CN109707769A - 用于车轮的制动盘组件 - Google Patents

Abstract

提供一种制动盘，所述制动盘用于提供在转动主体，比如轨道车轮上的制动表面。所述制动盘包括多个弧形部段(126)和多个接合元件(38)，该多个弧形部段形成环，所述多个接合元件用于将所述部段连接至相邻部段。每个部段包括：内侧，其被配置成接触车轮的表面；外侧，其具有用于接触制动机构的制动表面；在所述部段(126)的每个径向末端(142)上的至少一个凹窝(140)，用于接收所述多个接合元件(38)中的一个；以及在所述部段的内侧上的槽，其被配置成接收连接元件以形成用于将所述部段(126)定位在所述车轮的表面上的枢轴接头(58)。

Description

用于车轮的制动盘组件

技术领域

本发明涉及用于转动元件，比如，车轮，的制动盘，并且更具体地，涉及由多个互相连接的制动盘部段形成的环形制动盘。

背景技术

为了提供可以与由制动机构(比如，制动颚)控制的制动蹄或制动垫接触的、光滑的、坚硬的接触表面，将制动盘固定至车轮。当在盘和蹄或垫之间建立接触时，元件之间的摩擦力足以降低或完全抑制车轮的转动。盘式制动器常用于各种应用，包括，例如，工业机械，比如，起重机和升降机，以及用于输送装置，比如，自动扶梯、电梯、滑雪升降机等。盘式制动组件也用于运输车辆，比如，有轨车、公交车、卡车，和汽车。

众所周知，由于制动蹄和转动盘之间的摩擦接触，产生大量的热。热可以引起部分制动组件的热膨胀，并可以引起制动组件在长期使用后变形或降解。更具体地，已知的制动装置往往不能使产生的热均匀分布，导致跨越制动组件的温度梯度较宽。这种温度梯度可以导致在制动盘上形成裂缝和裂缝。此外，冷却气流通常既不均匀也不足以抵消所产生的热的破坏作用。相反，冷却空气可能实际上会增加制动盘上的温度梯度，使热过渡现象恶化。此外，在制动元件的接触表面上产生的相当数量的热传递至轴(所述制动盘安装在所述轴上)。此传递的热可能在轴和/或轮引起氧化反应发生，从而更难更换制动元件。长时间受热也改变制动元件和/或驱动元件的定心或校准，进一步影响制动系统和车轮的性能。

为了使制动衬片和/或制动盘易于使用并简化维修，已经研发了制动盘，其由两个或多个互锁部段或摩擦环形成，互锁部段或摩擦环可以单独移除和更换。例如，通过引用结合在本文中的专利号为4,132,294，专利权人为Poli的美国专利公开了一种制动盘，其包括围绕中心毂设置的两个或多个衬片。所述衬片的外侧被配置成与制动蹄接触并且以常规方式运行。所述衬片的内侧包括用于散热的多条径向冷却肋。盘式制动器通过将紧固件或螺钉插入衬片中的孔连接至位于车轮的相反侧或车轮本身上的盘式制动器。盘式制动器被配置成固定至所述车轮，使得所述衬片的内表面与所述车轮的表面接触。

已知其它分段的盘式制动器，其中通过间隙使单独的部段分离开，以在受热时，使所述部段能够膨胀。例如，通过引用结合在本文中的专利号为5,788,026，专利权人为Poli的美国专利公开了一种制动盘，其具有固定至转动主体以形成环形环的若干制动盘部段。盘式制动器的相应部段通过穿过在所述部段和转动主体中的孔延伸的紧固件彼此连接。该部段还通过从部段的凹窝延伸至相邻部段的相应的凹窝的接合元件或销可滑动地连接至在环形盘式制动器中的相邻部段。以此方式，所述部段可以移动并膨胀，响应由盘式制动器和制动机构之间的接触引起的热，磨擦力，和压力。

