CN109863326B - 制动装置和通过制动装置制动车轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种特别是鼓式制动器的用于制动车轮的制动装置(1)，其具有：‑制动鼓(2)；‑制动片支架(3)，其布置在或能够布置在所述制动鼓(2)中，并且具有至少一个制动片(4)；以及‑促动装置(5)，其用于所述制动片支架(3)在制动状态和空转状态之间的可逆转换，其中，在所述制动状态下，所述制动片(4)有效连接到所述制动鼓(2)，而在所述空转状态下，所述制动片(4)和所述制动鼓(2)之间的有效连接被接触，所述制动片支架(3)可弹性地变形以便从所述空转状态转换到所述制动状态。

Description

制动装置和通过制动装置制动车轮的方法

技术领域

本发明涉及制动装置，特别地涉及制动鼓，并且涉及用于操作制动装置的方法。

背景技术

例如DE 10 2009 027 081 A公开了制动装置，特别是鼓式制动器。此处，鼓式制动器通常用于商用车辆，在这种商用车辆中，车轮通过轴承(特别是,圆锥滚子轴承)旋转地安装在刚性车轴上。为了制动车轮，抑制固定地连接到各个车轮以与车轮一起旋转的制动鼓的旋转运动。为此，两个制动蹄片通常布置在制动鼓内，这些制动蹄片在制动状态和空转状态之间枢转，其中，在制动状态下，制动蹄片上的制动片与鼓式制动器的内侧形成有效连接，而在空转状态下，有效连接被解除。然而，这种制动鼓的实现与多个个体组件有关。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种制动装置，与现有技术的制动装置相比，该制动装置需要更少的个体组件并且相应地具有更紧凑的构造，而且来自制动装置的制动动作没有受到不利损害。

根据本发明，提供一种特别是鼓式制动器的用于制动车轮的制动装置，制动装置具有制动鼓、制动片支架和促动装置，其中，制动片支架布置或能够布置在制动鼓中并且具有至少一个制动片，促动装置用于制动片支架在制动状态和空转状态之间的可逆转换，在制动状态下，制动片有效地连接到制动鼓，而在空转状态下，制动片和制动鼓之间的有效连接被解除，制动片支架是可弹性变形的以便从空转状态转换到制动状态。相比于现有技术，制动片支架有利地被构造并布置成使得制动片支架从制动状态弹性地变形到空转状态。也就是说，在制动片支架从空转状态到制动状态的转换期间，沿着制动片支架的应力状态分布发生变化。由于转换期间的弹性变形，能够有利地省去制动片支架在制动支架上的用于枢转的与多个个体部件有关的铰接。特别地，此处，制动片支架可弹性变形，使得弹性变形的制动片支架在制动状态下通过它的制动片与制动鼓的内侧接触。于是，通过制动片支架被朝向制动鼓的内侧挤压的制动片形成摩擦阻力，该摩擦阻力导致制动鼓的制动，由此最终能够制动固定地连接到制动片支架并与制动片支架一起旋转的车轮。此处，例如，制动片焊接或铆接到制动片支架。此外，特别在变形状态下，恢复力来自于弹性变形的制动片支架，如果没有其他力作用在制动片支架上，该恢复力使制动片支架返回到空转状态。也就是说，制动片支架在制动状态下有利地被加载预应力。相应地，不需要用于使制动片支架从制动状态返回到空转状态的额外机构，且只要解除引起弹性变形的力就可以。此外，有利地，制动片支架具有固定点，该固定点在制动片支架的运动期间相对于制动支架保持位置固定，同时制动片支架的其余部分变形。也可以想到的是，在空转状态下，制动片支架没有提供恢复力。替代地，也可以想到的是，制动片支架在空转状态下提供的恢复力小于在制动状态下提供的恢复力，也就是说，即使在空转状态下，制动片支架也不会返回到制动片支架没有提供任何恢复力的状态。优选地，制动装置是例如用于商用车的制动装置，其中，制动鼓固定地连接到车轮，以与车轮一起旋转。此处，制动装置布置在刚性(即，不旋转的)车轴的端部。

原则上，制动片支架具有可弹性变形的构造，使得制动片支架能够独立地(特别是无偏置地)返回到空转状态。换句话说，不需要额外地在被制动片支架包围的区域中布置用于使制动片支架返回到空转状态的弹簧元件。

