CN109790889B - 捕获颗粒的制动衬块和制动单元 - Google Patents

Abstract

轴盘式制动器A中的制动衬块，该衬块包括制动片(1)和用摩擦材料制成的衬片，衬片由摩擦面(26)、安装面(20)、内边(23)、外边(24)、前边(21)、后边(22)划界，衬片设有采集凹槽(3)，于摩擦面(26)上开口，并靠近前边(21)设置，制动片包含与采集凹槽流体连通的孔(17)，该孔通过连通装置(4)与真空源相连，采集凹槽出现在从内部和外边中选择的一个边上。

Description

捕获颗粒的制动衬块和制动单元

技术领域

本发明涉及一种无污染制动系统，特别是用于道路或轨道车辆。本发明特别涉及一种能够通过抽吸方式，捕获由摩擦制动器发出，由磨损产生的颗粒和灰尘的制动系统。

众所周知，这些分散在周围环境中的颗粒对个人健康有害。汽车电动机的开发，提高了对处理摩擦制动系统因磨损产生的颗粒和灰尘的需求。

背景技术

文件WO2014072234披露了一种简单和独立的装置，该装置基于抽吸尽可能靠近衬块/制动盘交接表面的原理。

然而，业已证明捕获率不是最佳，因为捕获率取决于空气条件，特别是制动衬块直接周围环境中普遍存在的相对气流。

因此，鉴于要消除上述的全部或部分缺点，出现了改善能有效捕获由制动产生的颗粒和灰尘解决方案的需求。

发明内容

为此，根据本发明，提出了轴盘式制动器A中的制动衬块，该衬块包括制动片和摩擦材料衬片，

由摩擦面、安装面、外边、前边、后边划界的衬片，

设有采集凹槽的衬片，于摩擦面上开口，靠近前边设置，

制动片，包含与采集凹槽的流体连通的孔，该孔通过连通装置与真空源相连，

其特征在于，采集凹槽出现在从内部和外边中选择的一个边上。

使用这些规定，可以提高捕获制动单元周围各种空气条件中颗粒的捕捉率。

实际上，更具体地说，应注意到，颗粒是在颗粒离开衬块和制动盘间交接面之前被捕获的。

通过没有吹气的简单抽吸方法，该系统可以捕获从衬片中逸出的大部分颗粒。

进一步来说，对于一给定的总可用的摩擦接触表面区域来说，凹槽的存在基本上不会降低制动的有效性。

进一步来说，如在现有技术中所知的那样，衬块附近附加部件的存在并不阻碍衬块和周围部件的冷却性能。

在本发明的各种实施例中，有可能可采用如下规定中的一个或两个：

-可直接在摩擦材料中挖空采集凹槽，直至制动片表面区域。可通过非常常见的机加工操作来形成凹槽；

-可在烧结操作过程中，直接于摩擦材料中形成采集凹槽，且凹槽底部对应于制动片表面区域；在衬片本身形成的同时，使用模制插件来精确地获得凹槽腔；

-制动片优选地采用金属材料制成，形成具有一个或两个孔的恒定全厚度衬块，其中一个将用作抽吸衬片处除去颗粒的通道；

-有利地是，凹槽占用的表面区域S3小于摩擦面上总可用表面区域S20的5％，且再次优选地小于4％；在收集颗粒的同时，优化的制动有效性是针对可用表面区域获得的。

-采集凹槽通常相对于轴A径向地延伸在开口端和封闭端间，制动片的孔在靠近封闭端的凹槽处出现。因此，优化了气动/液压路径。

-根据一个可选方案，采集凹槽唯一且连续，采集凹槽具有恒定宽度且与衬片前边基本平行；发明人业已发现，该位置最佳，可以最大化颗粒的采集且保持良好的制动有效性水平；

-根据一个可选方案，采集凹槽的宽度可在1.5mm和4mm之间，优选地接近2.5mm；适用于轻型或中型汽车；

-根据一个可选方案，采集凹槽的宽度可以从2.5mm到6mm；这是重型货车或公共汽车或轨道车辆的最佳选择；

根据另一方面，本发明的目的在于一种制动单元，其中所述制动单元包括一个制动盘、一个制动卡钳、两个诸如先前定义的衬垫块，和一个抽吸装置，其通过连通装置与衬块的凹槽气动连接。

