CN107237843B - 轻型商用车用浮动单楔式制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型商用车用浮动单楔式制动器。包括仅一个轮缸总成，提供动力的制动气室、起着回位作用的回位弹簧，轮缸总成固定安装在制动底板上部，制动气室直接安装在轮缸总成上，制动气室输入端连接外部气源，制动气室输出端连接到轮缸总成；两个制动蹄铁总成之间通过两个回位弹簧连接，并且制动底板上设置有浮动式结构，浮动式结构和制动蹄铁总成配合连接。本发明制动器结构紧凑，不仅效能提高，重量轻，还做到了产品轻量化，且提升了响应速度，制动效果更好，其制动性能和可靠性也得到提升。

Description

轻型商用车用浮动单楔式制动器

技术领域

本发明涉及汽车制动器，尤其是涉及了一种直径为320mm的轻型商用车用浮动单楔式气鼓式制动器。

背景技术

汽车制动器是车辆制动中最重要的部件之一。目前国内一般载重车及中大型货车大多使用传统的气压鼓式制动器，其特点结构简单，成本相比盘式低廉而且性能可靠，其工作原理：由制动气室提供动力，通过调整臂、S型凸轮轴传递到制动蹄铁，使得带摩擦片的制动蹄铁总成向外张开并接触制动鼓内壁从而对车辆实施制动。采用这种结构存在一定缺陷：一方面由于制动力传递路线非常长，传动部件多，机械损失大，制动效率低，而且制动反应时间长；同时要求的空间位置自由度较大，给底盘布置带来一些不便，也使得整个制动器的重量重，增加了整车的重量，从而增加了汽车的能耗。目前市场上部分中高端大型客车及特种车辆会使用盘式制动器，对于盘式制动器其制动性能较好，但结构复杂，技术难度大，制动效能低，目前国内尚未完全突破，而且制造成本高。国内轻型商用车一般采用液压鼓式制动器和气压鼓式制动器两种，对于轻型货车一般采用传统的液压制动器，但随着城市货用对车辆细分要求，传统液压制动器已不能满足制动力要求。因此，急需一种轻型商用车用气鼓式制动器，以解决目前传统液压制动器制动力不足的缺陷，以促进城市货用卡车的快速发展。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，增大制动力，提高制动器的制动效率和可靠性，且结构紧凑，重量轻。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

本发明包括前后两个制动蹄铁总成、制动底板和挡尘盘，挡尘盘有着防尘作用，两个制动蹄铁总成分别安装在制动底板两侧，每个制动蹄铁总成均包括制动蹄和摩擦片，制动蹄包括固定连接在一起的蹄筋和蹄片。

包括仅一个轮缸总成，提供动力的制动气室、起着回位作用的回位弹簧，轮缸总成固定安装在制动底板上部，制动气室直接安装在轮缸总成上，制动气室输入端连接外部气源，制动气室输出端连接到轮缸总成；

两个制动蹄铁总成之间通过两个回位弹簧连接，并且制动底板上设置有浮动式结构，浮动式结构和制动蹄铁总成配合连接。

本发明通过制动气室、浮动式结构和两个回位弹簧等多方面的设置实现了浮动单楔式制动器。

所述的两个回位弹簧分别上下平行布置连接在两个制动蹄铁总成之间，蹄筋的上部和下部分别开有一缺口，使得在蹄筋和蹄片连接处的上部和下部形成用于钩接回位弹簧的钩接孔。即，一个回位弹簧一端钩接到一侧制动蹄铁总成上部的钩接孔中，另一端钩接到另一侧制动蹄铁总成上部的钩接孔中；另一个回位弹簧一端钩接到一侧制动蹄铁总成下部的钩接孔中，另一端钩接到另一侧制动蹄铁总成下部的钩接孔中。

所述的回位弹簧上下并前后布置，有效平衡了回位弹簧作用在制动蹄铁总成的力，防止制动蹄铁总成扭转。

所述的制动蹄为单筋冲压焊接式结构，直接在蹄筋上冲压形成缺口。

所述的浮动式结构包括制动底板下部固定有的止动块、制动底板中部两侧对称固定有的限位块，每个限位块在靠近制动蹄铁总成的侧面开设限位槽，止动块在两侧面均开有止动槽，制动蹄的蹄筋中部插装到限位槽中，制动蹄的蹄筋下部插装到止动槽中。

