CN111976666A - 一种摩擦式刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摩擦式刹车装置，包括驱动装置、基盘及摩擦盘，所述摩擦盘转动设置在所述基盘内，所述基盘上开设有一限位槽，所述限位槽内通过弹性体能够滑动的设置有一滑块，所述摩擦盘上开设有供所述滑块抵紧的导向槽；所述导向槽具有一个内廓线以及一个外廓线；所述外廓线为一段涡形曲线，且所述外廓线中心与摩擦盘的中心重合，所述滑块抵紧在所述导向槽的外廓线上。该刹车结构通过采用盘刹的方式，在提高摩擦面积的同时，通过其上的导向槽一方面提高散热效果，另一方面利用其使得摩擦盘能够相对于基盘产生转动，进而防止刹车时的抱死问题，提高刹车效果。

Description

一种摩擦式刹车装置

技术领域

本发明涉及刹车装置技术领域，具体涉及一种摩擦式刹车装置。

背景技术

目前市面的刹车装置主要分为两类，一个是鼓刹形式，另一个是碟刹(盘刹)，这两种刹车方式都有各自的优缺点，鼓刹成本低，但受热后刹车性能会降低，碟刹的刹车性能较好，反应灵敏，但存在抱死的问题。

对于上述两类刹车，其常用于汽车，但是随着电动车的普及，在电动车上使用类似结构的刹车也越来越多，并且电动车的车速也较快，也需要更好的刹车。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种摩擦式刹车装置，该刹车结构通过采用盘刹的方式，在提高摩擦面积的同时，通过其上的导向槽一方面提高散热效果，另一方面利用其使得摩擦盘能够相对于基盘产生转动，进而防止刹车时的抱死问题，提高刹车效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种摩擦式刹车装置，包括一驱动装置，所述驱动装置固定于车轮的一侧；

一基盘，所述基盘与所述驱动装置相连，并通过所述驱动装置具有沿车轮轴向位移的自由度；

一摩擦盘，所述摩擦盘转动设置在所述基盘内，并至少有一部分凸出于所述基盘之外形成摩擦面，车轮上固定有与该摩擦面相接触的刹车盘；

其中，所述基盘上开设有一限位槽，所述限位槽内通过弹性体能够滑动的设置有一滑块，所述摩擦盘上开设有供所述滑块抵紧的导向槽；

所述导向槽具有一个内廓线以及一个外廓线；所述外廓线为一段涡形曲线，且所述外廓线中心与摩擦盘的中心重合，所述滑块抵紧在所述导向槽的外廓线上。

优选地，所述涡形曲线为涡状螺旋线或者等速曲线，且对应的圈数不大于 1圈；所述内廓线为一段圆弧，且该圆弧的圆心与摩擦盘的中心重合。

优选地，所述滑块与所述导向槽的切点的法向与所述滑块在所述限位槽内的位移方向形成一夹角；所述滑块为球体，所述球体的外径大于所述限位槽的宽度，所述限位槽的一对侧壁上开设有与所述球体相切的弧形槽。

优选地，所述限位槽的沿着所述基盘的径向延伸。

优选地，所述基盘远离所述摩擦盘的表面且在所述限位槽的两侧分别开设有与所述限位槽长度相同的矩形槽，所述矩形槽内固定有挡板，所述挡板上开设有与所述球体相切的弧形槽。

优选地，所述摩擦面与所述导向槽内均设置耐磨层。

优选地，所述驱动装置为双活塞刹车泵，所述基盘与该刹车泵的两个活塞相固定。

优选地，所述刹车泵、所述基盘以及所述摩擦盘上均开设有轴孔。

优选地，所述摩擦盘的外周壁与所述基盘转动连接，所述基盘与所述摩擦盘的外周壁相接触的表面上以及所述摩擦盘的外周壁上均开设有滚槽，所述滚槽内设置若干个滚珠。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明采用盘式的摩擦盘，提高了摩擦时的接触面，使得刹车效果更优；

(2)本发明通过摩擦盘上的导向槽，一方面使得摩擦盘形成通风口，在刹车过程中能够提高摩擦盘的散热效果，有助于提高刹车效果；另一方面，该导向槽的设置与滑块相作用，使得在刹车时，摩擦盘能够跟随车轮转动一定的角度，进而在刹车前期提供较为柔和的刹车效果，避免抱死；

(3)导向槽的外廓线呈涡状结构与滑块径向位移的方向相结合，使得摩擦盘在转动的过程中，能够缩短导向槽外廓线到摩擦盘中心的距离，进而对滑块产生推动作用，进而压缩弹性体形成阻碍摩擦盘转动的力，最终使得摩擦盘在前期产生转动的同时需要克服一定的阻碍，从而避免抱死，此外随着的摩擦盘转动，其会使得弹性体达到压缩极限，进而使得摩擦盘停止转动，从而提高后期的刹车效果；

