CN107949715B

CN107949715B - 轴承元件

Info

Publication number: CN107949715B
Application number: CN201680051896.3A
Authority: CN
Inventors: 赖纳·施特格曼; 马克·克雷布斯
Original assignee: Selfholland Co Ltd
Current assignee: Selfholland Co Ltd
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2019-11-12
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: EP3332143B8; MX2018001415A; EP3332143B1; US11215249B2; WO2017021302A1; DE102015112715A1; US20180231077A1; CN107949715A; PL3332143T3; EP3332143A1

Abstract

本发明涉及一种用于鼓式制动器的轴承元件，该轴承元件包括用于互锁在制动蹄上的保持区域和用于间接地或直接地支撑在承载单元上的支撑区域，其中，保持区域具有被设计为沿第一保持轴线与制动蹄形成底切的第一保持几何结构，其中，支撑区域被设计为将沿保持轴线作用的支撑力间接地或直接地传递到承载单元，且反之亦然。

Description

轴承元件

技术领域

本发明涉及轴承元件(bearing element)，特别地涉及用于多用途车辆的鼓式制动器(drum brake)的制动蹄(braking shoe)的轴承元件。

背景技术

在现有技术中的已知制动蹄的情况下，通常地，通过例如为张楔式单元(expanding wedge unit)或S形凸轮驱动单元(S cam actuating unit)的驱动单元使制动蹄在第一远端处受力，并且制动蹄在第二端处可枢转地安装在制动底板上。此处，在制动蹄的可枢转安装的区域中需要传递大的力，并且需要制动蹄的相对于制动底板的多维可枢转性，以便不仅能够在制动操作开始时进行制动蹄的驱动运动，而且能够以制动蹄的制动片的整个片表面总是抵靠在制动鼓的内侧的方式来补偿制动鼓的变形。目前在现有技术中，在制动底板和制动蹄上均设置有具有球和适当对应的球支座的轴承。现有技术中的已知轴承的缺点在于，首先这些轴承较重，其次，总是需要处理至少三个部件以用于它们的安装。因此，这种制动蹄轴承的安装花费相对高，并增加了现有技术中的已知鼓式制动器的制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于鼓式制动器的轴承元件，该轴承元件可以以简单的方式制造，并且需要尽可能少的安装费用。此外，本发明旨在减小制动蹄的轴承的重量。

根据本发明，轴承元件包括至少一个与制动蹄互锁的保持区域以及间接地或者直接地支撑在承载单元上的支撑区域，其中，保持区域具有第一保持几何结构，第一保持几何结构被设计为用于沿第一保持轴线与制动蹄形成底切，其中，支撑区域被设计为间接地或者直接地将沿保持轴线作用的支撑力传递到承载单元，且反之亦然。在本发明的上下文中，优选地，制动底板被视为承载单元。特别优选地，承载单元具有至少一个用于制动蹄的可枢转安装的轴承支座。有利地，轴承元件的保持区域具有能够分别与制动蹄上的相应的突起或者凹部互锁地接合的至少一个突起或者凹部，使得在制动蹄的接合部分和轴承元件的保持区域之间沿第一保持轴线形成底切。在此，优选地，轴承元件上的保持区域的第一保持几何结构被设计为从保持区域的其余几何结构突出或者凸出的金属板唇缘。在本发明的上下文中，金属板唇缘尤其指的是金属板板中的如下区域，该区域是切割自金属板主体的除金属板主体的连接边缘之外的区域，并且弯曲成使得其从金属板主体的板状几何结构突出。已经示出的是，由此设计的保持几何结构仅需要进行局部分离操作就能够尤其容易地进行制造，并且第一保持几何结构仅是由轴承元件的材料弯曲成的。特别地，由于在例如铸造体上设置的突起没有产生附加的重量，所以在此获得了低的重量。因此，支撑区域被设计为例如经由布置在其中间的力传动元件直接地或者间接地支撑在制动系统的承载单元上。这意味着，优选地，支撑区域具有直接抵靠在轴承上的接触表面，或者具有用于容纳现有技术中已知的并且优选作为力传动元件的球的相应容纳区域。已经示出的是，具有保持区域和支撑区域的轴承元件的设计允许简单地用于多种不同的鼓式制动器，特别是用于与鼓式制动器的不同制动蹄配合。为此，特别优选地，保持区域也可以具有多个不同的第一保持几何结构，其中，在每种情况下，仅所选的保持几何结构被设计为用于固定至某类型的制动蹄。

