CN111201386A - 用于鼓式制动器的带磨损行程调节的张开单元和鼓式制动器 - Google Patents

用于鼓式制动器的带磨损行程调节的张开单元和鼓式制动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于鼓式制动器(1)的改进的张开单元(2)，该张开单元具有内置的调节装置(26)并能被机电式地驱动，其中，通过两个滚珠坡道装置(3、3’)产生制动蹄座(31、31’)的直线运动，其中，第一滚珠坡道装置(3)包括能围绕轴线(A)转动地布置的第一致动活塞(17)，第二滚珠坡道装置(3’)包括能围绕轴线(A)转动地布置的第二致动活塞(18)，其中，用于补偿由于制动衬块(5、5’)的磨损而增大的致动行程的调节装置(26)在壳体(14)内沿轴向居中地基本上布置在致动活塞(17、18)之间。

Description

用于鼓式制动器的带磨损行程调节的张开单元和鼓式制动器
技术领域
本发明涉及一种用于鼓式制动器的能机电式地驱动的张开(扩张)单元，该张开单元具有磨损行程(路径)调节，本发明还涉及一种相关的鼓式制动器。
背景技术
现代车辆随着自动化程度的提高，越来越多的系统被机电式地驱动。因此，显然希望使用特别简单且牢靠的鼓式制动器作为被机电式地驱动的行车制动器。在已知的和广泛使用的鼓式制动器的运行中，至少一个张开单元使两个可枢转地支承的制动蹄相对于彼此扩张开，并压靠在罐形制动鼓的径向内壁上。还已知使用牢靠、低维护和低摩擦的滚珠坡道装置作为旋转-平移-转换器，即所谓的滚珠斜坡(Ball-in-Ramp)。
为了使鼓式制动器安全地运行，需要可靠的磨损行程补偿。然而，已知的连接在张开单元下游的常规调节装置会增加鼓式制动器的组装和维修费用，暴露于制动器粉尘的严重污染下，并大大限制制动器的自动化的受电子控制的运行。
滚珠坡道装置的缺点还在于结构上相对较小的行程，因此就不能充分地补偿鼓式制动器的制动蹄的运行造成的磨损。此外，制动器的响应时间也由于因磨损造成的行程增大而增加。
另一个缺点是滚珠坡道装置在所谓的热停机(Heiβabstellen)——利用过热的制动鼓进行驻车——期间的行为，该制动鼓在冷却时会收缩。因为滚珠坡道装置是刚性的，所以这可能会导致在内部制动部件上的力不可接受地增大，从而造成损坏。在传统的鼓式制动器中，已知使用足够长的制动拉索来操纵用于驻车制动器的制动蹄，并通过该拉索的弹性来补偿制动鼓的收缩。然而，这样的拉索驱动器降低了制动器的刚度和响应速度，并且由于拉索的抗拉强度限制了可达到的最大制动力，由此作为行车制动器使用至少受到限制，甚至是不可能用作行车制动器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于鼓式制动器的改进的张开单元，利用该张开单元能够在所有操作条件下进行耐久且可靠的磨损行程调节，同时还保持尽可能短的响应时间，该张开单元可以由受电子控制的机电式驱动器操纵，并且还尽可能紧凑且耐脏。
该目的根据本发明通过具有根据独立权利要求1的特征组合的部件来实现。从属权利要求说明了根据本发明的进一步的设计和拓展构型。
特别地，本发明提出，制动蹄座的直线(线性)运动通过两个滚珠坡道装置产生，其中，第一滚珠坡道装置包括可围绕中心轴线转动地布置的第一致动活塞，而第二滚珠坡道装置包括可围绕同一轴线转动地布置的第二致动活塞，以及用于补偿磨损行程的调节装置在张开单元的壳体内沿轴向居中地基本上布置在两个致动活塞之间。