优选地，制动装置具有单个制动片支架。作为具有两个制动蹄片的构造的替代，能够通过单个制动片支架进一步地减少个体组件的数量。此外，只需要单个促动装置，且特别地需要单个调节装置，通过该调节装置来补偿制动片磨损。此处，特别地，在由于操作过程中出现的不对称负载而使用两个制动蹄片的情况下进行调节期间产生的问题消失。为了使制动片支架在空转状态下居中，优选地，弹簧元件或包括弹簧的系统是可以想到的，通过该弹簧元件或包括弹簧的系统，制动片支架在空转状态下居中，以避免在驱动操作期间作用在制动片支架上的惯性力导致制动片和制动鼓之间的意外接触。

根据本发明的另一实施例，在环绕方向上看时，制动片支架以大于180°的方式延伸，优选地以大于240°的方式延伸，并且特别优选地以大于330°的方式延伸。因此，有利地设置尽可能大的制动片支架，由此能够减小变形所需的物理能量，并且设置尽可能大的区域以用于能够布置在制动片支架上的一个以上的制动片。

特别地，制动片支架被构造为开放环。此处，优选地，在空转状态下，制动片支架相对于制动鼓同心地布置。

根据本发明的另一实施例，在环绕方向上看时，制动片支架以大于180°的方式延伸，优选地以大于240°的方式延伸，并且特别优选地以大于330°的方式延伸，并且在制动片支架的与促动装置相对的一侧处具有制动片。优选地，制动片支架被构造为开放环，其中，制动片布置在制动片支架上的与开放环的开放区域相对的一侧处。此处，可以想到的是，在环绕方向上看时，与开口区域相比，与开口区域相对的制动片更多地延伸。特别地，与开口区域相对的制动片的(在环绕方向上测量的)长度与开口区域的(在环绕方向上测量的)长度之间的比值具有0.5和0.95之间的值，优选地0.75和0.9之间的值，并且特别优选地0.78和0.88之间的值。

制动片支架的第一端部有利地以相对于制动支架位置固定的方式固定，并且促动装置在制动片支架的第二端部上进行作用。此处，特别地，可以想到的是，促动装置以位置固定的方式与制动片支架的第一端部一起固定或定位在制动支架上。由于在第一端部处的固定，在圆周方向上累加的制动扭矩有利地支撑在制动支架上。此处，第一端部代表一种止推轴承。特别地，促动装置被构造为使得来自促动装置并作用在制动片支架上的力导致制动片支架的径向运动。此处，在空转状态和制动状态之间的转换期间，在环绕方向上看时，径向偏移从第二端部到第一端部减小。为了实现制动片支架的受控移动，优选地在第二端部处设置引导装置，该引导装置防止来自促动装置的力导致不受控或不期望的变形。此外，可以想到的是，促动装置被构造为楔形件机构或单式凸轮机构。如果促动装置被构造为单式凸轮机构，当单式凸轮轴旋转时，单式凸轮轴仅与第二端部相互作用。

特别地，制动片支架以无接头和/或无轴承的方式附接到制动支架。换句话说，制动片支架仅经受变形，而没有通过接头或轴承枢转。由此，在制动片支架和制动片之间的接口处能够有利地省去接头或轴承。

此外，优选地，在环绕方向上看时，在操作期间被施加用于扩展的力的制动片支架的第一端部和制动片支架的第二端部布置成彼此齐平且/或彼此面对。由此，第一端部和第二端部有利地布置在同一高度，因此能够避免第一端部与第二端部的偏移以及由此导致的倾斜的可能性。

有利地，制动片支架的第一端部和/或第二端部的(在径向方向上测量的)端部厚度大于制动片支架在第一端部和第二端部之间的(在径向方向上测量的)中间厚度。优选地，中间厚度与端部厚度的比值具有0.15和0.75之间的值，优选地0.25和0.45之间的值，并且特别优选地0.33和0.43之间的值。由此(特别地，对于0.33和0.43之间的比值)，实现了制动片支架的如下的几何形状，在该几何形状中，第一端部和/或第二端部以能够确保制动片支架和促动装置之间的稳定接触的方式加宽，并且其次，制动片支架的重量能够保持尽可能地低，并且能够实现足以用于制动装置功能的可变形性。

在本发明的另一实施例中，促动装置具有楔形件，该楔形件能够与制动片支架的第二端部接触，并且能够在径向方向或轴向方向上移动以用于制动片支架在制动状态和空转状态之间的可逆转换。特别地，被构造为开放环的制动片支架能够通过楔形件扩展，并且由此能够转换到期望的变形状态。特别地，此处，在从空转状态转换到制动状态期间，楔形件支撑在位置固定的第一端部处或者抵靠在第一端部处。由此，能够有利地降低第一端部和第二端部的(在环绕方向上看时的)非齐平定向的可能性，因此能够消除在制动装置中可能发生的倾斜。相应地，通过位置固定的第一端部和楔形件的组合，能够稳定制动装置。此外，优选地，促动装置被构造成其永久性地(即，在空转状态和制动状态期间)抵靠在第二端部处，或者只是暂时性地(即，仅在制动状态期间或仅到制动状态的转换期间)抵靠在第二端部处。例如，通过液压系统或气动系统，特别是通过制动缸，来驱动楔形件的轴向或径向位移或移动。