但是，在这种制动系统中，施加压力时，所述部段自由移动。例如，增加的压力可以在相对于车轮毂的圆周或径向方向推动所述部段，引起所述部段与所述制动蹄不能很好地对准。因此，当所述制动蹄接触未对准的部段时，所述部段可能弯曲或损坏。该部段还可能以意外的方式磨损，这进一步提高故障率。未对准的部段还可能摩擦车轮表面，引起刺耳的声音或其它不期望的噪声。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的转动主体和制动组件是分段的制动盘，其不易被热膨胀损坏。此外，虽然制动盘能够膨胀，单独的部段在圆周和径向方向的运动仍是受限的，以防止制动蹄接触未对准部段。作为这些修改的结果，所提供的制动盘组件不易于磨损并且比已知的替代系统更安静地运行。

通常，本发明涉及制动组件和转动主体，其解决或克服与现有的制动系统相关的一些或所有不足和缺点。因此，根据本发明的一个方面，提供制动盘。所述制动盘包括多个弧形部段和多个接合元件，该多个弧形部段形成环，所述接合元件用于将所述部段连接至相邻部段。每个部段包括：内侧，其被配置成接触车轮的表面；外侧，其具有用于接触制动机构的制动表面；在所述部段的每个径向末端上的至少一个凹窝，其用于接收所述多个接合元件中的一个；以及在所述部段的内侧上的槽，其被配置成接收连接元件以形成用于将所述部段定位在所述车轮的表面上的枢轴接头。

在某些实施例中，连接元件包括头部，其被配置成插入在所述部段的槽中。在这种情况下，枢轴接头可以是髁状接头。可替换地，该枢轴接头是球窝接头。

在某些另外的实施例中，所述盘包括多个横向通孔，所述通孔在所述部段的内侧和外侧之间延伸，其被配置成接收紧固件以将所述部段连接至所述车轮。可替换地，每个部段可以包括在所述部段的每个径向末端上的两个凹窝。在这种情况下，所述多个接合元件中的每个接合元件能够可滑动地接收在各自的凹窝内。此外，每个凹窝的深度可以比所述接合元件的长度更大，从而使所述连接元件能够完全滑入所述凹窝中。

在某些实施例中，所述盘包括六个部段，并且相邻段由径向间隙隔开。所述部段相对于所述接合元件可以是可移动的，从而膨胀或缩小所述间隙的宽度。所述部段可以包括至少一个凸起，所述凸起从所述部段的内侧延伸，用于将冷却空气引入所述部段的内侧。所述凸起可以包括在所述部段的内周侧和外周侧之间延伸的径向翅片。

根据本发明的另一方面，提供制动组件。所述组件包括车轮，所述车轮包括中心毂，外轮缘，以及在所述毂和所述轮缘之间延伸的主体。所述主体具有前侧表面和后侧表面。所述制动组件还包括前制动盘和后制动盘，所述前制动盘连接至所述主体的前侧表面，所述后制动盘连接至所述主体的后侧表面。每个制动盘包括多个弧形部段和多个接合元件，该多个弧形部段形成环，所述接合元件用于将所述部段连接至相邻部段。每个部段包括：内侧，其被配置成接触车轮的主体的前侧表面或后侧表面；外侧，其包括用于接触制动机构的制动表面；至少一个凹窝，其坐落在所述部段的每个径向末端上，用于接收所述接合元件；以及在所述部段的内侧上的槽，其被配置成接收连接元件以形成用于将所述部段定位在所述车轮的前侧表面或后侧表面上的枢轴接头。

在某些实施例中，所述连接元件包括在其每个纵向末端的头部和在头部之间延伸的轴。至少一个部段的槽可以限定椭球腔，所述椭球腔被配置成接收所述连接元件的头部以形成髁状接头。可替换地，所述槽可以限定部分球形空腔，该腔被配置成接收所述连接元件的头部以形成球窝接头。在某些实施例中，所述连接元件穿过在所述车轮的主体中的孔延伸，使得所述连接元件的一端插入所述前制动盘的部段的槽中，并且所述连接元件的另一端插入所述后制动盘的部段的槽中。