所述轮缸总成包括推杆总成和楔形顶筒，制动气室输出气压推力到推杆总成上，再经推杆总成和楔形顶筒之间的相垂直楔形配合关系，将推力分为推向两侧的两个制动蹄铁总成方向的制动作用力，使得两个制动蹄铁总成向两侧分离，制动蹄铁总成上的摩擦片接触制动鼓进行制动。

所述的挡尘盘上开有观察孔和调隙孔，通过调隙孔实现轮缸总成的手动调节。

本发明改进的制动蹄铁与制动底板的装配方式。传统的制动底板和制动蹄铁是蹄销连接结构，将底板底部做成开档，将蹄铁上的蹄销孔座装入其中，在利用蹄销将其连接，利用蹄销锁止装置将其固定。

本发明改变了制动底板部分结构，制动器将减少了两个蹄销和蹄销锁止装置，底板底部开档结构由止动块代替(即增设止动块和限位块)，同时取消蹄铁上的蹄销孔座，实现了制动器重量减轻，还改变了制动器的装配方式。

与传统制动器相比，本发明一方面通过制动底板上特有的止动块和限位块定位，加上所述回位弹簧，将制动蹄铁总成与制动底板配合连接。另一方面利用轮缸总成中推杆和顶筒的配合，仅需制动气室工作，即可使左、右制动蹄铁总成同时张开工作，将气室推力放大转换成向左、右制动蹄铁总成的作用力，使制动器响应速度更快，制动效率大大提高，增加制动可靠性。比传统制动器减少了气室支架、调整臂、凸轮轴等部件，降低了制造成本。

本发明将传力杠杆机构与自调机构集成于轮缸总成中，使轮缸兼具传力放大和自动调节功能，由于制动气室作用在轮缸总成上，传力机构的减少，降低了机械效率的损失，同时提高了反应速度，提高了整车制动的响应速度，制动效果更好。带有自动调节功能的轮缸总成，自动调节摩擦片与鼓的间隙，来弥补摩擦片制动磨损产生的间隙，不需要人工调节间隙，使制动蹄铁总成与制动鼓间隙保持在一个稳定范围中，使得制动力矩稳定。制动性能和可靠性大大提高。

本发明的有益效果是：

本发明使用气压鼓式制动器，能够提到制动力方面40％的性能，使得制动性能和可靠性大大提高，可以满足更大载重轻卡的需求，以促进城市货用卡车的快速发展。

本发明为浮动单楔式结构，比传统凸轮轴式制动器少了气室支架、调整臂、凸轮轴等部件，制动力的传递路线缩短，使得制动反应时间减短，能够大大机械制动效率。由于制动效率大大提高，使得机械损失较小，可以使用更小规格的施力装置，节能增效，避免了的能源浪费。

本发明能大大减轻单个制动器的重量，减轻重量后直接产生节油效果，从而降低汽车油耗，起到经济节能的价值。

本发明为浮动式结构，浮动式结构使得对摩擦片的表面压力分布比较均匀，使得摩擦片的磨损情况也比较均匀，避免了蹄销连接结构存在的最大磨损点，在设计时可以减薄摩擦片的厚度，使得摩擦片使用率大大提高，摩擦片寿命延长，并且在制动噪音方面也有很大的改善。

由此，本发明结构简单，提高了制动性能、可靠性和机械制动效率，大大提高了摩擦片使用率，加快了装配效率，大大减轻了重量，降低了生产制造成本，同时方便了售后维护，拆装方便。本发明制动器结构紧凑，不仅效能提高，重量轻，还做到了产品轻量化，且提升了响应速度，制动效果更好，其制动性能和可靠性也得到提升。