这种高度集成的功能集成使得仅需少量部件即可生产出紧凑、牢靠、耐脏、易于组装且可灵活使用的张开模块。由于几乎所有组件都在同一个壳体中得到很好的保护，因此多个组件可以由塑料廉价地制造。因此，鼓式制动器可以预先组装成各组件，并以模块化设计形式提供且可以灵活地组合，这简化了物流、改善了在流水线上的操作性，并且滚珠坡道装置的滚珠可以保持在其安装位置。
根据本发明的一种改进方案，致动活塞以轴向浮动的方式布置在驱动套中并且不能相对于驱动套转动，其中，该驱动套以可围绕中心轴线转动的方式支承在壳体中，并由机电式驱动单元优选通过外齿部施加转矩。因为单独的轴向补偿变得无关紧要，所以可在驱动侧使用明显更安静地运行的斜齿来代替直齿。
本发明进一步提出，调节装置包括：与第一致动活塞处于力流中(处于同一力传递路径中)的调节活塞；以及通过轴向齿环与调节活塞啮合的锁止套。锁止套布置成不能相对于第二制动蹄座转动但能相对于第二致动活塞在轴向上受限地移动，并且同时布置成朝向调节活塞被弹性地预加载(而抵靠在调节活塞上)。
通过简单的鼓式制动器整体结构，可以全自动地进行磨损行程的调节，并且可以特别有效地利用滚珠坡道装置的优点，例如高刚性和力传递以及低摩擦损耗。
根据本发明的一种优选的实施方式，调节装置的齿环通过各自在圆周方向上定向并大体上倾斜的斜坡在同一圆周上彼此配合地构成，使得所述齿环相对于彼此的转动在一个圆周方向上被阻止并在相反的圆周方向上产生轴向力。
根据一种优选的改进方案，第二滚珠坡道装置包括以不能相对于第二制动蹄座转动的方式布置的张开活塞。该张开活塞具有朝第一致动活塞的方向突出延伸的杆，锁止套以不能相对转动但是可沿轴向移动地被引导的方式布置在该杆上。锁止套优选地被压缩弹簧压靠在调节活塞上，该压缩弹簧在第二致动活塞内被支承在该第二致动活塞上。因此，可以实现高度紧凑性并减小张开单元的总长度。
一种特别有利的实施形式提出，第一致动活塞和调节活塞通过与中心轴线同轴的螺纹连接结构彼此连接。由此能够很容易拆卸带有调节活塞的单元，因此，在进行维修更换制动蹄时能以有利于人体工学的方式简单地复位调节装置，这具有很高的功能可靠性，并且降低了故障敏感性。
根据本发明的同样优选的实施例，每个制动蹄座被布置成可朝各自配设的滚珠坡道装置的方向沿轴向移动，其中弹性可压缩的弹簧元件在各制动蹄座之间被夹紧。弹簧元件的压缩可以补偿制动鼓冷却时的收缩，并且根据本发明的张开单元可以在无附加部件的情况下不受限制地用作驻车制动器。此外，具有不同弹簧刚度的各种张开活塞单元和在制动蹄座上的接口可以作为预组装的组件或模块提供，以实现经济高效的变型形式和鼓式制动器对不同要求的灵活适应性。
根据另一种有利的实施方式，根据本发明的张开单元可以沿着中心轴线浮动地支承在鼓式制动器中，由此可以在无需额外部件的情况下有效地补偿制动衬块在制动鼓上的不均匀的贴靠(接触)。
此外，本发明还要求保护一种鼓式制动器，该鼓式制动器包括至少一个根据本发明的张开单元。这种张开单元可以特别有效地用在简单(单工，simplex)鼓式制动器中，并且也可以使用其他类型的鼓式制动器。
附图说明
从下面对根据本发明的实施例的描述中得到本发明的其他特征、优点和可能的用途。其中：
图1示出了具有根据本发明的张开单元的单工构型的鼓式制动器的大为简化的剖视图。
图2示出了根据本发明的张开单元的一个实施例的轴向剖视图。
图3示出了根据图2的张开单元的空间分解图。
图4示出了部分拆卸的根据图2的张开单元的轴向剖视图。
图5示出了根据图4的图示的空间视图。
具体实施方式
