起启动，以便显著增加压力室72中的油压，因此增加反作用活塞上的制动作用，该制动作用超过所述停车作用阈值。此外，必须例如以电动方式激活停车制动装置。
因此，当超过停车作用阈值时，弹性反作用元件60经历进一步压缩，其与到达停车位置的作用活塞90的前进相对应。
卡钳2也包括锁定装置，该锁定装置可操作地连接至所述停车制动启动装置、适于将作用活塞90锁定在所述停车位置中，以便即使行车制动装置去激活时，也将该作用活塞保持在所述停车位置中。
例如，所述锁定装置包括电动停车马达110和锁定元件112，该锁定元件可操作地连接至电动停车马达110，以便从不干涉作用活塞90的非工作位置移动至结构上干涉作用活塞90的工作位置，而将该作用活塞锁定在停车位置中。
例如，锁定元件112是沿着接合方向J为细长形状的、沿着所述接合方向J可平移的元件，该接合方向例如正交于作用方向K。
锁定元件112成形为：具有沿着所述接合方向J的至少一个脱离部分114以及相对于前者径向突出的至少一个接合部分116，这样使得通过使锁定元件从脱离位置平移至接合位置，接合部分116在结构上干涉活塞90，而将该活塞锁定在停车位置中。
例如，所述脱离部分114和所述接合部分116通过至少一个斜面118实现，该斜面赋予锁定元件一个楔形形状，例如，截面为楔形形状。
在实施方式变型中，电动停车马达是旋转类型并且连接至通过蜗杆机架系统而可平移的锁定元件；在又一实施方式变型中，电动停车马达是旋转类型并且连接至具有包括接合部分和脱离部分的凸轮轮廓的锁定元件。
优选地，电动停车马达110和锁定元件112容纳在辅助隔间116中，该辅助隔间具有沿着所述接合方向J的延伸部分。
锁定装置通过启动而可逆；换言之，通过命令电动停车马达110，锁定元件112与作用活塞90可脱离，这样使得在不存在行车制动作用时，所述作用活塞90和所述反作用活塞50释放盘。
根据优选实施方式，所述锁定装置与恢复设备92的恢复衬套98协作。
具体地，为了恢复垫片的摩擦材料的磨损，从柄96旋松恢复衬套98允许恢复衬套98从压力室72出来更多，从而允许与锁定元件112正确接合。
此外，卡钳2包括初级检测装置，该初级检测装置适于指示作用活塞90存在于停车位置中或者外部垫片34存在于与作用活塞90的停车位置相对应的位置中。
例如，所述初级检测装置包括微开关，该微开关由外部主体70支撑并且检测外部垫片34存在于与作用活塞90的停车位置相对应的位置中。
此外，卡钳2包括次级检测装置，该次级检测装置适于指示锁定装置在工作配置中的布置，例如，锁定元件112存在于工作位置中。
例如，所述次级检测装置包括微开关，该微开关靠近所述锁定元件112的端部布置在外部主体70的辅助隔间116的内部、适于指示锁定元件112或者其一部分存在于工作位置中。
此外，卡钳2包括辅助检测装置，该辅助检测装置适于指示锁定装置在非工作配置中的布置，例如，锁定元件112存在于非工作位置中。
例如，所述辅助检测装置包括微开关，该微开关靠近所述锁定元件112的端部布置在外部主体70的辅助隔间116的内部、适于指示锁定元件112或者其一部分存在于非工作位置中。
所述停车制动启动装置、所述锁定装置、所述初级检测装置和/或所述次级检测装置和/或所述辅助检测装置可操作地连接至制动系统的能够处理接收到的信号的控制单元。
具体地，在存在来自停车制动启动装置的启动信号以及来自初级检测装置的存在信号时，控制单元通过启动电动停车马达110以使得锁定元件112处于接合位置中来命令锁定装置，以便将作用活塞90锁定在停车位置中。此外，在存在来自次级检测装置的存在信号时，控制单元例如在显示器上向操作者发出停车制动的成功启动的信号。
类似地，在存在来自停车制动启动装置的去启动信号时，控制单元通过启动电动停车马达110以便使得锁定元件112处于脱离位置中来命令锁定装置，以便从停车位置释放作用活塞90。此外，在存在来自辅助检测装置的存在信号时，控制单元例如在显示器上向操作者发出停车制动的成功去启动的信号。
根据优选实施方式，由于压力室中的压力增加(其是为了达到允许停车制动器的启动的停车作用阈值所必需的)，设置有油泵，该油泵连接至又一电动马达、可操作地连接至液压回路并且由控制单元控制。
在该实施方式中，在存在来自停车制动启动装置的启动信号时，控制单元启动油泵，这有利于增加压力室72中的压力；随后，在存在来自初级检测装置的存在信号时，控制单元通过启动电动停车马达110以便使得锁定元件112处于接合位置中来命令锁定装置，以便将作用活塞90锁定在停车位置中。