在某些实施例中，每个部段进一步包括至少一个横向通孔，所述通孔在所述部段的内侧和外侧之间延伸。在这种情况下，所述组件还可以包括紧固件，所述紧固件插入每个通孔中，用于穿过在所述车轮的主体中的相应的通孔将所述前制动盘连接至所述后制动盘。在某些实施例中，每个部段可以包括两个横向通孔，所述横向通孔坐落在所述部段的中心轴上。

结合附图，前述和其它特征和特性，以及相关的结构元件和部件的组合的操作和运行方法和生产经济将在下文描述和权利要求中变得更清晰，所有这些形成本说明书的一部分，其中相同的附图标记在各附图中表示相应的部件。但是，应该清楚地理解，附图仅仅用于展示和说明的目的，并且不意图限制本发明。除非文中另有明确规定，在说明书和权利要求书中使用的单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括其复数形式。

附图说明

上文总结了本发明的优选实施例的一些优势和特征。参考下面的附图，结合对附图的详细描述，本领域技术人员将明白这些实施例以及设备的其它潜在的实施例。

图1为连接至车轮的制动盘的实施例的正视图；

图2为图1的制动盘的部段的透视的正视图；

图3为图1的制动盘的部段的透视的后视图；

图4A为图1的制动盘沿线B-B的剖视图；

图4B为图4A的制动盘的标记为D的圈内区域的展开图；

图5为图1的制动盘沿线C-C的剖视图；以及

图6为图1的制动盘沿线A-A的剖视图；

具体实施方式

提供下面的描述，以使本领域技术人员制造并使用预期用于进行本发明的所述的实施例。但是，各种修改、等效物、变化和替换对本领域技术人员仍然是显而易见的。任何且所有这些修改、变化、等效物和替换都在本发明的本质和范围内。此外，下文为了描述的目的，术语“端”、“上面”、“下面”、“右”、“左”、“竖直的”、“水平的”、“顶部”、“底部”、“横向的”、“纵向的”，及其派生词应该是指本发明在附图中的定向。

但是，应该理解，除非有明确的相反的规定，否则本发明可以采取各种可替换的变化和步骤顺序。应该理解，附图中所示的以及下文所描述的特定设备和过程是本发明的简单的典型的实施例。因此，与在此描述的实施例相关的特定的尺寸和其它物理特征不会被视为限制。为了易于理解本发明的目的，附图及描述展示了本发明的优选实施例，从中可以理解并体会本发明，其结构、构造和操作方法的各种实施例，以及许多优势。

本发明涉及转动主体和制动盘。所述转动主体可以为任何车轮结构，包括有轨车辆的车轮，卡车或汽车的车轮，或各种工业机器的车轮。制动盘指的是适于连接至转动主体的一侧或两侧的表面的结构。所述制动盘被配置成与制动机构，比如制动颚、制动垫或制动蹄接触。制动盘和蹄之间的摩擦力抑制转动主体的转动。

参考图1，根据一个实施例，展示了转动主体，比如有轨车轮10。所述车轮10包括主体12，主体12在毂14和外轮缘16之间延伸。所述主体12包括前侧表面18和后侧表面20(图4A、5和6中有示)。所述外轮缘16可以包括胎面22，所述胎面22被配置成与轨道(未图示)接合。所述主体12可以包括具有不同厚度或硬度的区域。例如，所述主体12可以包括高低硬度交替的同心带(未图示)。各种区域的硬度可以由主体12的厚度或材料组成的变化而引起。

如所示，例如，在图4A中，前制动盘24连接至所述车轮10的前侧表面18，并且后制动盘24’连接至后侧表面20。该前制动盘24和后制动盘24’可以设置成使得所述制动盘24,24’的相应部段126通过车轮10对准。一般地，优选将所述制动盘24,24’固定至所述车轮主体12的更坚硬区域，以提高制动性能。所述制动盘24,24’由弧形部段126形成，该弧形部段围绕车轮10的毂14连接，从而形成闭合的环形环，所述环可以指的是摩擦环。取决于车轮和/或制动机构的性能和空间要求，所述部段126的形状和尺寸可以是相同的或其可以具有不同的形状和尺寸。部段126的数量可以是偶数或奇数。例如，图1中所示的前制动盘24具有六个相同部段，该六个相同部段形成环。每个部段126包括外侧128，该外侧128作为标准的制动表面130运行。该制动表面130被配置成与由制动机构控制的制动蹄或垫接触。内侧132(图3所示)坐落在所述部段126的外侧128的对立面。所述内侧132被配置成接触所述车轮主体12的所述前侧表面18或后侧表面20以在圆周方向沿车轮表面施加制动力。