特别优选地，保持区域具有两个第一保持几何结构，其中，一个第一保持几何结构相应地布置在轴承元件的臂上，所述保持几何结构能够与蹄单元的每个蹄连接板互锁接合。因此，特别优选地，轴承元件被设计为固定在具有两个蹄连接板的制动蹄上。为此，轴承元件具有包括两个臂的保持区域，在每个臂上均布置有第一保持几何结构。优选地，保持区域的两个臂布置为彼此间隔开，其中特别有利地，臂相对于支撑区域大致横向地延伸，也就是说，换句话说，臂相对于支撑区域的主要范围大致横向地延伸。因此，在横截面中，支撑区域与两个臂一起有利地形成大致u形或者c形的轮廓。通过在轴承元件的两臂上设置第一保持几何结构，能够在轴承元件和制动蹄之间形成特别紧固的互锁连接，该互锁连接提高作用在制动蹄上的力、振动和扭矩的传递。由此，确保了轴承元件不从制动蹄脱离的安全性。

有利地，支撑区域大致布置在第一保持几何结构之间。在本发明的上下文中，大致在第一保持几何结构之间的布置被视为支撑区域的布置，其中，支撑区域的在保持几何结构之间展开的平面中的投影与在保持几何结构之间延伸的线相交。换句话说，在沿保持轴线看时，支撑区域相交于在保持几何结构之间延伸的虚线。保持几何结构相对于支撑区域的这种布置的优点在于，作用于支撑区域的力能够尽可能均匀地传递到保持几何结构。另外，可以减少由一侧上的负载的传递而产生的轴承元件的扭曲。

特别优选地，支撑区域大致中心地布置在第一保持几何结构上方以及之间。在如下方面限定保持几何结构的中心及上方的布置：支撑部的在贯穿两个保持几何结构的平面中的投影相对于在保持几何结构之间延伸的线中心地布置。此处，投影的表面中心点优选地中心地布置在保持部之间的线上。特别地，在支撑区域是平面对称设计的优选情况下，支撑区域的对称平面相对于在保持几何结构之间延伸的线正交地延伸，并且中心地相交于该线。该实施例的优点在于，在保持几何结构中始终接收大致相同程度的力，并且因此可以预测保持几何结构的材料厚度与力的最佳匹配。由此可使保持几何结构的出于安全原因的尺寸裕度最小化。

另外，优选地，保持区域具有第二保持几何结构，其中，第二保持几何结构被设计为仅在沿保持轴线的一个方向上将支撑力从轴承元件传递到制动蹄。此处，优选地，第二保持几何结构用于支撑由第一保持几何结构产生的锁合连接。在第一优选实施例中，第二保持几何结构被设计为肩部，肩部形成在保持区域上，并且设置为支撑在制动蹄上的对应的其余表面上。优选地，第二保持几何结构大致地传递在轴承元件支撑在制动蹄上时产生的力。换句话说，优选地，第二保持几何结构传递被制动底板或者承载单元朝传递到制动蹄元件或者制动蹄的力的绝大部分。因为制动蹄的两个远端在制动操作期间被大的力朝向制动鼓的内侧按压，所以该力相较于其它方向上的保持力相对较高。在承载单元和制动蹄之间作用的力的大小因此基本上等于被驱动单元传递到制动蹄上的驱动力。因此明显的是，第二保持几何结构特别地被设计为沿保持轴线将特别高的支撑力从轴承元件传递到制动蹄。

特别优选地，第二保持几何结构被设计为能够抵靠在制动蹄的表面或者边缘上的肩部。为了传递支撑力，第二保持几何结构具有相对于保持轴线大致横向的范围。因此，第二保持几何结构相对于保持区域的整个范围大致横向地延伸。由于第二保持几何结构的肩型设计，可以优选地防止轴承元件的受到剪切力而发生断裂的风险。

特别优选地，轴承元件被设计为一体式金属板部件。已经示出的是，特别在制造成本方面，被设计为金属板部件的轴承元件实现了制造期间的显著的成本节省和时间节省。特别相较于现有技术中已知的并且被设计为铸造件的制动蹄元件，因为需要较少的复杂机械并且不需要例如用于冷却铸造部件所需的时间，所以显著地降低了制造成本。特别地，因为本发明中的轴承元件中的材料畸变和热应力显著较小，被设计为金属板部件的轴承元件相较于由焊接产生的轴承元件也具有显著的优势。另外，已经示出的是，在通过变形而形成的金属板主体的情况下，可以产生特别有利的材料性能。因此，在变形的情况下，特别优选在冷变形的情况下，实现了局部材料强化，局部材料强化也被称为应变硬化，并且特别地，允许使用寿命和经由轴承元件能够传递的最大力的增大。特别地，因为不需要例如通过焊接将单独的部件连接到一起，所以轴承元件的一体式设计减小了安装成本。同时实现了使与制动蹄或者制动底板的其它组件进行接合的区域(保持区域、支撑区域)处的热畸变具有更高的尺寸精确度。

