CN109488708B - 盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

一种重型车辆盘式制动器，所述重型车辆盘式制动器包括：第一制动衬块和第二制动衬块，所述第一制动衬块和第二制动衬块分别用于选择性地接触制动器转子的相反的内侧面和外侧面；制动夹钳，所述制动夹钳用于至少在内侧‑外侧方向上限制所述第一制动衬块和所述第二制动衬块；致动机构，所述致动机构用于选择性地使所述制动衬块与所述转子接触；以及第一制动衬块支撑结构和第二制动衬块支撑结构，所述第一制动衬块支撑结构和第二制动衬块支撑结构分别用于在周向方向上约束所述第一制动衬块和所述第二制动衬块；其中，所述第一致动衬块和第二致动衬块中的至少一者包括可移动的衬块保持器构造，所述衬块保持器构造准许在支撑结构内组装和保持所述制动衬块，使得所述致动衬块被固持在支撑结构内用于盘式制动器的操作。

Description

盘式制动器
技术领域
本发明涉及一种盘式制动器。更具体地但非排他地，本发明涉及一种用于装配和保持盘式制动器的制动衬块的布置，并且涉及一种用于例如盘式制动器的制动衬块以及装配和移除的方法。
背景技术
重型卡车和公共汽车的制动系统一般使用压力下的空气作为操作介质。典型地，空气致动器具有经由杠杆或齿轮机构将制动衬块施加至制动器转子上的机械输出。该杠杆机构包括操作轴，该操作轴是围绕一条共用轴线上的两个支承表面可枢转以便经由凸轮表面将一个或多个活塞推靠在制动衬块上。该轴具有受空气致动器作用的杠杆臂，并且可以包括另一个一般较短的臂来致动磨损调节器机构。通常，对较长的制动衬块而言，提供了多个活塞来优化制动衬块背板上的压力分布。文献WO 2004/074705(Knorr-Bremse)中示出了这种类型的已知制动机构。通常，对具有较小制动衬块的较轻负荷应用(例如，较轻型的卡车或牵引车-拖车单元的拖车)而言，单个活塞就足够了。这种类型制动器的一个实例是EP0730107(Perrot Bremsen)。
在已知的重型车辆盘式制动器中(参见图17)，制动衬块111通常经由制动夹钳中的径向开口而在车轮中心向内/向外方向的径向上装配到盘式制动器102的支架104和从盘式制动器的支架中移除。这种布置允许在不移除制动夹钳的情况下更换制动衬块111。制动衬块111通过跨制动衬块111的中心延伸的衬块保持器192和在径向向内方向上推动衬块的片簧193而固持在盘式制动器102内。这是有益的，因为与轻型车辆的盘式制动器相比，重型车辆制动器的夹钳通常太重而无法由一个人安全地举起和操纵。
这种装配和移除方法可以用相对较少的技术来实现，但是在盘式制动器内的衬块保持、防装配误操作等方面并未提供任何特定的功能益处。其还需要使用额外的部件，这些额外部件包括固定螺栓和弹簧，这些部件可能会增加盘式制动器的整体重量和复杂性，并且易受不正确组装的影响，从而导致制动器的安全性潜在地受到损害。
本发明致力于克服或至少减轻现有技术的问题。
发明内容
本发明的第一方面提供一种重型车辆盘式制动器，该重型车辆盘式制动器包括：第一制动衬块和第二制动衬块，该第一制动衬块和第二制动衬块分别用于选择性地接触制动器转子的相反的内侧面和外侧面；制动夹钳，该制动夹钳用于至少在内侧-外侧方向上限制该第一制动衬块和该第二制动衬块；致动机构，该制动机构用于选择性地使致动衬块与转子接触；以及第一制动衬块支撑结构和第二制动衬块支撑结构，该第一制动衬块支撑结构和第二制动衬块支撑结构分别用于在周向方向上约束该第一制动衬块和第二制动衬块；其中，该第一致动衬块和该第二致动衬块中的至少一者包括：可移动的衬块保持器构造，该构造准许在支撑结构内组装和保持致动衬块，使得该致动衬块被固持在支撑结构内用于该盘式制动器的操作。
有利地，这准许制动衬块简单地插入并保持在其对应的支撑结构中而无需额外的部件。这样可以增加装配操作的速度，并且降低不正确组装的风险。在制动衬块上提供衬块保持器构造意味着，如果制动衬块在使用中受损，通过替换制动衬块而不是替换较大且较昂贵的部件(例如，制动夹钳或者制动器支架)，就可以恢复其功能。该布置还可以减少衬块颤动。
该保持器构造可以被配置成准许制动衬块推入配合组装在支撑结构中。
这种布置通过在不使用工具情况下使组装易于实现而进一步简化了制动衬块在其支撑结构中的组装。
可以通过衬块保持器构造与支撑结构的互补构造的相互接合来实现保持。
这种布置提供了稳固且可靠的保持。
该构造可以包括被布置成偏转以便实现相互接合的弹性元件。
这样为实现衬块保持在结构中提供了便捷方式。
在盘式制动器中，弹性元件包括片簧。片簧可以被容易地整合到制动衬块中以与安装结构相互作用。
片簧可以至少包括在第一方向上的第一曲线。
片簧的这种布置提供了片簧的压缩性/灵活性并且提供了与支撑件相互接合的表面。
片簧可以进一步包括在与第一方向相反的第二方向上的第二曲线。
这为片簧提供了额外的压缩性/灵活性。
该盘式制动器可以包括摩擦材料以及用于支撑摩擦材料的背板，并且弹性元件可以与背板一体且整体地形成。
有利地，这可以减少用于制造结合有这种弹性元件的制动衬块的成本。
背板可以可选地至少部分由相对较薄的金属片材料(例如小于4mm厚的金属片)形成，并且弹性元件由这种金属片材料形成。
有利地，这提供了用于形成弹性元件的便捷方式。
金属片材料可以具有外围凸缘，并且如果这样的话，弹性元件可以由凸缘形成。这可以进一步简化弹性元件的构形。
在盘式制动器中，用于制动衬块的第一支撑结构或第二支撑结构包括顶靠部，该顶靠部被定位成使得该构造能够作为推入配合操作的一部分而与顶靠部接触。
该构造可以包括在盘式制动器完全组装好的状态下使用者可接近的特征，以准许制动衬块与支撑结构的脱离接合。