为了补偿在制动装置操作期间出现的制动片磨损，特别地，在一个有利实施例中，制动装置具有调节机构，该调节机构例如设置在入口侧(即，在制动缸和楔形件之间)，或者设置在出口侧(即，在第二端部的区域中)。替代地，此处也可以想到的是，轴承(例如，滚子轴承)在楔形件和第二端部之间移动，以用于调节，该轴承被强制引导并且布置或定位在制动位置，使得在制动片和制动鼓的内侧之间设置有预定间隙。为此，在扩展操作期间相互作用的接触面被构造成使得它们相对彼此倾斜地延伸。可以有利的是，通过调节来补偿在操作期间出现的制动片磨损，并因而永久地确保基本恒定的制动性能。特别地，制动装置只包括单个调节机构。尽管在环绕方向上看时不同的负载，但这在如下情况下是有利的：在制动鼓内仅布置有被构造为开放环的单个制动片支架。

优选地，楔形件布置在制动片支架的第一端部和第二端部之间。通过该定向，楔形件直接布置在它的使用区域中，由此在楔形件开始到制动状态的转换之前，基本上不必跨越不必要的行程。此外，通过开放环实现的空置区域用于以节约安装空间的方式布置楔形件。

根据本发明的另一实施例，制动片支架沿着其圆周具有多个单独的制动片。此处，特别地，在制动片支架被构造为开放环的情况下，能够在制动片的层厚度和范围的方面尽可能优化的方式设计多个制动片。此处，可以想到的是，在环绕方向上看时，制动片从第二端部到第一端部变短或变长。此外，可以想到的是，在环绕方向上看时，在单个制动片内且/或在多个制动片上，制动片的层厚度从制动片支架的第二端部到第一端部增加或减少。特别地，增加/减少是连续的，并且取决于制动片支架在制动状态下的定向。由此，能够为制动鼓内侧的制动片实现尽可能大的有效区域。此处，特别地，可以考虑的是，在第二端部的区域中的弹性变形大于在第一区域中的弹性变形，并且在环绕方向上看时，制动片支架的径向偏移从第二端部到第一端部相应地变化。也可以想到的是，制动片支架沿着环绕方向相对彼此不规则地布置。

在优选实施例中，从第二端部到第一端部，在环绕方向上看时，具有第一层厚度的第一制动片和具有第二层厚度的第二制动片彼此前后布置，其中，第一层厚度与第二层厚度的比值优选是1.05到4，特别优选是1.2到2，特别优选大约是1.4到1.8。这是有利的，原因在于预计第一制动片比第二制动片更频繁地参与制动作用。以此方式，于是能够适应地配置第一制动片的相对于第二制动片的磨损，使得两个制动片大约同时受到最大磨损。此处，优选地，以取决于在机动车辆的使用期间制动装置的预期的使用情况的方式来适应性地配置耐磨性的比值。

优选地，第二制动片由具有比第一制动片更高的摩擦系数的材料构造。因为第二制动片优选地用于完全制动操作的情况，有利的是，制动蹄片在所述制动操作的情况下产生最大制动力。为此，有利地，第二制动片由比第一制动片具有更高的摩擦系数的材料构造。具有更高摩擦系数的材料的磨损通常大于具有更低摩擦系数的材料的磨损，为此，优选地使用比第二制动片具有更低的摩擦系数并且因此比第二制动片具有更低磨损的材料来构造第一制动片。

第二制动片的摩擦系数偏好地为第一制动片的摩擦系数的1.1倍到3倍，优选为1.15倍到2倍，并且特别优选为1.3倍到1.7倍。取决于在商用车辆的操作期间制动装置的预计使用情况，能够优选地使用具有显著更高或仅仅略微高的摩擦系数的材料来构造第二制动片。因此，例如，第二制动片的材料的摩擦系数可以为第一制动片的材料的摩擦系数的三倍，以便在完全制动操作的情况下显著地提高整个制动装置的总摩擦系数或平均摩擦系数。其次，如果例如预计完全制动操作相对于部分制动操作更加频繁，也能够优选的是，利用仅仅略微高于第一制动片的摩擦系数的材料来构造第二制动片。