附图说明

图1为本发明轻型楔式浮动制动器结构示意图。

图2为本发明楔式轮缸传动结构示意图。

图3为本发明单筋冲压焊接式蹄铁结构示意图。

图4为本发明制动蹄铁与制动底板连接正视图。

图5为本发明制动蹄铁与制动底板连接仰视图。

图6为本发明制动轮缸总成手动调节的示意图。

图7为传统制动器蹄销式结构示意图。

图8为两种制动力矩与气压对比曲线图。

图中：10、制动气室；20、轮缸总成，21、推杆总成，22、楔形顶筒；30、制动蹄铁总成，31、制动蹄，311、蹄筋，312、蹄片，32，摩擦片；40、制动底板，41、止动块，42、限位块，43、限位槽，44、止动槽；50、回位弹簧；60、挡尘盘，61、观察孔，62、调隙孔；70、螺丝刀。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的楔式浮动制动器包括前后两个制动蹄铁总成30、制动底板40和挡尘盘60以及仅一个轮缸总成20、提供动力的制动气室10、起着回位作用的回位弹簧50，挡尘盘60有着防尘作用，两个制动蹄铁总成30分别安装在制动底板40两侧，每个制动蹄铁总成30均包括制动蹄31和摩擦片32，如图3所示，制动蹄31包括固定连接在一起的蹄筋311和蹄板312。轮缸总成20固定安装在制动底板40上部，制动气室10直接安装在轮缸总成20上，制动气室10输入端连接外部气源，制动气室10输出端连接到轮缸总成20。

两个制动蹄铁总成30之间通过两个回位弹簧50连接，并且制动底板40上设置有浮动式结构，浮动式结构和制动蹄铁总成30配合连接。

如图1和图2所示，两个回位弹簧50分别上下平行布置连接在两个制动蹄铁总成30之间，蹄筋311的上部和下部分别开有一缺口，使得在蹄筋311和蹄板312连接处的上部和下部形成用于钩接回位弹簧50的钩接孔。即，一个回位弹簧50一端钩接到一侧制动蹄铁总成30上部的钩接孔中，另一端钩接到另一侧制动蹄铁总成30上部的钩接孔中；另一个回位弹簧50一端钩接到一侧制动蹄铁总成30下部的钩接孔中，另一端钩接到另一侧制动蹄铁总成30下部的钩接孔中。

如图3所示，本发明的制动蹄31结构简单，为单筋冲压焊接式蹄铁，直接在蹄筋311上冲压形成缺口，由蹄片和蹄筋焊接而成，蹄片和蹄筋由钢板冲压形成，制造加工方便。传统制动蹄为铸造蹄，材料由QT450-10铸造而成，设计有蹄销孔座，并需要压入衬套，防止磨损。在装配回位弹簧50时，取消了传统的回位弹簧销结构，直接将回位弹簧50挂在冲压形成的孔的蹄筋上，减少了装配工序，节省时间，提高装配效率。同时大大减轻了蹄铁的重量，实现产品轻量化。

浮动式结构包括制动底板40下部固定有的止动块41、制动底板40中部两侧对称固定有的限位块42，每个限位块42在靠近制动蹄铁总成30的侧面开设限位槽43，止动块41在两侧面均开有止动槽44，制动蹄31的蹄筋311中部插装到限位槽43中，制动蹄31的蹄筋311下部插装到止动槽44中。

制动蹄铁总成30的蹄筋311通过制动底板40上特有的止动块和限位块定位安装，通过限位槽43和止动槽44使得制动蹄铁总成30被双重定位安装到制动底板40上，限制制动蹄铁总成30扭转，保证其平行度与垂直度，加上所述回位弹簧50上下布置，将制动蹄铁总成30与制动底板40配合连接，防止制动蹄铁总成30脱落。

如图2所示，轮缸总成20包括推杆总成21和楔形顶筒22，制动气室10输出气压推力到推杆总成21上，再经推杆总成21和楔形顶筒22之间的相垂直楔形配合关系，将推力分为推向两侧的两个制动蹄铁总成30方向的制动作用力，使得两个制动蹄铁总成30向两侧分离，制动蹄铁总成30上的摩擦片接触制动鼓进行制动。

