CN111108301B - 卷绕式弹簧和卷绕式弹簧设施 - Google Patents

卷绕式弹簧和卷绕式弹簧设施 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种卷绕式弹簧，其用于锁止转动元件的不期望的转动运动。此外，本发明还涉及一种用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备。再调节设备包括：引导套筒，在该引导套筒中布置有卷绕式弹簧；包围引导套筒的带槽环形件，其中，该带槽环形件经由扭力弹簧与封闭盖联接；以及包围带槽环形件的开口环形件。此外，本发明涉及一种用于车辆的、尤其是用于商用车辆的盘式制动器，其中，盘式制动器具备带有卷绕式弹簧的再调节设备。

Description

卷绕式弹簧和卷绕式弹簧设施
技术领域
本发明涉及一种卷绕式弹簧，其用于锁止转动元件的不期望的转动运动。本发明还涉及一种用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备。再调节设备包括：引导套筒，其中布置有卷绕式弹簧；包围引导套筒的带槽环形件，其中，带槽环形件经由扭力弹簧与封闭盖联接；和包围带槽环形件的开口环形件。此外，本发明还涉及一种用于车辆的、尤其是用于商用车辆的盘式制动器，其中，盘式制动器具备带有卷绕式弹簧的再调节设备。
背景技术
具有用于对制动衬片与制动盘之间的气隙进行再调节的再调节设备的压紧装置是众所周知的。一般地，这种盘式制动器通常能气动式或机电式地被操纵。
例如，在商用车辆领域中存在有用于商用车辆盘式制动器的机械的再调节设备。在盘式制动器中，压紧装置具有的任务是，在所有的行驶状况或制动状况下提供均匀的气隙，这在再调节方面又需要非常高的精度。在制动操纵的情况下，必须借助压紧装置克服现有的气隙，直到制动衬片贴靠制动盘。该气隙例如对于用于压紧的转动杆的摆动范围进而是要施加的最大制动力或制动力储备是起决定性作用的。如果在车辆制动的情况下气隙不同于额定值，则再调节设备进行操纵。换句话说，在不同于额定值的情况下，也就是说由于制动衬片和/或制动盘的磨损引起气隙增大的情况下，借助再调节设备自动地调节制动衬片。该调节例如可以通过压力柱塞的调节运动来进行。
卷绕式弹簧(Schlingfeder)又通常用作离合器或超越离合器使用。在商用车辆领域中，卷绕式弹簧尤其是在盘式制动器中被用在再调节设备中。根据DE 10 2014 218 233A1，卷绕式弹簧式离合器由缠绕在轴或柱体上的螺旋弹簧构成，该螺旋弹簧在一侧地被紧固在驱动器上。通过将螺旋弹簧的端部彼此靠近或远离，可以调整螺旋弹簧与轴或柱体之间的摩擦阻力。
由DE 10 2014 017 430 A1得知了一种用于盘式制动器的磨损再调节设备，其中，该再调节设备具有卷绕式弹簧，该卷绕式弹簧至少在沿与第一转动方向相反的第二转动方向扭转时与调节螺杆的外螺纹咬合，并且相对于调节螺杆旋拧再调节传动机构。
由EP 3 051 170 A1示出了一种用于具有矩形成形的卷绕式弹簧的用于盘式制动器的再调节设备，其中，该卷绕式弹簧围绕外部的活塞布置，并且卷绕式弹簧的一个端部与驱动环形件连接，由此使卷绕式弹簧作为单向/超越离合器起作用。
在DE 10 2014 101 341 A1中，再调节设备的传递装置被构造为螺旋形的卷绕式弹簧，其中，再调节设备沿第一螺旋区段径向相对于驱动元件支撑，并且沿第二螺旋区段径向相对于再调节元件支撑。一个径向支撑位于在卷绕式弹簧的内侧上，而第二径向支撑位于卷绕式弹簧的外侧上。