因为鼓式制动器和滚珠坡道装置的基本功能是众所周知的，所以下面仅讨论本发明必不可少的功能特性。
图1
图1示例性地并大大简化地示出了根据本发明的简单构型的常见鼓式制动器。但是，其他已知的鼓式制动器构型也可以在本发明内适用。
两个分别在其第一端部13、13’处可枢转地被支承的、大致为圆弧形的制动蹄4、4’在其第二端部12、12’处被张开单元2彼此扩张开，从而压靠在罐形制动鼓6的径向内壁7上。制动鼓6与未示出的车轮连接，并且与车轮一起相对于制动蹄4、4’转动。安装在制动蹄4、4’上的制动衬块5、5’摩擦于内壁7。由于制动衬块5、5’的磨损，制动所需的张开行程不断增大到规定的磨损极限。
为了补偿制动衬块5、5’在制动鼓6上可能存在的不对称、不均匀的贴靠，优选地，张开单元2优选沿其中心轴线A以浮动支承的方式布置在鼓式制动器中。
图2
图2以轴向剖视图示出了处于未致动的初始状态下的根据本发明的张开单元2的实施方式。张开单元2具有两个滚珠坡道装置3、3’，它们通过制动蹄座31、31’作用在制动蹄4、4’上。为此，每个制动蹄座31、31’具有横向狭槽36、36’，在这些横向狭槽中布置有制动蹄4、4’的扁平端部12、12’。张开单元2还具有配备有安装凸缘的大致管状的壳体14。张开单元2的驱动由图1所示的电机驱动单元8通过驱动套9的外齿部10来执行，该驱动套由此围绕轴线A转动，并通过滚动轴承15、15’支承在壳体14中以及通过固定元件16、16’轴向固定。因为根据本发明的鼓式制动器1被设置为行车制动器，所以在驻车时，经由驱动套9启动所有的制动过程，而不仅仅是启动静态、恒定的力作用。在所示的实施方式中，滚动轴承15、15’被设计成滚针轴承，但在本发明中也允许其他类型的滚动轴承。
制动过程通过滚珠坡道装置3、3’施加到制动蹄座31、31’和与其接合的制动蹄4、4’上。
每个滚珠坡道装置3、3’主要包括张开活塞22、23，可围绕轴线A相对于张开活塞24、25转动的致动活塞17、18，以及多个滚珠34。第一致动活塞17和第一张开活塞22或第二致动活塞18和第二张开活塞23在它们彼此面对的端侧上在同一圆周上分别具有相同数量的凹部32、33，这些凹部在圆周方向上规则地分布。致动活塞17、18中的凹部32分别在第一圆周方向上逐渐变平，张开活塞22、23中的凹部33对应于凹部22，但是在相反的第二圆周方向上变平。在每个凹部32和33之间布置有滚珠34。通过使致动活塞17、18相对于张开活塞22、23沿致动方向转动，滚珠34滚入凹部32、33的平坦区域中并且将成对的活塞彼此推开(或相反)。
两个张开活塞22、23不能相对于壳体14转动，因此仅可沿轴线A直线移动。在所示的实施方式中，通过相应的制动蹄座31、31’借助于横向狭槽36、36’在制动蹄4、4’上的支撑来确保不能相对转动。每个制动蹄座31、31’通过在边缘处向内弯折的外套筒35、35’与相应配设的张开活塞22、23以不能相对转动的方式连接。每个张开活塞22、23在外套筒35、35’内与所配设的制动蹄座31、31’在轴向上间隔开，并在对应的张开活塞和制动蹄座之间布置有预加载的弹簧元件37、37’。因此，能够在轴向上进行有限的线性运动，从而确保了当制动鼓收缩时，通过弹簧元件37的压缩限制夹紧力的增大，以防止损坏制动器。通过前述结构，还产生了牢靠、易于操作、预组装的张开活塞单元24、25，这些张开活塞单元主要包括张开活塞22、23、制动蹄座31、31’、弹簧元件37、37’以及外套筒35、35’。