在特别优选的实施例中，第一保持几何结构被设计为可回弹的悬臂区域，或者优选为箭头形设计，其中，可以通过沿保持轴线的较小的力使第一保持几何结构与制动蹄接合，并且第一保持几何结构在相反的方向上确保与制动蹄的锁合连接。悬臂区域优选地向外突出或者从轴承元件的臂凸出。悬臂区域优选地被设计为被“夹持在”制动蹄中。这有利于轴承元件在制动蹄上的安装，并且节约时间，并且使得装配工人仅使用最少的工具就可以使制动蹄与轴承元件锁合地接合。显然，此处，第一保持几何结构在安装过程中弹性变形，并且通过轴承元件的优选的金属生产材料的弹性回弹力，找到在第一保持几何结构充分地装配在制动蹄上的合适的相应接合几何结构时产生锁合连接的位置。

在优选实施例中，支撑区域具有容纳力传递主体的容纳几何结构，其中，力传递主体传递在承载单元和轴承元件之间作用的支撑力。特别优选地由硬化材料组成的或者具有至少一个硬化表面的球合适地用作力传递主体。球允许制动蹄相对于承载单元的枢转运动，该枢转运动的枢转方向可以在从保持轴线开始的360度的范围内。使用具有球形式的力传递主体的优点在于能够以商业上具有成本效益的方式获得该力传递主体，并且能够通过相应地适配表面硬度来实现长的使用寿命。另外，在达到使用寿命限度或者过度的磨损时或者局部损坏的情况下，能够简单地以独立于轴承元件和承载元件的方式更换力传递主体。作为球设计的替代例，由于在不同于保持轴线的枢转方向上发生不同的枢转运动和可能的枢转角，力传递主体也可以具有桶型设计。

在替代实施例中，轴承元件的支撑区域具有凸形设计，并且其中，支撑区域的凸侧布置在轴承元件的背向第一保持几何结构的一侧。作为具有用于容纳力传递主体的容纳几何结构的支撑区域的设计的替代例，支撑区域本身具有凸形设计，其中，支撑区域的凸侧因此被设计为类似于优选球形的力传递主体的外表面。能够在轴承元件上进行的功能集成，原因在于：不仅制动蹄元件上的支撑功能而且制动蹄在承载单元上的可枢转安装的功能能够经由轴承元件中的优选的球形支撑几何体进行集成。以这种方式，能够显著地减少需要的部件的数量，因此整体上减小了制造成本，并且显著地减小了用于生产鼓式制动器的制动蹄的安装成本。另外，从金属板板部件来成型整体轴承元件的生产成本相对小于制造硬化球元件和相应的轴承支座的成本。另外，支撑区域的设计在于如下方面：与由力传动元件和相应的支撑元件组成的单元相比，该支撑区域大致地更容易地取代了单独的力传递元件的凸出外表面。此处，优选地，支撑区域的凸面布置在轴承元件的与第一保持几何结构相对的一侧。即，换句话说，支撑区域基本上背向第一保持几何结构，并且由此也背向固定在轴承元件上的制动蹄元件。

特别优选地，轴承元件的壁厚是以垂直于外表面的方式测量的，其中，壁厚相对于平均壁厚的偏差不超过平均壁厚的0.01到0.2倍，优选0.01到0.1倍，并且特别优选0.05到0.1倍。换句话说，优选地，尽管对轴承元件进行成型操作，但轴承元件的壁厚仍保持大致恒定，即，换句话说，壁厚相对于平均壁厚的偏差优选地不超过壁厚平均值的0.2倍。这确保了在轴承元件的不同程度地变形的那些区域中，特别是在支撑区域和第一保持几何结构的区域中，为了能够以高的可靠度来传递作用在轴承元件上的力和从轴承元件传递到制动蹄的力，始终设置有足够高的壁厚。特别优选地，轴承元件的制造通过如下方式进行：壁厚仅具有平均壁厚的0.01倍的偏差，由于在金属板部件处产生了低程度的变形，因此特别地，也能够以较低的能耗来进行轴承元件的制造操作。