有利地，这样的特征准许以无破坏性的方式移除制动衬块。
该特征可以是用来容纳例如改锥等工具的插槽或凹部，或者是在无工具情况下准许脱离接合的凸起接片。
该构造可以可选地位于制动衬块的拐角处，在该拐角处制动衬块的径向外表面与周向表面相交。
有利地，这个位置对于使用者而言是最易接近该构造以使该构造脱离接合、以及允许制动衬块被移除以用于检查更换。
第一制动衬块和第二制动衬块以及对应的第一支撑结构和第二支撑结构中的至少一者可以包括在其周向面上的互补轮廓，这些互补轮廓被布置成准许制动衬块在衬块的横向方向上且与结构的周向方向成一定角度地插入到安装结构中，并且然后当制动衬块的周向表面与结构的互补的周向表面接触时，使制动衬块围绕旋转中心枢转，以便进入所述结构中的装配位置。
有利地，这种布置允许制动衬块以比已知的径向方式更不容易卡住的方式装配到夹钳上，并且可以使得不太可能或不可能在错误取向上装配，这是由于存在着任何这种错误的更多的视觉和机械线索。此外，该布置可以准许使用更小、更简单且更轻的衬块保持器。
至少一个制动衬块可以包括第一周向表面，该第一周向表面具有限定用于与互补的第一周向顶靠表面接触的第一固定半径的部分圆形区段的轮廓。
有利地，这可以使得枢转动作能够顺利进行，并且还在制动时提供较大支承接触面积，以便将制动力载荷从衬块传输到对应的支撑结构。
至少一个制动衬块可以包括第二周向表面，该第二周向表面具有限定第二固定半径的部分圆形区段的轮廓，第二固定半径大于第一固定半径以用于与互补的第二周向顶靠表面接触。
有利地，这允许第二周向表面和第二顶靠表面另外在制动时具有较大支承接触面积，以便将制动力从衬块传输到对应的支撑结构。
该构造可以在远离固定的旋转中心的第二周向顶靠表面附近定位。
该构造可以在制动器的相对于转子的通常旋转方向的尾侧定位。
制动夹钳可以包括径向孔，该径向孔的尺寸被确定成以便准许制动衬块中的至少一者通过该孔与夹钳及转子在合适的位置装配和移除。
盘式制动器可以进一步包括制动器支架，并且支撑结构可以位于该制动器支架上。
本发明的第二方面提供了一种用于装配到根据本发明的第一方面所述的盘式制动器中的制动衬块，其中，制动衬块包括保持器构造，该构造准许制动衬块与重型车辆盘式制动器的对应支撑结构较好地推入配合保持。
制动衬块可以包括：第一周向面，该第一周向面具有轮廓，该轮廓限定具有第一固定半径的部分圆形区段；以及第二周向面，该第二周向面具有第二固定半径，该第二固定半径大于该第一固定半径。
在制动衬块中，第二半径的中心可以基本上与第一半径的中心重合。
本发明的第三方面提供了根据本发明第二方面的第一制动衬块和第二制动衬块，其中，该第一制动衬块和该第二制动衬块的尺寸被确定成使得当面向彼此时，制动衬块以平行间隔关系且摩擦材料面向材料地关于与制动衬块的摩擦面平行并且与两个制动衬块等距的平面成镜面对称。
本发明的第四方面提供了一种将第一制动衬块或第二制动衬块装配到根据本发明第一方面的盘式制动器上的方法，该方法包括将第一制动衬块装载到对应的支撑结构中的步骤，使得其通过保持器构造而被保持在该支撑结构中。
本发明的第五方面提供了一种从根据本发明第一方面的盘式制动器移除第一或者第二制动衬块的方法，该方法包括以下步骤：
a)将保持器构造移入到释放位置；以及
b)将制动衬块从支撑结构中举起。
附图说明
现在参考附图仅通过举例来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的盘式制动器的等距视图；
图2和图3分别是图1的盘式制动器的制动衬块和支架处于部分装配位置和装配位置的侧视图；
图3A是图3的被加框的部分的放大视图；
图4是图1的盘式制动器的制动衬块的等距视图；
图5是安装在支架中的图1的第一制动衬块和第二制动衬块的等距视图；
图6是在平面6-6上穿过图4和图5的制动衬块的截面视图；
图7是根据本发明的第二实施例的制动衬块的一部分的等距视图；
图8、图9、图10、图11、以及图12分别是根据本发明的第三、第四、第五、第六、以及第七实施例的制动衬块和带有衬块保持器构造的制动衬块支撑结构的放大视图；
图13A和图13B是根据本发明的第八实施例的制动衬块和带有衬块保持器构造的制动衬块支撑件的截面视图和侧视图；
图14、图15、以及图16分别是根据本发明的第九、第十、以及第十一实施例的制动衬块和带有衬块保持器构造的制动衬块支撑结构的放大视图；并且
图17是已知的制动衬块和支架的侧视图。
具体实施方式
盘式制动器结构
图1展示了本发明的盘式制动器2。盘式制动器2结合了致动机构(不可见)，该致动机构包括上文所描述类型的操作轴，该操作轴获取并放大来自空气致动器(未示出)的输入力并经由单个活塞将力传输至内侧制动衬块11a。活塞具有用于应对来自内侧制动衬块11a和外侧制动衬块11b的摩擦材料13的磨损的可调节长度，以便在内侧和外侧制动衬块11a、11b与转子10之间保持适当的运转间隙。这种盘式制动器适用于重型商用车辆。这种类型的制动器特别地但并非排他地适合于较轻负载的重型车辆，例如较小的卡车或牵引车-拖车组合的拖车。在其他实施例中，该盘式制动器可以是双活塞制动器，例如本申请人的现有ELSA2系列盘式制动器的变体。
描述了盘式制动器的各个取向。具体而言，内侧和外侧方向是指盘式制动器在装配到车辆上时并且参照车辆的纵向中心线的典型取向。在这个取向中，最靠近车辆中心的制动衬块是直接被致动机构致动的衬块并且是内侧衬块，而外侧衬块是安装到夹钳的桥部分上的这个衬块。因此内侧可以等同于盘式制动器的致动侧，而外侧等同于反作用侧。术语径向(由箭头R表示)描述参照车轮(转子)的中心的取向。周向(由箭头C表示)或者也被称为切向，描述相对于制动器转子的取向。径向是指朝向或远离制动器转子的旋转中心的方向，而周向(C)描述转子围绕其旋转中心(表示为CR)的旋转方向。