参考图2和3，所述内侧132可以包括凸起134，比如翅片，该凸起从所述部段126的内侧132延伸。使用时，所述凸起134有效用于冷却所述部段。特别地，所述凸起134将所述部段126与所述车轮的前侧表面18或后侧表面20隔开(图4A中所示)，使得空气能够穿过开放的空间。空气有效地冷却所述部段126，并且在使用时提供更均匀的温度梯度。在某些实施例中，如图3所示，所述凸起134从所述部段126的内周侧径向向外延伸至所述部段126的外周侧。在该情况下，所述凸起形成引导气流径向离开所述制动盘24,24’的通道。

已经对制动盘24和弧形部段126的结构进行了一般性描述，现在更详细地描述使相邻部段126彼此相连，至在车轮10的另一侧上的后制动盘24’上的相应部段126，并且至车轮的主体12的各种结构。更具体地，所述部段126包括从其内侧132延伸的若干孔和槽。所述孔和槽被配置成接收各种紧固件、销、连接元件，和接合元件。

参考附图1-3和5，所述部段126通过相邻部段126的径向末端142之间的径向间隙36彼此隔开，使得所述部段126可以取决于制动蹄或垫施加的温度和力自由膨胀或收缩。所述部段126通过跨过所述间隙36延伸的接合元件28连接在一起。如本领域所知，所述接合元件38可以为销、紧固件，或滑动器。所述接合元件38被配置成插入从每个部段126的径向末端142向内延伸的凹窝140中，使得每个接合元件38在相邻部段126的相应凹窝140之间延伸。在一个实施例中，每个凹窝140的深度大于结合的接合元件38的长度。因此，所述部段126相对于所述接合元件38自由移动，导致所述接合元件38更进一步地插入一个部段126中并从相邻部段126推开。所述凹窝140的横截面为大致圆形，并且与所述部段126的中心轴X是等距的(图1所示)。在一个实施例中，每个部段126的每个径向末端142包括面对面设置的两个凹窝140。在每个径向末端142上包括两个凹窝140限制所述部段126相对于彼此的转动，并且协助限制所述部段126在径向方向的运动。

参考图1-4B，所述部段126进一步包括横向通孔144，所述横向通孔144在所述部段126的外侧128和内侧132之间延伸。所述孔144被配置成接收紧固件46，比如螺钉或螺栓。所述紧固件46可以将所述部段126连接至所述车轮10的主体12。可替换地，如图4A所示，所述紧固件46可以通过所述车轮主体12延伸至在所述车轮10的相反侧上的相应部段126。在一个实施例中，如图1所示，每个部段126包括两个这样的横截面为圆形的通孔144。所述孔144沿所述部段126的中心纵轴X定位，并且与所述部段的中心是等距的。

继续参考图1-4B，所述紧固件46穿过孔144插入，并且坚硬地和固定地将定位在所述前制动盘24的所述部段126连接至所述后制动盘24’的相应部段126。所述紧固件46的顶部可以凹进所述横向通孔144内，使得其不能在孔开口的上方延伸。使所述紧固件46凹进确保所述紧固件不能接触或阻挡制动机构的转动蹄或制动垫。如本领域已知，所述紧固件46可以通过垫圈52和螺母54或通过其它紧固和连接结构连接至所述部段126。在可替换的实施例中，所述孔144可以不包括在所述部段126的主体上。相反，所述部段126可以包括另外的结构元件，比如连接至所述部段126或从所述部段126延伸的附件或支架(未图示)。所述紧固件46可以穿过插入附件或支架的通孔中。