由DE102014019111A1得知了一种具有卷绕式弹簧的再调节设备，其中，卷绕式弹簧相对于调节螺杆和/或螺母部件抗相对扭转或防转动地保持。卷绕式弹簧与调节螺杆和/或螺母部件周向贴靠，并且由多个经盘绕的线材弹簧构成。
另一再调节设备例如由DE 10 2014017438 A1所得知。在此，该再调节设备具备带有突起的弹簧端部的卷绕式弹簧，该突起的弹簧端部嵌入到引导套筒的保持开口中，或者沿周向方向卷绕状地包围引导套筒的随动侧边。因此，卷绕式弹簧轴向固定地定位。在引导套筒与卷绕式弹簧的突起的弹簧端部之间沿周向方向存在有间距或间隙，在对制动衬片进行磨损再调节时，该间距或间隙无法补偿。
发明内容
本发明的任务是，克服现有技术的缺点，并提供卷绕式弹簧以及布置在用于盘式制动器的再调节设备上的卷绕式弹簧的设施，其禁止了过早的疲劳断裂，以及确保切换角(Schaltwinkel)或死角(Totwinkel)(也就是说再调节装置的直到卷绕式弹簧处于滑转的切换状态)的可接受的偏差，并且确保盘式制动器的气隙的与之相伴的可接受的偏差。
该任务根据本发明通过如下方式解决，即，卷绕式弹簧具有至少一个U形凸起部。
卷绕式弹簧的U形凸起部在装入在再调节设备中的状态下被用作附加的径向支撑，由此明显降低了作用到卷绕式弹簧上的载荷。禁止了或至少最小化了在卷绕式弹簧上的所谓的疲劳断裂。疲劳断裂应被理解为材料的过载，在材料中的应力过大时或施加到材料上的压力过大时，将发生疲劳断裂。
在另一有利的设计方案中，U形凸起部由在卷绕式弹簧第一端部与卷绕式弹簧第二端部之间的至少一个卷绕式弹簧绕匝来构造出。因此，相比U形凸起部在卷绕式弹簧第一端部或卷绕式弹簧第二端部处的设计方案，该卷绕式弹簧明显更抗弯。另外，使U形凸起部变弯是不可能的或者至少是更困难的，由此防止了切换角的提高。因此禁止了再调节设备的过早失效。
此外，在卷绕式弹簧的周向方向上，卷绕式弹簧在U形凸起部与卷绕式弹簧第一端部之间具有角度α。
此外，在卷绕式弹簧的周向方向上，卷绕式弹簧在U形凸起部与卷绕式弹簧第一端部之间延续了90度的角度α。
将受载的卷绕式弹簧第一端部延续使得切换角减半。尤其地，卷绕式弹簧延续了角度α防止了在再调节设备的回程期间在再调节设备中的被卡夹的端部的抬起。
在另一有利的设计方案中，卷绕式弹簧具有圆形的横截面或梯形的横截面。与卷绕式弹簧由矩形的线材制成并且绷紧成柱体形的周侧边的原本的形状相比，卷绕式弹簧在调节螺杆的螺纹中以圆形的横截面延伸。通过使用梯形的截面来代替卷绕式弹簧的圆形的截面，可以再一次改善由线材制成卷绕式弹簧的疲劳性能。然而，梯形的横截面的缺点是，卷绕式弹簧的刚度进而是公差敏感性提高。
此外，根据本发明的任务还通过如下方式来解决，即，卷绕式弹簧以U形凸起部布置在中间环形件的台肩(Sicke)上。卷绕式弹簧在中间环形件的台肩上的布置防止了卷绕式弹簧在引导套筒与中间环形件之间的间隙。卷绕式弹簧至少在再调节设备的初始位置中无间隙地被夹紧。
此外，卷绕式弹簧有利地布置在调节螺杆的螺纹中。由此可以提高再调节过程的准确度并且不再需要譬如迄今为止在其上绷紧有调节螺杆的周侧边那样的构件。
此外，在另一有利的设计方案中，在再调节过程中，卷绕式弹簧在周向方向上与自由运转方向相反地支承在引导套筒的随动侧边上，并且使再调节螺栓扭转。在回程方向上，也就是说在卷绕式弹簧的自由运转方向上，中间环形件用于卷绕式弹簧的定位。