盘式制动器2包括夹钳3，该夹钳具有用于容纳致动机构的壳体6、并且被可滑动地安装在支架4上，以便在内侧-外侧方向上移动(图1中的I-O)。夹钳还包括在转子10之上延伸并且支撑外侧制动衬块11b的桥。桥5与夹钳的滑动结合使得能够将来自操作轴的力传输到外侧制动衬块11b，从而将转子10夹持在内侧制动衬块11a与外侧制动衬块11b之间以便阻止其旋转。
如所周知，夹钳3可以通过第一引导销和第二引导销(未示出)沿内侧-外侧方向在支架4上滑动。
制动衬块与支撑结构
内侧制动衬块11a包括成层的摩擦材料13并且被布置成使得摩擦材料13面向制动器转子10(也被称为制动盘)。内侧制动衬块11a经由内侧制动衬块支撑结构69安装在支架上。在这个实施例中，内侧制动衬块支撑结构69是制动器支架中的窗口或凹部，下文更详细地描述。内侧制动衬块11a是在箭头14的方向上、抵靠制动器转子10可移动的。
还提供了也具有成层的摩擦材料13的外侧制动衬块11b。如下文进一步详细地描述，外侧制动衬块11b被安装到外侧制动衬块支撑结构70上。提供了适合的器件来将外侧制动衬块11b推抵在转子10的相反侧上。在这个实施例中，夹钳包括桥5，该桥被布置成跨于转子10上并且将来自致动机构的内侧操作轴(未示出)的反作用力传输至外侧衬块11b。在这个实施例中，壳体6和桥5被制造成单一的整体铸件，但是在其他实施例中，该桥可以是栓接或以其他方式固定到该壳体上的。
在这个实施例中，以活塞的扩大外侧头部的形式提供散布器板(不可见)。散布器板的主要功能是将由单个活塞施加的载荷散布在内侧衬块11a的更大部分的周向宽度上，这对于高压应用(例如紧急停止)特别有用，以使施加到内侧致动衬块11a和外侧致动衬块11b的载荷更均匀地分布。对于磨损，即更靠近衬块的中心(活塞应用之处)的磨损，也有影响，并且可以减少衬块的前缘处的磨损，以提供更均匀的磨损分布。
参照图2，支架4具有径向衬块顶靠表面74a、74b，以便在径向方向上支撑内侧衬块11a。径向顶靠表面74a、74b位于支架的拱形“连杆”部分4a的两侧，连杆部分4a连接支架4的左侧和右侧。
支架4还包括第一周向衬块顶靠表面75a和第二周向衬块顶靠表面75b。在这个实施例中，径向衬块顶靠表面74a、74b以及周向衬块顶靠表面75a和75b是机械加工的，但是根据需要，它们可以是锻造的或仅仅是铸造而成的。
周向衬块顶靠表面75a、75b和径向衬块顶靠表面74a、74b限定内侧衬块支撑结构69，该内侧衬块支撑结构被布置成在径向向内和周向(即，旋转)方向上支撑内侧衬块11a。当制动器被致动时，周向衬块顶靠表面75a、75b和径向衬块顶靠表面74a、74b对内侧衬块11a夹持转子10时产生的扭矩作出反应。周向衬块顶靠表面75a、75b和径向衬块顶靠表面74a、74b还用来定位内侧制动衬块11a。
内侧制动衬块11a和对应的内侧衬块支撑结构69包括在其周向面上的互补轮廓，这些轮廓被布置成以便准许制动衬块在内侧制动衬块11a的横向方向T上且与结构的周向方向C成一定角度地插入到该安装结构中，直到该衬块顶靠第一周向顶靠表面75a，并且随后当制动衬块的第一周向表面77a与该结构的第一周向顶靠表面75a接触时使制动衬块在方向P上围绕固定旋转中心α枢转，以便进入该结构中的装配位置。该装配位置在图3中示出。
在这个实施例中，内侧制动衬块11a的第一周向表面77a具有限定第一固定半径r1的部分圆形区段的轮廓，以便与互补的第一周向顶靠表面75a接触。还将理解的是，在这个实施例中，制动衬块的第一径向表面78a与第一周向顶靠表面77a是部分连续的。换言之，因为该表面是弯曲的，所以它在一些位置传输具有周向分量和径向分量的力。
此外，第一周向顶靠表面75a围绕内侧制动衬块11a的第一周向表面延伸，使得从第一周向顶靠表面75a的径向最外侧尖端76a到第二周向顶靠表面75b的对应的径向外尖端76b的间隙距离小于两个周向顶靠表面75a、75b上的从尖端径向向内的对应点之间的最大距离。换言之，第一周向顶靠表面75a的从制动衬块径向向外的一部分在内侧制动衬块11a的第一端处的一部分上延伸。
这意味着，实际上制动衬块被容纳在由第一周向顶靠表面75a限定的弯曲底切内。这通过使制动衬块围绕制动衬块的第二端枢转而不是围绕制动衬块的第一端枢转来防止内侧制动衬块11a从内侧衬块支撑结构69被举起，即，在组装盘式制动器2时，仅可能以下文描述的方式进行装配和移除。
制动衬块的第二周向表面77b具有也限定第二固定半径r2的部分圆形区段的轮廓。第二固定半径大于第一固定半径并且被布置成接触互补的第二周向顶靠表面75b，该第二周向顶靠表面也是具有相似半径的部分圆形。
为了使内侧制动衬块11a在装配时具有与第二周向顶靠表面75b接触的较大支承区域以便在制动情况下传输制动力，第二半径r2的中心与第一半径r1的中心α基本上重合。
在这个实施例中，制动衬块的第二径向表面78b具有大致平面的轮廓并且被布置成接触互补的第二径向顶靠表面74b，该第二径向顶靠表面也是大致平面的。
与第一径向顶靠表面相比，第二径向顶靠表面74b被布置成在它与第二周向顶靠表面75b的交叉处具有限定的角度，以便在制动衬块的第二端处沿径向向内的方向支撑该制动衬块。然而，在支架的一些变体(未示出)中，应力消除特征可以将第二径向顶靠表面74b与第二周向顶靠表面75b分离。
第一周向顶靠表面75a被布置在盘式制动器的相对于转子10的通常旋转方向(图2中的顺时针方向)的前侧(表示为LE)。第二周向顶靠表面75b被布置在尾侧(表示为TR)。因此，在装配有盘式制动器2的车辆的向前移动方向上，作用在内侧制动衬块11a上的力倾向于将制动衬块固持在衬块支撑结构内，而不需要投入使用附加的保持结构。