-根据一个可选方案，连通装置包括至少一个柔性软管；因此，柔性软管可以在其运动中跟随衬块，特别是当衬片具有磨损时，这有利于在衬块更换过程中的组装；

-根据一个可选方案，柔性软管的一个端部安装在制动片孔中；因此，可选择性地连接软管和衬块，尤其是在更换衬块的操作过程中；

-根据一个可选方案，可通过设在卡钳主体中的内部通道形成连通装置；这是卡钳主体为实体时的智能解决方案；

-根据一个可选方案，抽吸装置靠近制动卡钳设置，其连通装置将制动片孔与抽吸装置相连；因此，可局部实现捕获和存储，靠近颗粒采集。

-根据另一个可选方案，可远程布置抽吸装置，且将其用作数个制动主体共用的资源。

-可通过控制单元，以电气方式控制驱动抽吸装置的装置；因此，可根据预先确定的逻辑控制抽吸阶段，特别是根据不同制动阶段。

附图说明

阅读如下对本发明诸多实施例中的两个实施例的描述，将会显现出本发明的其他方面、目的和优点，所举实施例并非是穷尽的。通过附图还将更好地理解本发明内容，其中：

-图1和图2是根据本发明第一实施例的制动衬块的常规视图、剖视图和透视图，

-图3是图1和图2中制动衬块的正视图，

-图4是根据第二实施例的制动衬块的正视图

-图5描述了区域和作为正视图的表面区域的关系，

-图6是从轴端角度观看的制动本体的视图，卡钳支架未示出，

-图7是沿采集凹槽截取的衬块剖视图，

-图8描述了有卡钳支架、卡钳和制动盘的制动本体的透视图，

-图9描述了衬块制动片孔中的采集软管的连接，

-图10和图11是制动单元变体的正视图，

-图12示意性地示出了装备机动车辆的完整系统的示例，

-图13表示根据与图6中视图类似视图的第一实施例的变型，

-图14示意性地示出了两个制动颗粒采集软管和抽吸装置间的气动连接。

具体实施方式

在不同图中，相同参考标记表示相同或相似元件。必须注意的是，附图不一定按比例绘制，可能会放大某些尺寸让描述更清晰，尤其是某些安全间隙或空隙。

本发明涉及一种盘式制动器配置。这种盘式制动器配置在机动车、商用车辆、重型货车、公共汽车以及铁路车辆中以及两轮车上非常普遍。在该配置中，在称为“制动盘”的转子上进行制动操作，其中所述制动盘与轮辋相连但分开。众所周知，两个制动衬块10，如图1至图4中所示的制动衬块，设在制动盘的两侧，与制动盘的侧面相对。选择性地施加压力，根据制动控制，使衬垫移动更靠近彼此，且按压在制动盘表面上，换句话说，衬垫将制动盘夹在中间。

因为车辆交通日益增加，尤其在城市地区，所以制动系统会发出越来越多的颗粒。医学研究证实颗粒对个人呼吸系统和常规健康造成危害。因此，大幅减少周围环境中这些颗粒的排放很重要，这也是本发明所要涉及的。

即使试图使用无摩擦的制动系统，当有可能时，例如使用再生电动制动系统或福柯电流系统，也已证明这些系统不能从摩擦制动系统转移开，因为它们在所有速度下均有效，且能够使车辆保持关闭，并在紧急制动需要的情况下提供足够和有效的解决方案。

关于摩擦制动器系统，因此其是基于围绕轮轴A转动的转子9(即制动盘)，其中两个滑行装置通过摩擦而作用，以通过将动能转换成热能来降低其速度。制动本体19进一步包括两个滑行装置，一个配置有活塞55的卡钳5和卡钳支架6。

围绕轴A的旋转，可以定义正切(或圆周)方向T和径向R(局部与轴A和正切方向T正交)。

此外，定义了标准旋转方向FW，该方向与前向运动相对应。对于公路车辆的情形，当车辆制动时，通过前向移动产生99％的制动颗粒。实际上，在向后运动中，车辆几乎没有刹车。

如图1至图4所示，制动衬块包含制动片1，有时也称为金属基板。制动片优选采用金属材料制成；其形成恒定全厚度的衬块(通常在3和5mm之间)。它的常规表面形状是矩形，有时具有沿着制动盘侧面曲面的一个曲面，衬垫将在其上施加其作用力。