此外，制动片适当地沿着制动片支架的圆周不规则地布置。

有利地，制动片支架的具有制动片的(在环绕方向上测量的)区域与(在环绕方向上测量的)总长度的比值在20％和90％之间，优选地在40％和80％之间，并且特别优选地在60％和70％之间。

同样，上述目的通过借助根据上述实施例的制动装置制动车轮的方法来实现。为说明根据本发明的制动装置的所有特征和优点可以同样地类似地转换到根据本发明的方法，反之亦然。

此处，根据本发明，制动片支架弹性地变形以便制动片支架从空转状态转换到制动状态。此处，特别地，这种转换通过促动装置实现。此外，制动片支架通过恢复力从制动状态返回到空转状态，该恢复力在制动状态下来自于被预加载应力的制动片支架。为此，例如，对于制动片支架从制动状态到空转状态的转换，在制动状态下作用在制动片支架上的力被中断或解除，因此在制动状态下来自于制动片支架的恢复力使制动片支架自动返回到空转状态。

在下面的通过参照附图对根据本发明的主题的优选实施例的说明中给出了其他优点和特征。此处，单独实施例的单独特征能够在本发明的范围内彼此组合。

附图说明

图1示出根据本发明的优选实施例的制动装置。

具体实施方式

图1示出根据本发明的优选实施例的特别是鼓式制动器的制动装置1。这种制动装置1特别地用于商用车辆，并且用于制动商用车辆的车轮。此处，制动装置1优选地用于刚性车轴，也就是说，用于刚性地或以不可旋转的方式布置在车身和/或底盘上的车轴。此处，通过布置在刚性车轴的端部处的轴承(特别地，圆锥滚子轴承)实现车轮的旋转。此外，轴承的相对于刚性车轴旋转的部分通过轮彀连接到制动鼓2。为了抵制制动鼓2的旋转运动并因此抵制车轮的旋转运动，具有制动片4的制动片支架3布置在制动鼓2内。此处，制动片4布置在制动片支架3的面对制动鼓2的一侧。在所示的示例性实施例中，制动片支架3在环绕方向上以大于330°的方式延伸，并且彼此分离的三个制动片4沿着环绕方向布置。此处，在制动状态下，制动片4与制动鼓2的内侧有效地连接。特别地，在制动状态期间，制动片4以如下方式与制动鼓2的内侧接触：在环绕方向上看时，抵靠在制动鼓2的内侧处的制动片4与制动鼓2的内侧以力配合(kraftschlüssig)的方式相互作用。特别地，制动片4形成摩擦阻力，该摩擦阻力导致制动鼓2的制动，并因此导致车轮的制动。为了允许车轮再次旋转，在空转状态下再次解除制动鼓2和制动垫4之间的有效连接。特别地，制动片支架3被配置并布置成使得它是可弹性变形的，以便从空转状态转换到制动状态。在图1所示的示例性实施例中，在空转状态下，制动片支架3相对于制动片2的内侧同心地延伸。为了转换到制动状态，被构造为开放环的制动片支架3扩展，使得制动片支架3放弃它的同心定向，并且朝向制动鼓2的内侧移动，直到制动片4与制动鼓2的内侧有效地连接。此处，制动片支架3的第一端部11以位置固定的方式优选地固定在制动支架7上，使得制动片支架3的第二端部12为了扩展而必须移动，特别地沿着环绕方向的切线方向移动。此处，可以想到的是，制动片支架3在第二端部12的区域内被引导，以便第二端部12在制动片支架3从空转状态转换到制动状态期间进行受控运动。

为了实现从空转状态到制动状态的转换，设置有促动装置5。特别地，促动装置5包括楔形件6，为了实现制动片支架3从空转状态到制动状态的转换，使楔形件6与制动片支架3的第二端部12接触。在所示的实施例中，楔形件6径向地移动，以用于制动状态和空转状态之间的转换。通过楔形件6在制动片支架13的第一端部11和第二端部12之间的移动，楔形件6的两侧挤压第一端部11和第二端部12以使它们彼此分开，因此制动片支架3弹性地变形。作为楔形件6在第一端部11和第二端部12之间的径向移动的替代方案，也可以想到的是，楔形件6在轴向方向上移动，以用于从空转状态到制动状态的转换。为了制动装置1再次返回到空转状态，楔形件6被从第一端部11和第二端部12之间的区域拉出，因此制动片支架3在制动状态下的内在恢复力再次使制动片支架3返回到它的起始位置，其中，在起始位置处，制动片支架3相对于制动鼓2的内侧基本上同心地布置。