然而，由于车辆典型地也在相反方向上操纵(低速且持续其一小部分操作时间)，因此上文陈述的几何形状可能需要一种结构来抵消当转子10的旋转反向时作用在内侧制动衬块11a上的力。因此，如图3所示，提供了制动衬块保持器构造292。将在下面对此进行更详细地讨论。
在图1的盘式制动器2中，外侧衬块支撑结构70还在制动器支架4中提供(在外侧部分)、并且被布置成具有径向顶靠表面74a、74b和周向顶靠表面75a、75b的类似几何形状，以便接收和支撑与内侧制动衬块11a具有类似或相同形状的外侧制动衬块11b。在其他实施例中，外侧衬块可以具有不同的几何形状，并且这在一些情况下可以是有利的，具体取决于制动器的功能要求和/或是否提供某种形式的“防错”特征(防止衬块在内侧和外侧位置的装配的误操作)。
另外，在其他实施例中，外侧制动衬块支撑结构可以由制动夹钳3提供，而不是由制动器支架4提供。这通过将外侧制动衬块11b安装在夹钳3的桥5上实现，该夹钳提供外侧制动衬块支撑结构。这样，当装配在外侧制动衬块支撑结构中时，外侧制动衬块11b由夹钳3径向且周向地支撑。外侧制动衬块支撑结构70的等效径向顶靠表面和周向顶靠表面被设置在与转子10相邻的桥5的面中。然而，由于外侧衬块11b的位置相对于桥5在内侧-外侧上固定，因此顶靠表面不需要像在支架4中那样在内侧-外侧上那么深，例如，它们可以仅与外侧制动衬块11b上的对应周向表面和径向表面一样深。
制动衬块构形
现在关于图2至图6更详细地讨论背板的构形。内侧和外侧致动衬块11a、11b的加强背板16必须具有足够的强度和完整性，以便承受在制动期间并且当装配有盘式制动器的车辆例如在不平的表面上行驶时作用在制动衬块上的力。
如图6所示，加强背板16包括后壁16a，该后壁具有面向摩擦材料13并且用于支撑该摩擦材料的内表面以及背离摩擦材料的相反外表面。当安装以供使用时，内表面面向盘式制动器的制动器转子10，并且外表面背离转子。
加强背板可以包括从后壁的内表面侧延伸的至少一个加强凸缘。至少一个加强凸缘可以至少围绕后壁的周边部分。凸缘的加强作用有助于加强背板并且增加与盘式制动器2的相应顶靠表面接触的面积。
在图2至图6所描绘的实施例中，加强背板包括完全环绕后壁的周边的加强外围凸缘16b。后壁16a限定平面并且加强外围凸缘16b从后壁的内表面侧基本上垂直地延伸。外围凸缘的第一周向部分167a和第二周向部分167b限定制动衬块的第一周向表面77a和第二周向表面77b。外围凸缘的第一径向部分168a和第二径向部分168b限定制动衬块的第一径向表面78a和第二径向表面78b。
后壁和至少一个加强凸缘在制动衬块的摩擦材料侧形成槽。在所描绘的实施例中，后壁16a和外围凸缘16b限定具有桶形状的槽16c。
槽被构造成容纳制动衬块的至少一个功能部件。功能部件可以从以下各项中选择：用于将摩擦材料粘结到背板的粘结物、用于抑制从摩擦材料到制动衬块的背板中的热传递的热隔绝体、以及用于吸收由制动衬块产生的噪声和/或用于改变制动衬块的共振频率的减噪器。粘结物可以包括钢网，摩擦材料可以形成在该钢网周围。
槽可以另外容纳摩擦材料的后部部分。
在图3至图7所描绘的实施例中，使用摩擦材料粘结物17将摩擦材料附接到后壁16a的内表面上。如图所示，摩擦材料的后部部分13a和成层的摩擦材料粘结物17位于背板的槽16c中，而摩擦材料的前部部分13b从背板伸出。后部部分可以是摩擦材料的磨损极限部分，并且凸缘16'的外边缘可以限定摩擦材料的磨损极限。
槽基本上被至少一个功能部件(例如粘结物、热隔绝体和/或减噪器)以及可选地摩擦材料的后部部分填满。基本上填满该槽增强了至少一个凸缘的刚性，并且降低了操作期间塑性变形的风险。通过基本上填满该槽，位于背板的周向表面处的摩擦材料遵循与背板16基本上相同的轮廓。摩擦材料从背板的外周边后退至少一个凸缘的厚度。至少一个凸缘在摩擦材料与该背板之间提供额外的机械接触，帮助粘结，并且降低了在制动期间摩擦材料与背板分离的风险。此外，通过填满该槽，水和其他异物进入至少一个凸缘与摩擦材料等之间的间隙并引起腐蚀的风险被最小化。
通过使至少一个功能部件(例如粘结物、热隔绝体和/或减噪器)以及可选地位于背板中的摩擦材料的后部部分凹入，可以增加制动衬块中的在操作中可能会磨损掉的牺牲摩擦材料的厚度并且可以改善制动衬块的使用寿命。
可替代地或另外，背板16可以包括至少一个加强肋以帮助加固背板。至少一个加强肋被构造成有助于在使用期间相对于作用在制动衬块上的力来加固背板。这些力可以包括例如：来自保持器的保持力、活塞的施加载荷、施加的夹持力、在摩擦材料与转子之间引起的拖曳制动力、和/或来自顶靠表面的顶靠力。至少一个加强肋也可以被构造成改变背板的固有频率，并且从而有助于减少在操作期间产生尖叫噪声。
至少一个加强肋可以包括布置在后壁上的凹部和/或脊。肋可以包括形成在背板的后壁16a中、优选地形成在后壁的外表面上的凹部。凹部可以具有任何适合的横截面轮廓，包括例如弯曲轮廓、平底轮廓或锯齿轮廓。优选地，在后壁的一个表面上成形的肋凹部在后壁的相反表面上形成对应的肋脊。例如，在后壁的外表面上形成的肋凹部在后壁的内表面上形成对应的肋脊。脊可以帮助将隔绝体、减噪器和/或摩擦材料附接在槽中。
在图2至图6所描绘的实施例中，背板16包括在后壁16a中形成的用以帮助加固背板的多个细长的加强肋16d。如图4、图6和图7所示，肋是细长的脊26，这些脊被布置在面向摩擦材料13的后壁的内面上，并且对应的凹部28被布置在后壁的外面上。脊26/凹部28具有横截面弯曲轮廓。