制动片1包含一个旨在支撑轴A2的卡钳和/或活塞55的外表面14，以及其上有衬片相连的内表面13。

制动衬块还包含一个支撑体，也称为“制动衬片”2，其包含摩擦材料，该材料有时通常称为“Ferodo”。衬片2可能释放出由于摩擦而形成磨损导致的颗粒28。

衬片2由摩擦面26(“摩擦”面)、与摩擦面相对且与制动片相连的安装面20、内边23(轴A的侧面)、外边缘24(在轴A的相对侧上)、前边21和后边22界定。

前边21位于制动盘侧面的圆周标记中，其中制动盘从与衬块的交界面(FW侧)露出。

摩擦面标记为26，随着衬片2在制动片1方向上出现磨损，摩擦面变得逐渐更靠近制动片。在图1中，全新衬片体积表示为一条虚线，出现一定磨损后的体积表示为一条连续线。衬片的厚度随时间推移而因此变小。

衬片设有采集凹槽3，于摩擦面26上开口，靠近前边21设置。凹槽3的深度与凹槽的整体高度对应，换句话说，凹槽底部与制动片的内表面区13对应。

有利地是，根据本发明，在本采集凹槽3中创建气流FA，该气流通过来自真空源的抽吸而产生。

当采集凹槽出现在内边和外边中选定的一边时，可观察到抽吸功率和产生气流之间的最佳平衡；换句话说，凹槽3仅在其中一个侧边出现。

例如，在图1至图3中，凹槽3出现在已识别口部33中的内边缘处。相反，在图4中所示的变型中，凹槽出现在已识别口部34中的外边缘处。

与在外边或内边之一上的口相对，凹槽3终止在已识别的盲端31，不在边缘处出现。

根据图中未示出的另一个实施例，采集凹槽可在内边23和外边24出现。

根据优选的方面，采集凹槽是唯一且连续的，采集凹槽具有恒定宽度且与衬片前边21基本平行；但是，不排除衬片包含用于放水用途的其它凹槽。

对于机动车型衬块，可以选择采集凹槽的宽度E在1.5mm和4mm之间，优选接近2.5mm。

对于重型货车、公共汽车、火车、电车和地铁类型衬板，可以选择采集凹槽的宽度E在2.5mm至6mm之间。有利地，可选择凹槽宽度，基本上与衬片的总表面面积成比例。

可在衬片形成的同时形成采集凹槽3，或者随后形成。

在所示示例中，制动片1包括两个榫头或耳部11、12，用于保持和引导制动衬块。每个榫头采用形状的互补性方式被接收在卡钳支架6的壳体中。因此，车辆根据正切T和径向R方向停止，壳体能够使得榫头根据轴向A移动。

制动片包含孔17，用作抽吸衬片处除去的颗粒的通道。实际上，制动片孔17出现在靠近盲端31的凹槽处，这也再次优化了收集颗粒的气流。

但是，在通常情况下，必须注意的是，对制动片中的孔17进行定位，使其位于与采集凹槽有流体连通的位置，不一定靠近盲端31。

考虑到对称性，可以规定，制动片包括两个孔，其中只有一个孔与凹槽相对。在这种情况下，即使有两个单独的衬块参考(见下文)，也只有一个单一制动片供参考。

孔17的直径可略大于凹槽的常规宽度；但是，凹槽在孔17所在位置可以具有较大宽度。

如图所示，与不同的可能实施例变型的共同点是，制动盘具有恒定厚度，这与制动车轮无关(或制动车轮轴)；两个滑行装置10A、10B(也称为“制动衬块”)，通过使用制动卡钳5的操作，旨在支撑制动盘进行制动。

制动盘包含一个轮毂，位于卡钳活塞侧上的一个第一环形侧面，标注为与轴A垂直的9A，和位于轮辋侧上的第二环形面，标注为与第一侧面平行的9B；侧面的径向外边缘通过称为制动盘边缘93的边缘连接。

通过连接到卡钳支架6来附接制动卡钳5。在所示示例中，该种附接是根据A2的浮动类型，例如，与杆56(也称为“柱”)附接，这是众所周知的，故不详述。

卡钳支架6包含一个用于连接到摆臂或轮毂支架的胎面，以及连接在制动盘上的U形铰链板：更具体地是，位于前侧的第一铰链板61，位于后侧的第二铰链板62，连接与胎面相对的铰链板的连接弧63。