在另一个有利的设计方案中，螺纹环形件的防扭转部、卷绕式弹簧的U形凸起部和带槽环形件的槽布置在调节螺杆的一侧并且是同一侧上，因此得到了所配属的力对。由此可以降低作用到诸如再调节螺栓和再调节设备的内套筒那样的再调节部件上的横向力和横向力矩。附加地，使引导套筒和螺纹的外径的间隙对气隙的影响最小化。
由如下得到另一有利的设计方案，即，螺纹环形件的防扭转部、卷绕式弹簧的U形凸起部和带槽环形件的槽布置在0～45度的从卷绕式弹簧轴线发出的角度范围之内。调节螺杆在压块的螺纹中的移动在很大程度上被禁止，由此避免了在制动盘与至少一个制动衬片之间的气隙的提高和气隙的偏差的提高。
此外，在特别优选的实施方式中，螺纹环形件的防扭转部、卷绕式弹簧的U形凸起部和带槽环形件的槽在0度至25度之间的角度范围之内前后相继地布置在调节螺杆的一侧并且是同一侧上。因此，几乎避免了作用到诸如再调节螺栓或引导套筒的再调节部件上的横向力和横向力矩。引导套筒与调节螺杆之间的间隙就公差而言变得不引人注意。
此外，用于对制动衬片的磨损进行再调节的卷绕式弹簧可以布置在用于车辆盘式制动器的再调节设备中。
附图说明
下面参考附图阐述本发明的所选出的实施例。其中：
图1示出根据本发明的卷绕式弹簧的前视图；
图2示出在调节螺杆上具有装入的卷绕式弹簧的再调节设备；
图3示出具有再调节设备的力流的调节螺杆的剖开的侧视图；
图4示出再调节设备的力流的示意性的视图；
图5详细地示出具有卷绕式弹簧的再调节设备的局部视图；
图6示出卷绕式弹簧在调节螺杆上的布置方式；
图7示出具有处于装入状态下的再调节设备的盘式制动器。
具体实施方式
根据图1的卷绕式弹簧1具有卷绕式弹簧第一端部2、卷绕式弹簧第二端部3和布置在卷绕式弹簧第一端部2与卷绕式弹簧第二端部3之间的卷绕式弹簧区段4。卷绕式弹簧区段4被分成两个卷绕式弹簧绕匝6、6a。卷绕式弹簧第一端部2在周向方向上延续了90度。因此，与现有技术相比，未示出的再调节设备10的切换角可以减半。卷绕式弹簧第一绕匝6具有U形凸起部7。在U形凸起部7上的负载引入L在U形凸起部7上导致弯曲力矩，该U形凸起部在负载下略微变形。由此，在U形凸起部7的与负载引入L相对置的侧上形成了径向的力，该径向的力阻止了进一步的变形，并且限制了在负载引入L的侧上的弯曲力矩。
图2示出了卷绕式弹簧1在装入状态下如何布置在盘式制动器的再调节设备10中。卷绕式弹簧1经由U形凸起部7固定在引导套筒12上，该U形凸起部是经弹簧预紧的悬挂部，其中，弹簧预紧通过扭力弹簧14在带槽环形件13和中间环形件17之上实现。此外，再调节设备10具有碟形弹簧8，该碟形弹簧对螺纹环形件23进行轴向预紧。碟形弹簧8布置在调节螺杆18的压块9与螺纹环形件23之间、以及布置在螺纹环形件23下方。随后，以引导套筒12形状锁合地挤压中间环形件17。在再调节过程期间，卷绕式弹簧1的U形凸起部7支撑在引导套筒12的刚性的挂入部上，并使调节螺杆18扭转。在回程方向上，中间环形件17用于卷绕式弹簧1的定位。开口环形件16能够在更换衬片期间实现再调节设备10的复位，就这方面来说消除了在与自由运转方向FR相反的锁止方向SR上的卷绕式弹簧作用。