在这个特定实施例中，细长的加强肋16d被构造成有助于相对于活塞的施加载荷、施加的夹持力、在摩擦材料与转子之间引起的拖曳制动力、和/或来自顶靠表面的顶靠力来加固背板。细长的加强肋还被构造成调整背板并改善其噪声行为。
为了改善背板上的力分布，细长的加强肋16d跨后壁16a的整个宽度延伸。为了优化制动衬块对拖曳制动力的反作用，细长的加强肋16d被构造成遵循作用在后壁上的切向拖曳力的矢量路径。为了抵消作用在制动衬块上的顶靠表面的顶靠力，细长的加强肋16d被构造成在外围凸缘的第一周向表面部分167a与第二周向表面部分167b之间以及在外围凸缘的第一径向表面部分168a与第二径向表面部分168b之间跨后壁16a延伸。为了优化加强效果并帮助最小化背板在顶靠界面处的塑性变形，每个加强肋基本上垂直于后壁与外围凸缘之间的交叉部分。
在一些实施例中，背板可以进一步或替代地包括在后壁中形成的至少一个加强肋，该至少一个加强肋被构造成相对于由制动衬块保持器施加的保持力来加固背板，尽管在本发明中这不是必需的。保持力通常作用在背板的局部化区域上，并且因此至少一个局部加强肋优选地被布置在与制动衬块保持器相邻的后壁的区域中。为了优化加强效果并且帮助使由衬块保持器造成的背板的塑性变形最小化，将每个加强肋定向成在与衬块保持器板92与后壁之间的界面基本上垂直的方向上延伸。
提供至少一个凸缘和/或至少一个加强肋允许减小背板材料的厚度，同时维持背板具有足够的强度和完整性以便承受作用在装配有盘式制动器的车辆上的制动力和行进力。
至少一个凸缘(例如，外围凸缘16b)和/或至少一个加强肋(例如，加强肋16d)的增强的加强效果允许背板16由相对较薄的金属片材料形成。
金属片材料优选地具有约4mm或更小的厚度。槽可以优选地具有约5mm至约7mm之间的深度。背板16可以由厚度为约1mm至约4mm之间、优选地约3mm的金属片(例如薄钢板)形成。
通过使用相对较薄的金属片材料，背板的总质量被最小化，继而又导致环境和成本益处。另外，背板可以由金属片材料压制形成并且制造起来便宜。
在图2至图6所描绘的实施例中，背板16由厚度为约3mm的薄钢板压制形成，由此后壁和外围凸缘由与起点相同的材料片一体地形成，并且槽的深度为约7mm。
背板优选地由金属薄板的坯件(通常为金属薄板的盘管)制造并且在压机中的适当成型模具之间被压制，以便形成至少一个加强肋和/或至少一个凸缘。制造背板的方法包括从金属片切割坯件的初始步骤。该方法还可以包括以下步骤：压制坯件来形成脊/凹部，以便限定至少一个加强肋；和/或在压机中拉伸坯件以将该金属片的外边缘翻转接近90°的角度，以便形成后壁和至少一个凸缘。
在其他实施例中，背板可以是铸造的，或者使用其他适合的工艺形成。内侧和外侧制动衬块11a、11b的摩擦材料13被安装到例如金属材料的加固背板16上。位于该背板的周向表面处的摩擦材料13遵循与背板16基本上相同的轮廓。然而，由于制造原因，摩擦材料从整个周边表面进入最多达4mm。这种布置优化了制动衬块的重量与摩擦材料体积比率，这具体地通过简单的衬块保持布置而成为可能。径向最外侧边缘和径向最内侧边缘(中间径向表面78a、b)上的摩擦材料和背板的轮廓尽可能紧密地遵循转子的接触区域，以便最大化扫掠衬块区域。
制动衬块保持器构造
如以上指出的，当转子正被制动从反向旋转到正常旋转时，需要制动衬块保持器构造292来抵消作用在内侧制动衬块11a上的力。在这个实施例中，衬块保持器构造292被布置成经由与支撑结构相互接合来提供推入配合保持，以简化制动衬块的装配。
如在图2至图5中可以最清楚地看到，衬块保持器构造292包括片簧294形式的弹性元件。该片簧被布置成与第二周向表面75b内的凹部282相互接合。凹部282限定了径向向内面向的顶靠表面284，并且因此一旦被装配好则阻止内侧制动衬块11a的移除。
片簧294具有非线性形式。在这个实施例中，片簧被安装在外围凸缘16b的径向外表面266上。片簧294径向向内弯曲(如在这些图中观察时为顺时针)，随后径向向外弯曲(逆时针方向)，径向向内弯曲，径向向外弯曲，径向向内弯曲，以及径向向外弯曲，使得在静止位置，片簧的自由端大体上与外围凸缘16b的第二周向部分167b对齐。这些弯曲限定第一径向凸起296a以及具有对应凹部的第二径向凸起296b。这种形状为片簧294提供了灵活性与压缩性，以如下文描述的在制动衬块被装配时帮助片簧回缩，并且也如下文描述的帮助保持器构造292释放。
在这个实施例中，片簧294作为单独的部件安装在凸缘16b上。在这个实施例中，这由铆钉297实现。在其他实施例中，可以使用其他紧固件，片簧可以是点焊的，或者片簧和/或凸缘可以在制动衬块制造期间塑性变形以相互接合。
为了使片簧能够在装配期间偏转，在背板16中提供凹部或切去部298，并且在片簧被安装的位置处提供摩擦材料13。在这个实施例中，此位置是径向外表面266与第二周向表面77b相交之处的拐角。在这个实施例中，在此位置省去了凸缘16b，但在其他实施例中，凸缘可以是连续的但在片簧位置之后遵循凹形路径。
虽然片簧294阻止径向举起，但应了解的是，其却准许内侧制动衬块11a朝向制动器转子10前进以用于制动操作，并且在盘式制动器的使用期间随着摩擦材料磨损而保持适当的运转间隙。
装配操作
在图2和图3中展示了内侧制动衬块11a的装配。如在图2中可以看到，通过与第一周向衬块顶靠部75a接触，衬块被以一定角度插入到内侧衬块支撑结构69，之后如图3展示的以顺时针方向枢转。随着这种运动的进行，第二径向凸起296b接触第二周向衬块顶靠部的径向外尖端76b。凸起的形状起斜坡表面的作用并且使片簧294有弹性地偏转到凹部298中，从而允许枢转运动继续，而第二径向凸起沿第二周向衬块顶靠部75b前进直到内侧制动衬块11a的第二径向表面78b与对应的径向衬块顶靠表面74b接触，并且，大体上在相同的位置，片簧294的第二凸起296b与凹部282对齐，片簧被允许松弛，从而凸起296b可以占据该凹部。因此装配是简单的“推入配合”操作，在该操作中，使用者除了施加足够的力以使内侧制动衬块11a枢转到位之外不需要做任何事情。