根据又一实施方式，停车制动启动装置包括位于液压回路上的控制阀以通过液压启动锁定装置。
根据又一实施方式，设置又一油泵，该又一油泵可操作地连接至液压回路，以便在通过借助于踏板可启动的又一电动马达启动时，生成制动压力。
创新地，根据本发明的卡钳允许在将停车制动所必需的部件集成至该卡钳的同时，维持减小的总体尺寸。
此外，有利地，允许停车制动的该系统是非常可靠的，因为反作用活塞的失效大大降低必需的作用，这样使得作用活塞到达适于锁定的停车位置中。
根据进一步有利方面，允许停车制动的该系统是非常可靠的，因为电动停车马达仅被启动为将锁定元件移动为接合或脱离，而不克服停车制动作用。
对于本领域技术人员来说显然的是，为了满足可能的需要，可对上述卡钳做出改变，所有包含在由以下权利要求限定的保护范围内。

Claims (11)

1.用于盘式制动器的浮动卡钳(2)，包括：
-第一半卡钳(10)，包括设置有第一摩擦材料(32)的第一垫片(30)以及适于将所述第一垫片(30)支撑在盘上的反作用活塞(50)；
-第二半卡钳(12)，所述第二半卡钳接合至所述第一半卡钳(10)，所述第二半卡钳包括设置有第二摩擦材料(36)的第二垫片(34)、适于放置为与液压回路连通的压力室(72)以及在所述压力室(72)中滑动并适于向所述盘推动所述第二垫片(34)的作用活塞(90)；
-锁定装置，适于将所述作用活塞(90)锁定在预定的停车位置中；
其中，当施加在所述反作用活塞(50)上的制动作用超过与所述停车位置相对应的预定停车作用阈值时，所述反作用活塞弹性屈服，在所述停车位置中所述锁定装置阻挡所述作用活塞(90)。
2.根据权利要求1所述的卡钳，包括弹性元件(60)，所述弹性元件适于在所述反作用活塞(50)上永久操作并且在静止条件下被预加应力以使得所述反作用活塞(50)弹性屈服。
3.根据权利要求1或2所述的卡钳，其中，所述锁定装置包括电动停车马达(110)和锁定元件(112)，所述锁定元件能操作地连接至所述电动停车马达(110)以便通过所述电动停车马达从不干涉所述作用活塞(90)的非工作位置移动至在结构上干涉所述作用活塞(90)的工作位置，而将所述作用活塞锁定在所述停车位置中。
4.根据权利要求3所述的卡钳，其中，所述锁定元件(112)是沿着接合方向(J)的细长形状的元件，所述接合方向与作用方向(K)相交，例如正交，所述作用活塞(90)能够沿着所述作用方向平移。
5.根据权利要求4所述的卡钳，其中，所述电动停车马达(110)和所述锁定元件(112)容纳在所述第二半卡钳(12)的主体(70)的辅助隔间(116)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的卡钳，其中，所述第二半卡钳(12)包括磨损恢复设备(92)，所述磨损恢复设备用于通过所述作用活塞(90)来补偿所述垫片的摩擦材料的磨损。
7.根据权利要求6所述的卡钳，其中，所述锁定装置经由所述磨损恢复设备(92)的恢复衬套(98)而接合所述作用活塞(90)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的卡钳，包括初级检测装置，所述初级检测装置适于指示所述作用活塞(90)存在于所述停车位置中或者所述第二垫片(34)存在于与所述作用活塞(90)的所述停车位置相对应的位置中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的卡钳，包括次级检测装置，所述次级检测装置适于指示所述锁定装置存在于工作配置中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的卡钳，包括辅助检测装置，所述辅助检测装置适于指示所述锁定装置处于非工作配置中的位置。
11.制动系统，包括：
-根据前述权利要求中任一项以及根据权利要求8所述的浮动卡钳；
-停车制动的启动装置；
-控制单元，所述控制单元能操作地连接至所述锁定装置、所述停车制动的启动装置以及所述初级检测装置，所述控制单元被编程为使得：在存在来自所述停车制动的启动装置的激活信号以及来自所述初级检测装置的存在信号时，命令所述锁定装置将所述作用活塞(90)锁定在所述停车位置中。
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