特别优选地，通过冷成型来制造轴承元件，其中，在变形区域中存在应变硬化结构。通过高的强度、增加的抗断裂的安全性和增加的屈服强度来区域分应变硬化结构。在此，通过发生在成型操作中的结构错位和结构偏差产生应变硬化结构。由此以这种方式能够在轴承元件的冷成型的支撑区域的区域中和应变硬化后的第一保持几何结构和应变硬化后的第二保持几何结构的区域中实现较高的强度，并且因此能够由轴承元件接收的力显著增大。另外，优选地，在轴承元件的支撑区域中设置表面密封或者表面硬化。特别优选地，在支撑区域中能够通过化学表面处理来实现更大的硬度，由此允许与承载单元摩擦的支撑区域表面的使用寿命的增加。

附图说明

根据下面的参照附图给出的所选实施例的说明可以看出本发明的其它的优点和特征。显然，除非由于技术条件而被禁止或明确排除，仅在其中一个实施例中说明的各个特征也可用于其它实施例。在这些附图中：

图1示出轴承元件的优选实施例的剖视图。

图2示出根据本发明的轴承元件的另一优选实施例。

图3示出根据本发明的轴承元件的另一优选实施例的剖视图。

图4示出根据本发明的轴承元件的优选实施例的另一视图。

图5示出根据本发明的轴承元件的另一优选实施例的剖视图。

具体实施方式

图1所示的轴承元件2具有支撑区域24和保持区域22。优选地，保持区域22包括以彼此间隔开的方式固定在支撑区域24上的两个臂21。优选地，支撑区域凸形地弯曲，特别优选地，至少部分地球形地弯曲。保持区域22具有第一保持几何结构22a和第二保持几何结构22b，这些保持几何结构分别被设计为用于与制动蹄10互锁接合。在此，特别优选地，制动蹄10具有两个蹄连接板11，其中，一个蹄连接板可以与第一保持几何结构22a和第二保持几何结构22b形成互锁接合。在此，第一接合几何结构22a优选地被设计为突起，该凸部在制动蹄10的方向上突出，并且对应地与设置在制动蹄10上的凹部互锁接合。第二保持几何结构22b优选地被设计为肩部，该肩部可以抵接并且支撑在制动蹄10(优选制动蹄10的蹄连接板11)的对应表面或边缘上。第二保持几何结构22b优选地将纵向地或相对于保持轴线H平行地作用的力经由保持区域22的臂21从支撑区域24传递至制动蹄10。特别优选地，轴承元件2被设计为金属板部件。在此，优选地，轴承元件2一体地形成，其中，通过变形来制造支撑区域24、保持几何结构22a和22b的对应的几何结构。

在图2所示的轴承元件2的优选实施例的情况下，支撑区域24被设计为用于容纳力传递元件5。此处，优选地，力传递元件5为用于将轴承元件可枢转地支撑在鼓式制动系统的承载单元或制动底板上的球。以对应于力传递元件5的外部几何结构的方式，支撑区域24具有呈大致球形或部分球形设计的容纳几何结构。此外，示出的是，第一保持几何结构22a被设计为可回弹的悬臂区域(cantilever region)，或者换句话说，大体上为箭头形状，并且因此如图2所示地，适合于将轴承元件2夹持在制动蹄10处或制动连接板11处。由此，轴承元件2可以通过简单地从上方施加的力并且使第一保持几何结构22a暂时地变形使得第一保持几何结构22a可以在蹄连接板11之间向下滑动直到第二保持几何结构22b抵靠在制动蹄10上而从该图上方与制动蹄10互锁接合，并且同时第一保持几何结构22a回弹到其初始位置，使得在第一保持几何结构22a与蹄连接板11上的适当的对应几何结构之间产生互锁连接。以这种方式，经由第一保持几何结构22a与第二保持几何结构22b的接合在制动蹄10上将轴承元件2固定成至少不在两个方向上偏移。优选地，第一保持几何结构22a也将轴承元件2固定成不沿图2的视图方向相对于制动蹄10偏移。特别地，这可以通过如下方式来实现：蹄连接板上的接合部分均优选为矩形切口，其中，切口的位于视图平面中或者平行于视图平面的壁与第一保持几何结构22a一起形成相对于保持轴线H横向地或垂直地作用的底切(undercut)。

图3示出了另一优选实施例，其中，在轴承元件2上设置有均仅具有第一保持几何结构22a的两个臂21。在这种情况下第一保持几何结构22a被设计为在沿着或平行于保持轴线H的两个方向上吸收所有的力。换句话说，如图3所示，也可以省略第二保持几何结构22b，并且如附图所示，轴承元件2仍然可以以互锁的方式固定在制动蹄10上，特别是两个蹄连接板11上。