如图3所示，在此位置，通过凸起296b与顶靠表面284接触而受到阻挡，阻止了通过将制动衬块举起而将其移除。就此而言，应当注意的是，片簧的自由端299接触背板16的凸缘16b，因此如果力是在逆时针方向施加到内侧制动衬块11a上，则阻碍片簧在顺时针方向枢转而从凹部回缩。换言之，片簧294的在第二凸起296b与自由端299之间的部分充当支柱以阻挡片簧响应于逆时针旋转的回缩。
片簧294此外充当防振弹簧，该防振弹簧可以防止在制动衬块与周向和径向顶靠部二者之间发生颤动。
当使用者为了替换或者检查而希望移除衬块时，从图3、图3A和图4可以看到，在第一径向凸起296a与第二周向衬块顶靠部75b之间限定了通道286。为了释放衬块，使用者将平头工具(例如一字改锥)插入此通道，并且通过枢转，改锥能够使片簧偏转从而使其脱离凹部282，并且不会阻碍衬块在逆时针方向枢转回到图2的位置，衬块在该位置可以被移除。
应理解的是，如与现有技术中所示的利用在两个制动衬块上延伸的衬块带的常规方法相比，此步骤明显更用户友好且更不容易出错。
外侧制动衬块11b的装配操作与内侧制动衬块11a的装配操作类似。
为了维持外侧制动衬块11b在正常旋转方向上固有地保持在外侧衬块支撑结构70中的益处，在此实施例中，内侧制动衬块11a和外侧制动衬块11b的形状被确定成使得当面向彼此呈平行关系(其中，摩擦材料面向摩擦材料)时，内侧制动衬块11a和外侧制动衬块11b关于平面(该平面与内侧和外侧制动衬块11a、11b和转子10的摩擦面平行)成镜面对称。因此，当装配在如图1所展示的盘式制动器2内时，内侧制动衬块11a和外侧制动衬块11b在该转子的轴向中点处关于与转子10的旋转中心CR垂直的平面成镜面对称。
这种布置意味着用于外侧制动衬块11b的制动衬块保持器构造292与用于内侧制动衬块的制动衬块保持器构造处于该衬块的同一尾侧处，并且容纳此构造的相应凹部也在尾部周向顶靠部上。这种衬块形状的益处在于，它固有地提供了防错特征，该特征防止单独的衬块以相反取向装配在其对应的支撑结构内(即，其中，背板而不是摩擦材料面向转子)。
变体
图7至图16展示了本发明另外的实施例。与第一实施例不同的那些部分是通过在每个相继的实施例中通过增加1的数字前缀表示的。为了避免重复，下文中只讨论与第一实施例的不同之处。
在图7中，衬块保持器构造392包括片簧394形式的弹性元件。在图7中，片簧394具有与第一实施例的形状相似的形状，但是是被安装到内侧面上(即在槽16c内)的，而不是被安装到凸缘16b的外部面。这可以通过关于第一实施例描述的任何安装方法来实现。片簧的自由端399接触背板16的凸缘16b，因此如果力是以逆时针方向施加到内侧制动衬块11a上，则阻碍片簧在顺时针方向枢转而从凹部回缩。此外，片簧394可以由与背板16同样的材料一体且整体地的形成，作为材料的额外“舌片”，其形状向内折叠180°、与凸缘16b成面接触关系。
在图8中，衬块保持器构造492包括片簧494形式的弹性元件。在图8中，片簧494也具有相似形状，但是，形成为凸缘16b的材料的一体且整体的延续部，即至少在凹部498的位置，凸缘材料与后壁16a分开。在第一径向凸起与第二周向衬块顶靠部之间限定通道486。片簧494的自由端499接触背板16的凸缘16b，因此如果力是以逆时针方向施加到内侧制动衬块11a上，则阻碍片簧以顺时针方向枢转而从凹部回缩。
在图9中，衬块保持器构造592包括位于楔形凹部598内的用来限定滚子-斜坡表面588的圆柱滚子，该圆柱滚子与第二周向衬块顶靠部75b协同工作以作为单向楔块离合器，单向楔块离合器楔入内侧制动衬块11a在适当位置以阻止其移除。滚子594被固持在适当的护架589内，例如该护架具有用来容纳滚子的每个端部处的短轴591的插槽590(一个可见)。在此实施例中，在第二周向顶靠部75b中不需要凹部，并且因为滚子可以在重力作用下运转，所以不需要弹性元件。凹部598可以被提供在内侧制动衬块11a的第二周向表面77b上的替代的径向位置。
在图10中，衬块保持器构造692包括片簧694形式的弹性元件，该弹性元件与被布置成选择性地接合凹部682的滚子694a协同操作。滚子被固持在适当的护架内(未示出)。凹部682限定了径向向内面向的顶靠表面684，并且因此一旦被装配好就阻止内侧制动衬块11a的移除。
在图11中，衬块保持器构造792包括片簧794形式的弹性元件。图11展示了片簧794被形成为不同于第一实施例的替代形状。即，片簧794被形成为取代了第二径向凸起的环形形状，其中，片簧794的自由端799被弯曲成与靠近第一径向凸起796a的片簧794接触。凹部782限定了径向向内面向的顶靠表面784，并且因此一旦被装配好就阻止内侧制动衬块11a的移除。
在图12中，衬块保持器构造892包括片簧894形式的弹性元件。在图12中，片簧894具有第一径向凸起896a，但是这过渡到代替第二凸起的接片896b，该片簧被定向成使得自由端899伸入到凹部882中，并且片簧的与自由端899邻接的径向外部面接触顶靠表面884以防止移除。在此实施例中，为允许衬块推入配合，第二周向顶靠部的尖端876可以是被倒角的。