再调节设备10具有所配属的力的原理(Actio(作用力)和Reactio(反作用力))。也就是说，带槽环形件13的槽22、螺纹环形件23的防扭转部24和卷绕式弹簧1在中间环形件17的台肩20中的悬挂部在再调节设备10的一侧上在从0度到45度的角度范围25中前后相继。角度范围25的参考点是卷绕式弹簧1的卷绕式弹簧轴线5。如果力F经由未示出的转动杆的再调节销28作用到带槽环形件13的第一槽侧边27上，则该力F经由引导套筒12的随动侧边21直接传递到卷绕式弹簧1上。带槽环形件13还具有第二槽侧边27a。在调节螺杆18的螺杆螺纹29中的和在螺纹环形件23上的摩擦力矩相同。因此，在螺纹环形件23的防扭转部24处产生了大约其中50％的力F，其被传递给卷绕式弹簧1的U形凸起部7。螺纹环形件23的防扭转部24抵抗防扭转部24在卷绕式弹簧1的U形凸起部7上的反作用力FN。卷绕式弹簧1上的周向力UF和螺纹环形件23的防扭转部24上的反作用力GF同样形成了由相反(不相等)的力构成的力对。由此消除了所有的“跷动”，并且使引导套筒12与调节螺杆18之间的间隙就公差而言变得不引人注意。当转动杆的再调节销28经由槽侧边27、27a驱动带槽环形件13时，发生“跷动”。然后，带槽环形件13首先像跷跷板一样运动，并且在越过了带槽环形件13与引导套筒12之间的间隙之后，才带动卷绕式弹簧1。
如果反作用力GF和力F在防扭转部24处以及在再调节销28的的作用点处，也就是说在带槽环形件13的槽侧边27、27a上一样大，则在再调节销28的作用点与螺纹环形件23的防扭转部24之间将得到假想的旋转轴线。
根据图3，根据图2在防扭转部24处的反作用力GF和根据图2在再调节销28的作用点处的力F大小不同。防扭转部24、再调节销28、碟形弹簧8和螺纹环形件23未在图3中示出，因此附加地参考图2。由此，瞬时中心转移到调节螺杆18的内部中。瞬时中心应被理解为瞬时的转动轴线。附加地，力对的力GF、F和螺杆螺纹29的第一螺线32轴向不在一个平面中。由此产生了围绕调节螺杆18的横向轴线的弯曲力矩。如已经在图2中描述地，碟形弹簧8被轴向预紧。通过碟形弹簧8在螺纹环形件23上的预紧力，将调节螺杆18相对压块36的螺母螺纹35夹紧。由于调节螺杆18的螺杆螺纹29的侧边34的牙型角β为60度，使得在螺杆螺纹29上产生了轴向和径向力FR.A。螺杆螺纹29的侧边34还具有侧边直径38，其在图4中更详细地描述。如图2中所述，带槽环形件13上的力F的第一半被螺纹环形件23的防扭转部24承受。力F的第二半(在带槽环形件13上被转移)必须经由螺杆螺纹29的侧边34上的力的不平衡来承受。
图4示出了如何承受根据图2的在带槽环形件13上的力F的第二半。图4示出了力流的示意性的视图。为了更好地理解，因此附加地参考图2和图3。带槽环形件13上的力F和螺纹环形件23的防扭转部24上的反作用力GF的盈余力矩通过由带槽环形件23上的预紧力FV结合旋转轴线R的偏移量产生的反作用力矩接收。只要在调节螺杆18的扭转期间新的虚拟旋转轴线RV保留在螺杆螺纹29的侧边34之内，螺杆螺纹29的侧边34的上部分就不被抬起并且调节螺杆18不倾斜。调节螺杆18倾斜将立即导致在带槽环形件13上的空行程。旋转轴线R和虚拟旋转轴线RV彼此以间距40间隔。附加地，调节螺杆18在转动运动期间自动地在压块36的螺母螺纹35中定中。由此避免了调节螺杆18在径向方向上的偏离。带槽环形件13的槽22上的力F和螺纹环形件23的防扭转部24上的力GF直接与预紧力FV有关。另外，带槽环形件13经由较低的支撑力相对于引导套筒12被稳定。如果预紧力FV提升，则带槽环形件13的力F和螺纹环形件23的防扭转部24上的力GF也提升。