在本发明中还可以想到其他未示出的使张开活塞22、23不能相对于壳体14转动的方案，例如借助于各种轴向引导结构。
滚珠坡道装置3、3’所需的转动运动的传递通过第一致动活塞17和第二致动活塞18进行。
为了使制动衬块5、5’均匀地贴靠到内壁7上，两个致动活塞17、18轴向浮动地并借助于轴向引导结构11以不能相对于驱动套9转动的方式布置在驱动套9中。在所示的实施例中，轴向引导结构借助于轴向的齿部几何结构、特别是轴向花键形成。在本发明内还可以允许其他实施方式，例如啮合在轴向凹槽中的凸耳等。
调节装置26主要包括与第一致动活塞17处于力流中的调节活塞19，和与调节活塞19啮合的锁止套27，该锁止套以不能相对于第二张开活塞28转动但是可沿轴向受限地移动的方式布置，并朝向调节活塞被弹性预加载地抵靠在调节活塞上。
单独的调节活塞19通过螺纹部分21旋拧到第一致动活塞17中，直至其在第一致动活塞17内的螺纹孔20中拧到位并因此位于第一致动活塞17和第二致动活塞18之间的力流(力传递路径)中。调节活塞19在其面向第二致动活塞18的端面上具有轴向突出延伸的环形的第一齿环38，该第一齿环带有多个沿一个圆周方向倾斜的齿形斜坡40或槽口。
锁止套27基本上内置地布置在第二致动活塞18中。该锁止套具有轴向突出延伸的环形的第二齿环39，该第二齿环与第一齿环38配合，并同样包括多个沿相反的圆周方向倾斜的齿形斜坡41或槽口。
锁止套27可以通过中心孔在第二张开活塞23的杆28上沿轴向移动，并以不能相对于壳体14转动的方式支承。为了防止相对转动，在所示的实施方式中，在杆28中设置有横向销29，锁止套27通过轴向突出延伸的开槽凸缘42在两个圆周方向上支撑在该横向销上。
锁止套27通过支承在第二致动活塞18上的压缩弹簧30以很小的力永久地压在调节活塞19的齿环38上。当第二致动活塞18转动时，滑动盘43减小摩擦和压缩弹簧30的转动。
在所示的实施方式中，压缩弹簧30被设计为波形弹簧。在本发明中还可以允许其他实施例，例如螺旋弹簧或贝氏碟形弹簧组件。
当两个致动活塞17和18被驱动套9驱动时，调节活塞19相对于在圆周方向上不可动的锁止套27转动。调节活塞19的斜坡40在每次操纵或制动时推靠到锁止套27的斜坡41上，并克服压缩弹簧30的弹力作用将锁止套轻微压入第二致动活塞18中。随着制动衬块5、5’的磨损增加，所需的行程及由此驱动套9和与其相连的调节活塞19的转动角度都会增大。一旦该角度超过斜坡38或41的周向长度，锁止套27和调节活塞19之间的轴向齿部就会跳转到下一个槽口中。如果此后在制动之后释放制动器，则第一致动活塞17与驱动套9一起转回到未致动的起始位置。然而，通过防转动的锁止套27防止了调节活塞19往回转动，从而使调节活塞从第一致动活塞17回拧转动了适当的量。这意味着，在释放鼓式制动器1的过程中，调节过程将完全自动地逐步进行。
图3至图5以其他图示和视图示出了根据图2的张开单元2，并且用于阐明上面列出的事实和构造。
附图标记列表：
1 鼓式制动器
2 张开单元
3 滚珠坡道装置
4 制动蹄
5 制动衬块
6 制动鼓
7 内壁
8 驱动单元
9 驱动套
10 外齿部
11 轴向引导结构(轴向齿部，花键齿部)
12 端部
13 端部
14 壳体
15 滚动轴承(滚针轴承)
16 固定元件
17 致动活塞
18 致动活塞
19 调节活塞
20 螺纹孔
21 螺纹部分
22 张开活塞
23 张开活塞
24 张开活塞单元
25 张开活塞单元
26 调节装置
27 锁止套
28 杆
29 横向销
30 压缩弹簧