在图13A和图13B的实施例中，由加强肋限定的凹部28之一的一部分形成凹部998以容纳弹性元件。在此实施例中，弹性元件是螺旋压缩弹簧994，该螺旋压缩弹簧推动球体994a进入支架的凹部982，使得其与表面984相接触以阻止移除。压缩弹簧994和球体994a可以被保持在凹部内适当的罩盖内(未示出)。在此实施例中，在第二径向衬块顶靠表面74b与第二周向衬块顶靠表面75b之间提供凹部982。这种凹部在本领域中对于具有平行的侧面周向顶靠部作为应力消除特征的传统支架是本身已知的，并且因此在此实施例中，用于凹部282这种特征的附加用途可以避免附加的机械加工操作。
在图14中，衬块保持器构造1092包括凹部1082，该凹部带有成角度的凹切顶靠部1084以及在制动衬块的径向内面上的互补的凸起1094。这种构型利用在衬块11a与周向衬块顶靠部75a、75b之间的、周向大约2mm的典型的间隙CL，使得当衬块尽可能向右移动并且在第二周向衬块顶靠部与第二周向表面77b之间基本上没有间隙时，凸起1094可以在枢转到位时使顶靠部1084清空。然而，当对车辆的相反方向上的运动进行制动时，衬块自然地如图14中描绘的向左移动，而所有间隙CL在右手侧。顶靠部1084与凸起1094在这个位置接触。因此当在这个方向进行制动时，旨在举起内侧制动衬块11a的这个端部的力向量FL通过在顶靠部1084与凸起1094之间的反作用力FR而起作用，并且防止制动衬块被举起。
图15的实施例与图13A和图13B的实施例相似，除了衬块保持器构造1192包括片簧1194，该片簧由第二径向表面78b与第二周向顶靠表面77b相交处的凸缘16b的一部分形成，该第二周向顶靠表面与后壁16a分离并且向外地弯曲使得自由端1199与顶靠部1184抵靠接合。提供了凹部1182。
在图16中，布置最适合于将外侧致动衬块11b保持在作为描述的夹钳3桥5的一部分的结构中，因为其限制制动衬块相对于支撑结构在转子的方向上的相对运动(这在其他实施例中是准许的，因为没有什么阻止这种运动)。在此实施例中，片簧1294是仅由凸缘的宽度的一部分形成的舌片。此外，在这种情形下，片簧1294在桥上的凹部1282是插槽，该插槽与衬块保持器构造1292对齐。插槽限定U型夹，并且U型夹销1287延伸穿过U型夹内的孔，以便起到顶靠部1284的作用并且保持片簧。销1287可以被移除以允许内侧制动衬块11b被举起。
应理解的是，可以在本发明的范围内做出很多改变。例如，在所描绘的实施例中的片簧具有在其他实施例中的自由端时，片簧的两端可以被连接到制动衬块的保持器上。在其他实施例中，保持器构造可以形成为自包含单元，该自包含单元安装在由背板16限定的槽或筒内形成的空间中，或者可以在槽形状的外部形成凹部。
应当理解的是，周向表面可以不被提供为具有单一半径的不间断的弧，而可以是由平面或替代形状连接的两个或更多个弧。制动衬块可以以更常规的方式来制造，例如利用铸造背板或冲压背板。在一些实施例中，不是曲线，而是周向衬块表面可以包括一系列相对于彼此成角度的平面以便接近于曲线。倘若对应的衬块顶靠表面本身是部分圆形的，这种布置将仍准许衬块围绕固定的旋转中心枢转。
保持器构造可以用于其他类型的制动衬块。例如，图17中所示的带有平行的、周向侧类型的制动衬块，可以被适配成用于包含本发明的保持器构造。然而，可能需要在前侧和尾侧均提供构造，以确保保持。

Claims (26)

1.一种重型车辆盘式制动器，所述重型车辆盘式制动器包括：
制动衬块，所述制动衬块用于选择性地接触制动器转子的面；
制动夹钳，所述制动夹钳用于至少在内侧-外侧方向上限制所述制动衬块；
致动机构，所述致动机构用于选择性地使所述制动衬块与所述制动器转子接触；以及
制动衬块支撑结构，所述制动衬块支撑结构用于相应地在周向方向上约束所述制动衬块；
其中，所述制动衬块包括可移动的衬块保持器构造，所述衬块保持器构造准许在所述制动衬块支撑结构内组装和保持所述制动衬块，使得所述制动衬块被固持在所述制动衬块支撑结构内用于所述重型车辆盘式制动器的操作；并且
其中，所述衬块保持器构造位于所述制动衬块的拐角处，在所述拐角处所述制动衬块的径向外表面与周向表面相交。
2.如权利要求1所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述衬块保持器构造被配置成用于准许所述制动衬块在所述制动衬块支撑结构内的推入配合组装。
3.如权利要求1所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述保持通过所述衬块保持器构造与所述制动衬块支撑结构的互补构造的相互接合来实现。
4.如权利要求3所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述衬块保持器构造包括被布置成偏转以便实现所述相互接合的弹性元件。
5.如权利要求4所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述弹性元件包括片簧。
6.如权利要求5所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述片簧至少包括在第一方向的第一曲线。
7.如权利要求6所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述片簧包括在与所述第一方向相反的第二方向的第二曲线。
8.如权利要求4所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动衬块包括摩擦材料和用于支撑所述摩擦材料的背板。
9.如权利要求8所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述弹性元件与所述背板一体地且整体地形成。