参考图1、3和6，所述部段126进一步包括槽156，所述槽156适于接收连接元件62以形成枢轴接头58。如下文所述，所述枢轴接头58防止所述部段126由于向心力和热膨胀沿所述车轮10的表面径向向外滑动。所述连接元件62可以包括位于该连接元件62每一端的头部64和在头部之间延伸的圆柱形轴66，所述头部64成形为适于插入槽156中。所述头部64和轴66可以为通过已知的紧固件或粘合剂连接在一起的独立的元件，或一体化形成。所述槽156包括开口160，所述开口160从所述部段126的内侧132向内延伸。所述连接元件62的头部64成形为适于穿过所述开口160插入所述槽156中。一旦所述连接元件62插入所述槽156中，所述部段126能够在围绕所述头部64的至少一个方向自由转动。所述连接元件62的轴66可以插入从所述车轮主体12的前侧表面18延伸至后侧表面20的通孔68中。在该构造中，所述连接元件62的一端插入所述前制动盘24的部段126的槽156中，并且所述连接元件62的另一端插入所述后制动盘24’的相应部段126的槽156中。

在非限制性实施例中，所述枢转接头58为椭球或髁状接头。在该情况下，所述连接元件62的头部64为椭球，其被配置成穿过所述椭圆开口160插入所述槽156中。髁状接头可沿所述槽156的横轴和纵轴自由转动。但是，所述髁状接头防止所述部段126扭转或转动。在可替换的实施例中，所述枢轴接头58可以为具有圆形开口160的球窝接头(例如，球形接头)，所述球窝接头还允许绕所述头部64扭转。每个部段126包括其自身的槽156，且被配置成接收相应的接合元件62。因此，每个部段126允许在枢轴接头58允许的方向转动，但防止沿车轮侧表面18,20径向向内或向外滑动。

更具体地，所述枢轴接头58有效地产生固定点，所述部段126可以围绕该固定点膨胀或收缩。包括枢轴接头58防止所述部段126在热膨胀期间的径向位移，确保所述部段126与所述制动垫或蹄适当对准，并防止由不适当对准引起的所述部段的边缘的磨损。类似地，所述枢轴接头58通过抵抗由车轮10绕所述毂14转动引起的向心力，有效地将所述部段126保持在想要的位置，所述向心力趋于使所述部段126逼向所述外轮缘16。所述枢轴接头58还将制动机构施加的制动力有效地传递至车轮以限制所述车轮转动。最后，由于所述连接元件62的头部64不是固定地连接至所述部段126，而是仅仅搁置在相应的槽156内，车轮主体12的横向变形不会传递至所述部段126。由于车轮主体12的这些变形不会传递至所述部段126，所述部段126的结构完整性得以保留。特别地，防止了所述部段126在长期使用后弯曲、不适当的磨损、与制动蹄未对准，或使所述部段126变稀薄的其它变形力。

参考图1，使用时，制动力F通过制动机构的制动蹄或垫施加至在车轮10的前制动盘24的相应的部段126的前侧表面18上和在后制动盘24’(如图4A所示)的后侧表面20上。所述制动力F通过所述部段126的内侧132和连接元件62传递至所述车轮10。更特别地，在圆周方向施加力F，引起与所述制动蹄或垫接触的部段126枢转，从而又将力传递至相邻的部段126。由于所述部段126与接合元件38可滑动地连接，因此所述部段126能够响应所施加的力而进行枢转或转动。但是由于施加至在接触的部段126的相反侧上的相邻部段126的力在力量上相等，但在方向上相反，因此限制所述部段126的转动。因此，所述部段126有效地锁定在一起，意味着即使所述部段126被径向间隙36隔开，所述制动盘24,24’还是作为连续的或单独的结构运行。

力F施加至所述部段126，产生热，引起被接触的部段126膨胀。所述部段126还暴露于向心力，该向心力趋于将所述部段126径向向外推向所述车轮10的外轮缘16。但是，即使所述部段126发生膨胀，由于所述槽156和所述连接元件62的头部64之间的接触，所述部段126的滑动仍被阻止。这样，所述枢轴接头58为固定点，所述部段126可以围绕该固定点膨胀。有利地，所述部段126的径向位移被有效地防止。作为替代，所述部段126仅能够在受限于所述枢轴接头58的形状的方向枢转或转动。