轮缸总成20将制动气室10的推杆输出力通过内部楔块放大，然后作用到制动蹄铁总成30。同时轮缸总成20内部兼备自动调节间隙功能，当制动蹄铁总成30与制动鼓间隙达到一定值时，轮缸总成20内部结构通过调节，使制动蹄铁总成30与制动鼓间隙保持在一个稳定范围中，使得制动力矩稳定。

制动时，制动气室10通过气压的作用，推动内部推杆向外传递位移与作用力至轮缸总成20，然后经轮缸总成20再传递至制动蹄铁总成30，制动蹄铁总成30受力后向外张开与制动鼓内壁贴合，通过两者的摩擦作用实现汽车减速和停车。完成制动后，制动气室10中的气压切断，气室推杆回位，回位弹簧50将制动蹄铁总成30拉至初始位置，与制动鼓分离，避免拖磨现象。

由此，本发明用单楔式轮缸代替凸轮轴式制动器将少了气室支架、调整臂、凸轮轴等部件。轮缸总成20内部传动结构推杆总成21和楔形顶筒22直接配合，楔形顶筒22具有自调和放大力的效果：自动调节摩擦片与鼓的间隙，来弥补摩擦片制动磨损产生的间隙，不需要人工调节间隙，使制动蹄铁总成与制动鼓间隙保持在一个稳定范围中，使得制动力矩稳定。制动性能和可靠性大大提高。

如图6所示，挡尘盘60上开有观察孔61和调隙孔62，通过调隙孔62实现轮缸总成20的手动调节。调隙孔62位于挡尘盘60上端，设有两个。刚好对应楔形顶筒22上的棘轮，在装车或维修时，可用螺丝刀70穿过后伸到对应楔形顶筒22上的棘轮上，对楔形顶筒22进行伸缩量的调节，进而可调节摩擦片和轮毂的间隙。观察孔61位于挡尘盘60中端，设有四个。用于观察和测量摩擦片和轮毂的间隙，并可以观察摩擦片的磨损情况，便于及时更换。

挡尘盘60均可拆卸地安装在制动底板40上，可随时拆卸下来进行清理灰尘和泥沙。挡尘盘60设计有观察孔和调隙孔，可用螺丝刀70实现对轮缸总成20手动调节。在装车和售后维护时，可方便调节摩擦片与鼓的间隙。

如图4和图5所示，本发明的制动蹄铁总成30和制动底板40的连接，采用全浮式结构，不同于如图7所示的传统使用的蹄销式结构，减少了两个蹄销和蹄销锁止装置，底板底部开档结构由止动块代替，同时取消蹄铁上的蹄销孔座和两个衬套。如图7所示传统制动器连接方式需要在制动底板上布置蹄销孔位置，制动蹄铁布置蹄销孔，并用蹄销将其两个零件进行连接。本发明采用全浮式结构，在制动底板40上增加止动槽和限位槽，单筋结构的制动蹄铁总成30尾部装入槽中。当制动时，轮缸总成20使制动蹄铁总成30张开，由于制动底板40下端的止动槽限制制动蹄铁总成30上下移动，只能绕其支点转动，制动底板40中部的限位槽限制制动蹄铁总成30只能沿轮缸总成20推出方向运动，配合上下两个回位弹簧50的弹簧力，防止制动蹄铁总成30上下跳动，保证其垂直度，在制动时摩擦片完全与制动鼓内壁贴合，提高制动性能和可靠性。采用全浮式结构，同样减少了装配工序，方便装配，节省时间，提高装配效率。制动底板40结构更改，同时大大减轻了底板的重量，实现产品轻量化。全浮式结构在售后维护保养时，拆装方便快捷。

本发明的气压鼓式制动器具体实施经实验测试，情况如下：规格为320的液压鼓式制动器，液压按8Mpa设计，制动力矩在4000N·m左右，本发明用气压鼓式制动器代替液压鼓式制动器，制动器规格同样为320，配合使用12#制动气室和0.6Mpa气压，制动力矩可达到6500N·m左右。在制动力方面提高了40％，可以满足更大载重轻卡的需求，以促进城市货用卡车的快速发展。