10.如权利要求9所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述背板至少部分地由相对较薄的金属片材料形成，并且所述弹性元件由这种金属片材料形成。
11.如权利要求10所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述金属片材料为小于4mm厚的金属片。
12.如权利要求3所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动衬块支撑结构包括顶靠部，所述顶靠部被定位成使得所述衬块保持器构造能够作为制动衬块在所述制动衬块支撑结构中的推入配合组件的一部分而与所述顶靠部接触。
13.如权利要求1所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述衬块保持器构造包括在所述重型车辆盘式制动器完全组装好的状态下使用者可以接近的特征，以准许所述制动衬块与所述制动衬块支撑结构脱离接合。
14.如权利要求13所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述特征是以下特征中的一者：容纳工具的凹部、以及在无工具的情况下准许脱离接合的凸起接片。
15.如权利要求13所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述特征是以下特征中的一者：容纳改锥的凹部、以及在无工具的情况下准许脱离接合的凸起接片。
16.如权利要求1所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动衬块以及对应的所述制动衬块支撑结构包括在其周向面上的互补轮廓，所述互补轮廓被布置成以便准许所述制动衬块在所述制动衬块的横向方向上且与所述制动衬块支撑结构的周向方向成一定角度地插入所述制动衬块支撑结构中，并且随后当所述制动衬块的周向表面与所述制动衬块支撑结构的互补的周向表面接触时，准许所述制动衬块围绕旋转中心枢转，进入所述制动衬块支撑结构中的装配位置。
17.如权利要求16所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动衬块包括第一周向表面，所述第一周向表面具有限定用于与互补的第一周向顶靠表面接触的第一固定半径的部分圆形区段的轮廓。
18.如权利要求17所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动衬块包括第二周向表面，所述第二周向表面具有限定第二固定半径的部分圆形区段的轮廓，所述第二固定半径大于所述第一固定半径以用于与互补的第二周向顶靠表面接触。
19.如权利要求18所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述衬块保持器构造在远离固定的旋转中心的第二周向顶靠表面附近定位。
20.如权利要求19所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述衬块保持器构造相对于所述制动器转子的通常旋转方向被定位在所述重型车辆盘式制动器的尾侧上。
21.如权利要求1所述的重型车辆盘式制动器，其中，所述制动夹钳包括径向的孔，所述孔的尺寸被确定成以便准许所述制动衬块通过所述孔与所述制动夹钳和所述制动器转子在合适的位置装配和移除。
22.一种用于装配到重型车辆盘式制动器中的制动衬块，所述制动衬块包括保持器构造，所述保持器构造准许所述制动衬块与所述重型车辆盘式制动器的对应的支撑结构推入配合保持，并且其中所述保持器构造位于所述制动衬块的拐角处，在所述拐角处所述制动衬块的径向外表面与周向表面相交。
23.如权利要求22所述的制动衬块，所述制动衬块包括：第一周向面，所述第一周向面具有轮廓，所述轮廓限定具有第一固定半径的部分圆形区段；以及第二周向面，所述第二周向面具有第二固定半径，所述第二固定半径大于所述第一固定半径。
24.如权利要求23所述的制动衬块，其中，所述第二固定半径的中心基本上与所述第一固定半径的中心重合。
25.如权利要求22所述的制动衬块，其中，所述制动衬块是第一制动衬块、并且尺寸被确定成使得当面向完全相同的第二制动衬块时，所述第一制动衬块和所述第二制动衬块以平行间隔关系且摩擦材料面向材料地关于与所述第一制动衬块的摩擦面和第二制动衬块的摩擦面平行且与第一制动衬块和第二制动衬块等距的平面成镜面对称。
26.一种用于将制动衬块装配到重型车辆盘式制动器和/或从重型车辆盘式制动器移除制动衬块的方法，所述方法包括以下步骤：
提供重型车辆盘式制动器，所述重型车辆盘式制动器具有：
制动衬块，所述制动衬块用于选择性地接触制动器转子的面；
制动夹钳，所述制动夹钳用于至少在内侧-外侧方向上限制所述制动衬块；
致动机构，所述致动机构用于选择性地使所述制动衬块与所述制动器转子接触；以及
制动衬块支撑结构，所述制动衬块支撑结构用于相应地在周向方向上约束所述制动衬块；
其中，所述制动衬块包括可移动的衬块保持器构造，所述衬块保持器构造准许在所述制动衬块支撑结构内组装和保持所述制动衬块，使得所述制动衬块被固持在所述制动衬块支撑结构内用于所述重型车辆盘式制动器的操作，并且其中所述衬块保持器构造位于所述制动衬块的拐角处，在所述拐角处所述制动衬块的径向外表面与周向表面相交；并且
将所述制动衬块装载到所述制动衬块支撑结构中，使得其通过所述衬块保持器构造而被保持在所述制动衬块支撑结构中；和/或
将所述衬块保持器构造移动到释放位置，并且将所述制动衬块从所述制动衬块支撑结构中举起。
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