虽然详细描述了制动盘和转动主体的具体实施例，本领域技术人员会意识到鉴于本发明的整体教导，可以研制那些详情的各种修改和替换。因此，所公开的具体设置仅作为说明而非限制本发明的范围，权利要求书和及其任何或所有等效物赋予本发明的广泛的范围。进一步地，虽然为了描述的目的，基于目前认为最实际和优选的实施例详细地描述了本发明，应该理解，这些细节仅为了描述的目的，并且本发明不限于所公开的实施例，但是，相反，本发明意图涵盖在权利要求的本质和范围内的修改和等同设置。例如，应该理解，本发明可能在一定程度上预期任何实施例的一个或多个特质可以与任何其它实施例的一个或多个特征结合。

Claims (17)

1.一种制动盘的弧形制动部段,所述部段包括:

内侧，其被配置成接触车轮的表面；

外侧，其包括制动表面,所述制动表面被配置成与制动机构接触以向车轮施加制动力；

径向和周向边缘,所述径向和周向边缘在所述部段的内侧和外侧之间延伸；以及

槽，所述槽从所述部段的内侧向内延伸,该槽被配置成接收连接元件的头部以形成枢轴接头,在所述枢轴接头中,所述部段被允许绕所述连接元件的头部枢转。

2.根据权利要求1所述的制动部段,其特征在于,所述槽包括从所述部段的内侧向内延伸的凹表面。

3.根据权利要求2所述的制动部段，其特征在于,所述凹表面包括部分椭球表面。

4.根据权利要求2所述的制动部段，其特征在于,所述凹表面包括部分球形表面。

5.根据权利要求1所述的制动部段,其特征在于,在所述槽和所述连接元件的头部之间形成的所述枢转接头为髁状接头。

6.根据权利要求1所述的制动部段，其特征在于,在所述槽和所述连接元件的头部之间形成的所述枢转接头为球窝接头。

7.根据权利要求1所述的制动部段，其特征在于，还包括至少一个横向通孔，所述至少一个横向通孔在所述部段的内侧和外侧之间延伸,所述至少一个横向通孔被配置接收紧固件以将所述部段连接至所述车轮。

8.根据权利要求1所述的制动部段，其特征在于，还包括位于所述部段的每个径向边缘上的至少一个凹窝，该至少一个凹窝用于接收接合元件，所述接合元件用于将所述部段连接到所述制动盘的相邻部段。

9.根据权利要求8所述的制动部段，其特征在于，所述部段被配置成绕所述枢转接头相对于所述相邻部段枢转。

10.根据权利要求8所述的制动部段，其特征在于，所述部段包括在其每个径向边缘上的两个凹窝。

11.根据权利要求8所述的制动部段，其特征在于，所述凹窝被配置成可滑动地接收所述接合元件的端部。

12.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，还包括至少一个凸起，所述至少一个凸起从所述部段的内侧延伸，用于将冷却空气引入所述部段的内侧。

13.根据权利要求12所述的制动盘，其特征在于，所述至少一个凸起包括径向翅片，所述径向翅片在所述部段的周向侧之间延伸。

14.一种制动盘，其包括多个权利要求1所述的弧形部段和多个接合元件，该多个弧形部段布置为形成环，所述多个接合元件在相邻部段之间延伸，用于将多个部段中的一个部段连接至多个部段中的相邻部段。

15.根据权利要求14所述的制动盘，其特征在于，每个部段包括在其径向边缘上的至少一个凹窝，并且其中每个所述接合元件的端部位于所述凹窝中的一个凹窝内。

16.根据权利要求15所述的制动盘，其特征在于，每个所述接合元件被配置成在所述凹窝内滑动，从而允许所述部段中的一个部段相对于相邻部段运动。

17.根据权利要求15所述的制动盘，其特征在于，每个部段被配置成绕连接元件的头部相对于相邻部段枢转。