31 制动蹄座
32 凹部
33 凹部
34 滚珠
35 外套筒
36 横向狭槽
37 弹簧元件
38 齿环
39 齿环
40 斜坡
41 斜坡
42 凸缘
43
44
A 轴线

Claims (10)

1.一种用于鼓式制动器(1)的能机电式地驱动的张开单元(2)，包括壳体(14)和以不能相对于壳体(14)转动的方式布置的两个制动蹄座，即第一制动蹄座(31)和第二制动蹄座(31’)，所述第一和第二制动蹄座能沿轴线(A)被直线地致动成分别在张开方向(S、S’)上彼此远离以及在释放方向(L、L’)上彼此靠近，并分别作用在各自设有制动衬块(5、5’)的第一制动蹄(4)和第二制动蹄(4’)上，其特征在于，
制动蹄座(31、31’)的直线运动由两个滚珠坡道装置(3、3’)产生，其中，第一滚珠坡道装置(3)包括能围绕轴线(A)转动地布置的第一致动活塞(17)，第二滚珠坡道装置(3’)包括能围绕轴线(A)转动地布置的第二致动活塞(18)，并且其中，用于补偿由于制动衬块(5、5’)的磨损而增大的致动行程的调节装置(26)在壳体(14)内沿轴向居中地基本上布置在致动活塞(17、18)之间。
2.根据权利要求1所述的张开单元(2)，其特征在于，致动活塞(17、18)轴向浮动地布置在驱动套(9)中并且不能相对于驱动套转动，其中，驱动套(9)被机电式驱动单元(8)施加转矩且能围绕轴线(A)转动地支承在壳体(14)中。
3.根据权利要求1所述的张开单元(2)，其特征在于，调节装置(26)包括与致动活塞(17)处于力流中的调节活塞(19)和与调节活塞(19)通过轴向齿环(38、39)啮合的锁止套(27)，其中，锁止套(27)布置成不能相对于第二制动蹄座(31’)转动但能相对于第二致动活塞(18)在轴向上受限地移动，以及布置成朝向调节活塞(19)被弹性地预加载。
4.根据权利要求3所述的张开单元(2)，其特征在于，齿环(38、39)通过在圆周方向上定向并倾斜的斜坡(40、41)在同一圆周上彼此配合地构成，使得所述齿环的相对于彼此的转动在一个圆周方向上被阻止并在相反的圆周方向上产生沿轴向定向的力。
5.根据权利要求3所述的张开单元(2)，其特征在于，第二滚珠坡道装置(3’)包括不能相对于第二制动蹄座(31’)转动地布置的张开活塞(23)，其中，张开活塞(23)具有朝第一致动活塞(17)的方向突出延伸的杆(28)，锁止套(27)在杆(28)上以不能相对转动且能沿轴向移动地被引导的方式布置。
6.根据权利要求3所述的张开单元(2)，其特征在于，锁止套(27)被压缩弹簧(29)压靠在调节活塞(19)上，其中，压缩弹簧(29)被支承在第二致动活塞(18)上。
7.根据权利要求3所述的张开单元(2)，其特征在于，第一致动活塞(17)和调节活塞(19)通过与轴线(A)同轴的螺纹连接结构彼此连接。
8.根据权利要求1所述的张开单元(2)，其特征在于，每个制动蹄座(31、31’)能朝各自配设的滚珠坡道装置(3、3’)的方向、在压缩被预加载地布置在各制动蹄座之间的弹簧元件(37、37’)的情况下沿轴向移动。
9.根据权利要求1所述的张开单元(2)，其特征在于，张开单元(2)沿轴线(A)浮动地支承在鼓式制动器(1)中。
10.一种鼓式制动器(1)，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的张开单元(2)。
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