对于公路车辆的情况，胎面设在与制动盘9相对的车辆的内侧上，且连接弧设在与制动盘9相对的车辆的外侧上。根据具体情况，胎面与摆臂或承载的轮毂相连。

连接滑行装置10A、10B，这样，它们才能相对卡钳支架6根据A移动，但它们基本上固定在榫头11、12的周向T和径向R中，形式的互补性已经提及过。

活塞侧的衬块，换句话说，与轮辋相对的衬块，标记为10A，也称为“底部衬块”，它支撑制动盘的第一面9A。相对位置的已识别衬块10B，称为“外部衬块”，位于轮辋的一侧上，换句话说，在卡钳活塞的相对侧上，它支撑制动盘的第二面9B。

在所示示例中，底部衬垫10A和外部衬块10B不同，这是因为它们衬片的配置不同，但是不排除出于标准化原因，相对于衬块PS的中间平面，形成两个对称凹槽。

在其他配置中，还存在要求底部衬垫块与外部衬垫块不同的其他原因。

选择性地要求两个衬块，两个相对，通过因此产生根据与轴向A平行的A2方向的作用力PF，在活塞55作用下夹住制动盘9。卡钳具有与制动盘相连的大致U形，并包含设在与活塞55相对位置的主体50和指状物51、52。

对于制动有效所需的区域和表面区域，参考图5，必须注意到，凹槽占用的表面区域S3与摩擦面上总可用表面区域S20相比非常小。

定义比率K＝S3/S20。

可以有利地具有K<5％的比例，或甚至优选地小于4％。

位于采集凹槽下方的剩余表面区域S21，表示小于S20的10％。

必须注意的是，形成凹槽3下方边缘的剩余表面区域21，必须足够小，以避免该边缘机械损坏的风险。

抽吸装置可以多种方式布置。

在图6中，有一个专用于制动本体的局部抽吸装置8；该抽吸装置包含电机、过滤器、涡轮机。在该配置中，气动管道的长度很短，应尽可能短以限制液压负载的损失。

关于横过卡钳的软管。

根据一种变型，该抽吸装置8可居中方式设置，如图12中的虚线所示。

提供流体连通装置(一般用参考标记4标注)，换句话说，例如，也称为气动通道的气动软管，其通过流体方式将抽吸装置与两个采集凹槽连接。

在实践中，如图1和6所示，连通装置由柔性软管40形成，其一端连接在制动片的孔17中，另一端进入抽吸装置中。

所述柔性软管可由一个单一零件或多个部件形成，换句话说，由软管节段形成，可能带有连接器。

在内部，根据卡钳的空间配置，可能需要采用一种技巧，根据该技巧，软管40穿过设在卡钳主体中的内部通道57，如图10中所示。

在图11中，柔性软管40直接邻接在衬块制动片上，不需要横过卡钳的主体。

这样，在衬垫块10A的内侧，根据卡钳5的结构，可通过交叉通道57调用图10中的配置，或图11中卡钳中没有交叉通道的配置。

图9示出了孔17水平处衬块的制动片中柔性软管40端部附接的解决方案。孔17可由两个同轴的轴孔A3形成，朝向直径稍大的衬片。

软管自由端包含柔性钩形47，以与形成的肩部配合，在该位置，不同直径的两个孔与孔17相遇。

当然，可以考虑连接衬块制动片中软管端部的其他方法，粘接，通过螺旋连接的附接，通过磁性部件等。

如上所述，应注意，可以有两个相对于衬块PS中间平面的对称凹槽，实际上只有一个用于抽吸方法。

连通装置4由较小直径管道或气动通道形成。

在具有抽吸装置和集中采集的版本中(见图12)，有一个配置过滤器、涡轮机、电动机、以及气动通道41,42,43,44的集中式抽吸装置80，其分别将每个制动主体与中央抽吸装置相连。