由图4得到的另外的特征是，螺杆螺纹29的第一螺线32与带槽环形件13上的力引入部的间距37处于螺杆螺纹29的侧边直径38的0至1.5倍之间。此外，螺杆螺纹29的第一螺线32与螺纹环形件23的防扭转部的间距39同样在螺杆螺纹29的侧边直径38的0至1.5倍之间。此外，在图4中示出了轴向和径向力FR.A。
图5又一次详细地示出了卷绕式弹簧1的U形凸起部7是怎样的悬挂在中间环形件17中的。由于有很大的力，使得必须对面式的负载引入L采取特殊的预防措施。点状的负载引入将使卷绕式弹簧1局部过载并导致过早失效。为了避免这种情况，卷绕式弹簧1在周向方向上在引导套筒12中支承在中间环形件17的三维的台肩20中。由此，点状的负载引入被转换为面式的负载引入L。同时，卷绕式弹簧1经由台肩20轴向定固。
在图6中示出了卷绕式弹簧1利用其卷绕式弹簧第一端部2和其卷绕式弹簧第二端部3在调节螺杆18上的布置。调节螺杆18具有螺杆螺纹29，其中，卷绕式弹簧1直接布置在螺杆螺纹29中。卷绕式弹簧第一端部2在螺杆螺纹29中在周向方向上延续了90度的角度α，并且用于将卷绕式弹簧1固定在调节螺杆18上。由此防止了卷绕式弹簧1在卡夹位置处抬起。卡夹位置能在图2中看出并且是使U形凸起部7支承在中间环形件17的台肩20上的区域。螺杆螺纹29中的摩擦系数在0和0.2之间。
图7示出了用于商用车辆的盘式制动器200的图示，其具有压紧装置260的局部视图。根据图7的盘式制动器200具有制动钳202和制动器载体201。制动钳202被构造为滑动钳。此外，盘式制动器200具有用于保持摩擦衬片204a、204b的第一衬片载体203a和第二衬片载体203b。第一衬片载体203a和第一摩擦衬片204a被称为第一制动衬片212。第二衬片载体203b和第二摩擦衬片204b被称为第二制动衬片213。包括第一压制弹簧205a、第二压制弹簧205b和压制卡箍206的压制系统211防止制动衬片212、213沿径向方向滑出。在操纵制动器的情况下，制动衬片212、213经由压紧装置260抵靠到、也就是说被压紧到未示出的制动盘上。压紧装置260包括用于对制动衬片212、213压紧的转动杆261和用于调整制动盘与制动衬片212、213之间的间隙的再调节设备220。
附图标记列表
1 卷绕式弹簧
2 卷绕式弹簧第一端部
3 卷绕式弹簧第二端部
4 卷绕式弹簧区段
5 卷绕式弹簧轴线
6 卷绕式弹簧第一绕匝
6a 卷绕式弹簧第二绕匝
7 U形凸起部
8 碟形弹簧
9 压块
10 再调节设备
12 引导套筒
13 带槽环形件
14 扭力弹簧
16 开口环形件
17 中间环形件
18 调节螺杆
20 中间环形件17的台肩
21 引导套筒12的随动侧边
22 槽
23 螺纹环形件
24 防扭转部
25 角度范围
27 带槽环形件13的第一槽侧边
27a 带槽环形件13的第二槽侧边
28 转动杆的再调节销
29 调节螺杆18的螺杆螺纹
32 螺杆螺纹29的第一螺线
34 螺杆螺纹29的侧边
35 压块36的螺母螺纹
36 压块
37 螺杆螺纹29的第一螺线32的间距
38 侧边直径
39 螺杆螺纹29的螺线32的第二间距
40 旋转轴线R与虚拟旋转轴线RV之间的间距
α 角度α
β 螺杆螺纹29的牙型角
L 负载引入
F 力
UF 周向力
FR 自由运转方向
SR 锁止方向
GF 反作用力
FR.A 轴向和径向力
FN 防扭转部24的反作用力
FV 预紧力
R 旋转轴线
RV 虚拟旋转轴线