图4示出了另一优选实施例，其中，轴承元件2被设计为固定在仅具有一个蹄连接板11的制动蹄10上。为此，特别地，轴承元件的两个臂21以如下方式成形：设置在臂上的第一保持几何结构22a可以与制动蹄10的同一个蹄连接板11接合。因此，图4所示的轴承元件的优选实施例适用于仅具有一个蹄连接板11的制动蹄10。

图5示出了根据本发明的轴承元件的另一优选实施例。在此，轴承元件的保持区域22大致对应于图2所示的轴承元件2的保持区域22。相反，图5所示的轴承元件的支撑区域24优选为凸形弯曲设计，其中，与图2所示的对象相比，图5所示的轴承元件2承担轴承元件2和力传递元件5的功能。图2所示的轴承元件2一体地形成，其中，特别优选地，金属板状的初始材料被使用并且通过变形来形成图5所示的形状。在此，特别优选地，轴承元件2的壁厚w被设置为仅具有轴承元件的平均壁厚的0.01至0.2倍的非常小的偏差。图5所示的第一保持几何结构22a优选地被设计为可回弹的悬臂区域，以允许将轴承元件2夹持在制动蹄10(未示出)中。

附图标记列表

2轴承元件 5力传递元件

10制动蹄 11蹄连接板

21臂 22保持区域

22A第一保持几何结构 22B第二保持几何结构

24支撑区域 H保持轴线

W 壁厚

Claims

1.一种用于鼓式制动器的轴承元件(2)，其包括：

与制动蹄(10)互锁的保持区域(22)以及间接或直接支撑在承载单元上的支撑区域(24)，

其中，所述保持区域(22)具有第一保持几何结构(22A)，所述第一保持几何结构(22A)被设计为沿第一保持轴线(H)与所述制动蹄(10)形成底切，

其中，所述支撑区域(24)被设计为将沿所述保持轴线(H)作用的支撑力间接地或直接地传递到所述承载单元，且所述承载单元将沿所述保持轴线(H)作用的支撑力间接地或直接地传递到所述支撑区域(24)。

2.如权利要求1所述的轴承元件(2)，

其中，所述保持区域(22)具有两个所述第一保持几何结构(22A)，

其中，一个所述第一保持几何结构(22A)相应地在所述轴承元件(2)的臂(21)上，所述保持几何结构能够分别与所述制动蹄(10)的一个蹄连接板(11)互锁接合。

3.如权利要求2所述的轴承元件(2)，

其中，所述支撑区域(24)布置在所述第一保持几何结构(22A)之间。

4.如权利要求3所述的轴承元件(2)，

其中，所述支撑区域(24)中心布置在所述第一保持几何结构(22A)上方以及之间。

5.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述保持区域(22)具有第二保持几何结构(22B)，

其中，所述第二保持几何结构(22B)被设计为仅在沿所述保持轴线(H)的一个方向上将支撑力从所述轴承元件(2)传递到所述制动蹄(10)。

6.如权利要求5所述的轴承元件(2)，

其中，所述第二保持几何结构(22B)被设计为肩部，使肩部能够抵靠在所述制动蹄的表面或边缘上。

7.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述轴承元件(2)被设计为一体式金属板部件。

8.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述第一保持几何结构(22A)被设计为可回弹的悬臂区域，

其中，所述第一保持几何结构(22A)能够利用沿所述保持轴线(H)的小的力与所述制动蹄(10)接合，并且确保在相反方向上与所述制动蹄(10)的固定的互锁连接。

9.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述支撑区域(24)具有用于容纳力传递主体(5)的容纳几何结构，

其中，所述力传递主体(5)传递在所述承载单元与所述轴承元件(2)之间作用的支撑力。

10.如权利要求9所述的轴承元件(2)，

其中，所述力传递主体(5)具有球形设计。

11.如权利要求1至4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述支撑区域(24)具有凸形设计，

其中，所述支撑区域(24)的凸侧布置在所述轴承元件(2)的背向所述第一保持几何结构(22A)的一侧。

12.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述轴承元件(2)具有分别以垂直于外表面的方式测量的壁厚(w)，

其中，所述壁厚(w)相对于平均壁厚的偏差不超过所述平均壁厚(w)的0.01至0.2倍。

13.如权利要求12所述的轴承元件(2)，

其中，所述壁厚(w)相对于平均壁厚的偏差不超过所述平均壁厚(w)的0.01至0.1倍。

14.如权利要求13所述的轴承元件(2)，

其中，所述壁厚(w)相对于平均壁厚的偏差不超过所述平均壁厚(w)的0.05至0.1倍。

15.如权利要求1～4中任一项所述的轴承元件(2)，

其中，所述轴承元件(2)通过冷成型来制造，

其中，在变形的区域中存在应变硬化结构。