在图12中描述了电子控制单元7，其根据预定逻辑负责控制抽吸阶段，特别是根据不同的制动阶段。因此，当驾驶员和/或车辆系统没有执行制动动作时，可避免抽吸。

在一个变体中，可通过电缆71,72,73,74将电子控制单元7与位于制动主体附近的分散的抽吸装置相连。

在图13中，还表示了本发明的另一个变体。只有与第一实施例的不同之处，特别是图6中的配置，将会作解释。

根据参考标记40A，已标记了第一个柔性软管，其一个端部在底部衬块10A的第一孔17A中连接。同样地，根据参考标记40B，已标记了第二柔性软管，其一个端部在外部衬块10B的第二孔17B中连接。

如图6中所示，第一软管40A穿过设在卡钳5主体中的第一内部通道57A。根据该变体，第二软管40B也穿过设在卡钳5主体中的第二内部通道57B。这种设置减小了与第二软管40B的相连体积。当然，第一通道57A和第二通道57B是横向。

因此，根据本发明，提供了一种制动单元，其包括制动器制动盘9、制动卡钳5、两个衬垫块10A，10B和通过连通装置4与衬块凹槽相连的抽吸装置8。衬块10A包含第一孔17A。衬块10B包含第二孔17B。

连通装置4包括第一柔性软管40A，其端部装配在衬块10A的第一孔17A中。连通装置4还包括第二柔性软管40B，其端部装配在衬块10B的第二孔17B中。

进一步说，第一软管40A设在卡钳5的第一通道57A中。第二软管40B设在卡钳5的第二通道57B中。还应注意，第一通道57A和第二通道57B可隔开，如图13中所示配置，但也仅形成接收第一柔性软管40A和第二柔性软管40B的单个通道。第二软管B也可设在制动盘9上形成的采集通道中。

还应注意，卡钳的第一通道57A和第二通道57B中的至少一个通道不能包括柔性软管。因此，灰尘颗粒被吸入没有获得任何柔性软管的这些通道57A和57B中。进一步地说，第二柔性软管40B可部分地设在衬块10B的采集凹槽3B中。

进一步地说，根据图14中所示的有利配置，第一柔性软管40A和第二柔性软管40B可通过其相对端部与装配到第一孔17A和第二孔17B中的柔性软管连接。因此，其包含于抽吸装置80A处出现的共用臂40C。由第一柔性软管17A和第二柔性软管17B以及共用臂40C形成的单元具有大致的“Y”形。同样，该配置具有限制根据本发明的制动单元体积的优点。进一步地说，应注意，图14中的配置也可以根据图6中的配置定位有两个软管40。

Claims (10)

1.轴盘式制动器A中的制动衬块，该衬块包括制动片(1)和用摩擦材料制成的衬片，

所述衬片由摩擦面(26)、安装面(20)、内边(23)、外边(24)、前边(21)、后边(22)划界的，

所述衬片设有采集凹槽(3)，于所述摩擦面(26)上开口，靠近前边(21)设置，

所述制动片包括与所述采集凹槽流体连通的孔(17)，所述孔通过连通装置(4)与真空源相连，

其特征在于，采集凹槽仅出现在内边上或仅出现在外边上。

2.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，所述采集凹槽直接在所述摩擦材料中挖空，直至所述制动片的表面区域。

3.根据权利要求1所述的制动衬块，其特征在于，在烧结操作过程中，所述采集凹槽直接形成于所述摩擦材料中，且凹槽底部对应于所述制动片的表面区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动衬块，其特征在于，凹槽占用的表面区域S3小于摩擦面上总可用表面区域S20的5％。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制动衬块，其特征在于，所述采集凹槽在开口端(33)和盲端之间相对于轴径向延伸，所述制动片的孔(17)在靠近盲端的凹槽处出现。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制动衬块，其特征在于，所述采集凹槽唯一且连续，并且所述采集凹槽具有恒定宽度且与所述衬片的前边基本平行。

7.制动单元，其包括制动盘(9)、制动卡钳(5)、根据权利要求1至6中任一项所述的制动衬块(10A,10B)，以及通过连通装置(4)与衬块的凹槽气动连接的抽吸装置(8)。

8.根据权利要求7所述的制动单元，其特征在于，所述连通装置(7)包括至少一个柔性软管(40)。

9.根据权利要求8所述的制动单元，其特征在于，所述柔性软管的一个端部安装在制动片的孔(17)中。

10.根据权利要求7所述的制动单元，其特征在于，通过设在卡钳(5)的主体(50)中的内部通道(57)形成所述连通装置。

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