根据图7的盘式制动器的附图标记列表
200 盘式制动器
201 制动器载体
202 制动钳
203a 第一衬片载体
203b 第二衬片载体
204a 第一摩擦衬片
204b 第二摩擦衬片
205a 第一压制弹簧
205b 第二压制弹簧
206 压制卡箍
211 压制系统
212 第一制动衬片
213 第二制动衬片
220 再调节设备
260 压紧装置
261 转动杆

Claims (6)

1.用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备(10)，其中，所述再调节设备(10)包括：
a)引导套筒(12)，在所述引导套管中布置有卷绕式弹簧(1)，
b)具有槽(22)的带槽环形件(13)，所述带槽环形件包围所述引导套筒(12)，其中，所述带槽环形件(13)经由扭力弹簧(14)与碟形弹簧(8)联接，
c)包围所述带槽环形件(13)的开口环形件(16)，
d)中间环形件(17)，所述中间环形件用于克服所述引导套筒(12)与所述卷绕式弹簧(1)之间的气隙，和
e)具有防扭转部(24)的螺纹环形件(23)，
其中，所述再调节设备(10)轴向在所述盘式制动器的能转动的调节螺杆(18)之上推移，并且所述调节螺杆(18)具有螺杆螺纹(29)，其特征在于，所述卷绕式弹簧(1)具有卷绕式弹簧第一端部(2)和卷绕式弹簧第二端部(3)、连同布置在所述卷绕式弹簧第一端部(2)与所述卷绕式弹簧第二端部(3)之间的卷绕式弹簧区段(4)，并且所述卷绕式弹簧区段(4)围绕卷绕式弹簧轴线(5)地轴向延伸并且具有至少一个卷绕式弹簧绕匝(6、6a)，其中，所述卷绕式弹簧(1)具有至少一个U形凸起部(7)，并且以所述U形凸起部(7)布置在所述中间环形件(17)的台肩(20)上。
2.根据权利要求1所述的用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备(10)，其特征在于，所述卷绕式弹簧(1)布置在所述调节螺杆(18)的螺杆螺纹(29)中。
3.根据权利要求1或2所述的用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备(10)，其特征在于，在再调节过程期间，所述卷绕式弹簧(1)在与自由运转方向(FR)相反的锁止方向(SR)上支撑在所述引导套筒(12)的突出部(21)上。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备(10)，其特征在于，所述螺纹环形件(23)的防扭转部(24)、所述卷绕式弹簧(1)的U形凸起部(7)和所述带槽环形件(13)的槽(22)布置在所述调节螺杆(18)的一侧并且是同一侧上。
5.根据权利要求4所述的用于对盘式制动器的制动衬片的磨损进行再调节的再调节设备(10)，其特征在于，所述螺纹环形件(23)的防扭转部(24)、所述卷绕式弹簧(1)的U形凸起部(7)和所述带槽环形件(13)的槽(22)布置在从0度到45度或从0度到25度的从所述卷绕式弹簧轴线(5)发出的角度范围(25)之内。
6.用于车辆的盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器具有根据权利要求1至5中任一项所述的再调节设备(10)。
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