如图8所示，经实验室对不同制动器的性能试验数据分析，制动器规格同为410，使用同一厂家的30寸气室，根据对比制动器产生的力矩，楔式制动器机械制动效率可达到90％，如图7所示的传统的S型凸轮轴式制动器的机械制动效率只能达到70％。楔式制动器的效率明显高于传统凸轮轴式制动器。

实施例在保证能够满足制动性能的情况下，用冲压焊接单筋式蹄铁代替传统的QT450-10材料的铸造式蹄铁，零件较常规同类产品轻30％左右，实现零件轻量化。如果按市场上规格大小为320的传统气压凸轮鼓式制动器，单个重量约为30kg。而采用本发明单个制动器后重量约为20kg，按轻卡前后桥计算，每辆车至少需要4个制动器，每辆车可减轻重量40kg。

本发明的浮动式结构，对摩擦片的表面压力分布比较均匀，使得摩擦片的磨损情况也比较均匀，使得设计时可以减薄摩擦片的厚度，经测试使得摩擦片使用率提高25％，摩擦片寿命延长。

由此可见，本发明与传统制动器相比，采用轮缸总成代替凸轮轴结构，使得制动器制动速度更快，并提升制动效率，制动可靠性提升。采用全浮式结构，改变了制动蹄铁与制动底板的连接方式，大大减轻了制动器重量，实现产品轻量化，并减少装配工序，方便装配，提高装配效率。

Claims (5)

1.一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，包括前后两个制动蹄铁总成(30)、制动底板(40)和挡尘盘(60)，挡尘盘(60)有着防尘作用，两个制动蹄铁总成(30)分别安装在制动底板(40)两侧，每个制动蹄铁总成(30)均包括制动蹄(31)和摩擦片(32)，制动蹄(31)包括固定连接在一起的蹄筋(311)和蹄片(312)，其特征在于：包括仅一个轮缸总成(20)，提供动力的制动气室(10)、起着回位作用的回位弹簧(50)，轮缸总成(20)固定安装在制动底板(40)上部，制动气室(10)直接安装在轮缸总成(20)上，制动气室(10)输入端连接外部气源，制动气室(10)输出端连接到轮缸总成(20)；两个制动蹄铁总成(30)之间通过两个回位弹簧(50)连接，并且制动底板(40)上设置有浮动式结构，浮动式结构和制动蹄铁总成(30)配合连接；

所述的浮动式结构包括制动底板(40)下部固定有的止动块(41)、制动底板(40)中部两侧对称固定有的限位块(42)，每个限位块(42)在靠近制动蹄铁总成(30)的侧面开设限位槽(43)，止动块(41)在两侧面均开有止动槽(44)，制动蹄(31)的蹄筋(311)中部插装到限位槽(43)中，制动蹄(31)的蹄筋(311)下部插装到止动槽(44)中。

2.根据权利要求1所述的一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，其特征在于：所述的两个回位弹簧(50)分别上下平行布置连接在两个制动蹄铁总成(30)之间，蹄筋(311)的上部和下部分别开有一缺口，使得在蹄筋(311)和蹄片(312)连接处的上部和下部形成用于钩接回位弹簧(50)的钩接孔。

3.根据权利要求2所述的一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，其特征在于：所述的制动蹄(31)为单筋冲压焊接式结构，直接在蹄筋(311)上冲压形成缺口。

4.根据权利要求1所述的一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，其特征在于：所述轮缸总成(20)包括推杆总成(21)和楔形顶筒(22)，制动气室(10)输出气压推力到推杆总成(21)上，再经推杆总成(21)和楔形顶筒(22)之间的相垂直楔形配合关系，将推力分为推向两侧的两个制动蹄铁总成(30)方向的制动作用力，使得两个制动蹄铁总成(30)向两侧分离，制动蹄铁总成(30)上的摩擦片接触制动鼓进行制动。

5.根据权利要求1所述的一种轻型商用车用浮动单楔式制动器，其特征在于：所述的挡尘盘(60)上开有观察孔(61)和调隙孔(62)，通过调隙孔(62)实现轮缸总成(20)的手动调节。

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