附图标记列表

1 制动装置

2 制动鼓

3 制动片支架

4 制动片

5 促动装置

6 楔形件

7 制动支架

11 第一端部

12 第二端部

Claims (22)

1.一种用于制动车轮的制动装置(1)，其具有：

制动鼓(2)，

制动片支架(3)，其布置在或能够布置在所述制动鼓(2)中，并且具有至少一个制动片(4)，和

促动装置(5)，其用于所述制动片支架(3)的在制动状态和空转状态之间的可逆转换，在所述制动状态下，所述制动片(4)有效地连接到所述制动鼓(2)，在所述空转状态下，所述制动片(4)和所述制动鼓(2)之间的有效连接被解除，

其中，所述制动片支架(3)能够弹性地变形以便从所述空转状态转换到所述制动状态，

所述制动片支架(3)的第一端部(11)以相对于制动支架(7)位置固定的方式固定，并且所述促动装置(5)在所述制动片支架(3)的第二端部(12)上进行作用，并且其中，所述制动装置(1)具有被构造在所述制动装置(1)的入口侧或所述制动装置(1)的出口侧的调节机构，所述调节机构用以补偿在制动操作期间出现的制动片磨损，

其特征在于，所述制动装置(1)被设计成使得所述制动片支架(3)仅经受变形，且以无接头和/或无轴承的方式枢转。

2.根据权利要求1所述的制动装置(1)，其中，所述制动装置(1)具有单个所述制动片支架(3)。

3.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，在环绕方向上看时，所述制动片支架(3)以大于180°的方式延伸。

4.根据权利要求3所述的制动装置(1)，其中，在环绕方向上看时，所述制动片支架(3)以大于240°的方式延伸。

5.根据权利要求4所述的制动装置(1)，其中，在环绕方向上看时，所述制动片支架(3)以大于330°的方式延伸。

6.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，所述制动片支架(3)被构造为开放环。

7.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，所述促动装置(5)具有楔形件(6)，所述楔形件能够与所述制动片支架(3)的所述第二端部(12)接触，并且能够在径向方向或轴向方向上移动以用于所述制动片支架(3)在所述制动状态和所述空转状态之间的所述可逆转换。

8.根据权利要求7所述的制动装置(1)，其中，所述制动装置(1)的所述入口侧位于用于驱动所述楔形件的制动缸和所述楔形件之间，所述出口侧在所述制动片支架(3)的所述第二端部的区域中。

9.根据权利要求8所述的制动装置(1)，其中，所述制动装置(1)具有单个所述调节机构。

10.根据权利要求7所述的制动装置(1)，其中，所述楔形件(6)布置在所述制动片支架(3)的所述第一端部(11)和所述第二端部(12)之间。

11.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，所述制动片支架(3)沿着其圆周具有多个单独的所述制动片(4)。

12.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，在一个所述制动片内和/或在多个所述制动片上，在环绕方向上看时，所述制动片的层厚度从所述制动片支架(3)的所述第二端部(12)到所述第一端部(11)增加或减少。

13.根据权利要求11所述的制动装置(1)，其中，从所述第二端部到所述第一端部，在环绕方向上看时，具有第一层厚度的第一制动片和具有第二层厚度的第二制动片彼此前后布置，所述第一层厚度与所述第二层厚度的比值为1.05到4。

14.根据权利要求13所述的制动装置(1)，其中，所述第一层厚度与所述第二层厚度的比值为1.2到2。

15.根据权利要求14所述的制动装置(1)，其中，所述第一层厚度与所述第二层厚度的比值为1.4到1.8。

16.根据权利要求13所述的制动装置(1)，其中，所述第一制动片由比所述第二制动片具有更高耐磨性的材料构造。

17.根据权利要求13所述的制动装置(1)，其中，所述第二制动片的摩擦系数为所述第二制动片的摩擦系数的1.1倍到3倍。

18.根据权利要求17所述的制动装置(1)，其中，所述第二制动片的摩擦系数为所述第二制动片的摩擦系数的1.15倍到2倍。

19.根据权利要求18所述的制动装置(1)，其中，所述第二制动片的摩擦系数为所述第二制动片的摩擦系数的1.3倍到1.7倍。

20.根据权利要求11所述的制动装置(1)，其中，所述制动片(4)沿着所述制动片支架(3)的圆周不规则地布置。

21.根据权利要求1或2所述的制动装置(1)，其中，所述制动装置(1)是鼓式制动器。

22.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的制动装置制动车轮的方法，其中，所述制动片支架能够弹性地变形以便所述制动片支架从所述空转状态转换到所述制动状态。

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