(4)同时导向槽的外廓线呈涡状结构，使得滑块在其上的相切点与滑块的位移方向不重合，并且其斜率呈增加或者减小的变化形式，进而使得滑块在切点处产生的支撑力与滑块的位移方向形成一夹角，该支撑力在滑块的位移方向上的分力是推动滑块位移的力，夹角的形成使得该支撑力得到一个分散，并且该夹角随着弹性体的压缩呈增加的趋势，进而使得该支撑力在滑块的位移方向上的分力得到减小，因此随着摩擦盘的转动，滑块越来难以推动，使得摩擦盘也越来越难以转动，进而在刹车前期获得随动的同时提高后期的刹车效果，使得摩擦盘跟随转动是一种越来越难以转动的形式，同时与弹性体相结合，最终产生阻力递增的刹车形式，兼顾了防抱死和后期的刹车性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种摩擦式刹车装置的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1的侧视图；

图4为图2的主视图；

图5为图4的局部剖视图；

图6为滑块与导向槽的切点位置变化图一；

图7为滑块与导向槽的切点位置变化图二；

图8为滑块与导向槽的切点位置变化图三；

图9为图6中的局部放大图；

图10为摩擦盘与基盘轴孔内径不同时的爆炸图。

附图标记说明：

1-驱动装置、11-活塞、2-基盘、21-限位槽、3-摩擦盘、31-导向槽、311- 外廓线、312-内廓线、4-轴孔、5-滑块、6-挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1至图3所示，本发明提供了一种摩擦式刹车装置，包括驱动装置1、基盘2以及摩擦盘3，其中驱动装置1用于驱动基盘2移动，进而使得位于基盘2上的摩擦盘3与车轮上的刹车盘相接触，产生摩擦，进而实现刹车；在本实施例中驱动装置1为双活塞刹车泵，即驱动装置1为现有技术中的刹车泵，该泵具有两个活塞11，活塞11与基盘2相固定；例如电动三轮车，车轮是与转轴同步转动的，而转轴则设置在桥管内，因此驱动装置1则也相应的固定在桥管上，同时驱动装置1、基盘2以及摩擦盘3中部均开设与轴孔4，用于桥管穿过；

对于摩擦盘3来说，其需与基盘2进行转动连接，由于在二者的中心均开设了轴孔4，因此在本实施例中，二者的转动连接通过摩擦盘3的外周壁实现，同时摩擦盘3与基盘2相靠近的面相接触，为摩擦盘3提供支撑；即摩擦盘3 的外周壁与基盘2转动连接，同时考虑到对转动时的轴向限位，基盘2与摩擦盘3的外周壁相接触的表面上以及摩擦盘3的外周壁上均开设有滚槽，滚槽内设置若干个滚珠，进而通过滚珠，一方面实现转动，另一方面限制轴向位移，防止摩擦盘3脱离基盘2，在摩擦盘3与基盘2相靠近的面之间以及滚槽内可加入润滑油降低摩擦；另外，由于是依靠摩擦盘3与刹车盘进行接触摩擦，因此在实际设置时，如图3所示，摩擦盘3需至少有一部分凸出于基盘2之外形成摩擦面。

进一步的，为实现在刹车前期防抱死的情况：

如图2和图4所示，基盘1上开设有一限位槽21，限位槽21内通过弹性体能够滑动的设置有一个滑块5，其中弹性体可以为一圆柱弹簧，该弹簧的一端固定在限位槽21内，另一端抵紧在滑块5上；并在摩擦盘3上开设有供滑块5抵紧的导向槽31，导向槽31具有一个内廓线312以及一个外廓线311，内廓线312为一段圆弧，且该圆弧的圆心与摩擦盘3的中心重合，外廓线311 为一段涡形曲线，且外廓线311中心与摩擦盘3的中心重合，滑块5抵紧在导向槽31的外廓线311上；

在本实施例中涡形曲线具体可以是涡状螺旋线或者等速曲线(阿基米德螺旋线)，且对应的圈数不大于1圈，即如图4所示，其中所示的涡形曲线为涡状螺旋线，且圈数为1圈；另外该涡形曲线的中心是指其是以一个基圆为基础，然后围绕该基圆形成的，即图中涡状螺旋线的起点是从图中虚线开始的，最内圈的圆即为其基圆；

考虑到涡形曲线的特性和滑块5的位移距离，若涡形曲线的圈数过多，一方面会增大摩擦盘3的体积，另一方面其圈数过多后，若要充分利用其具有的圈数，则限位槽21的长度也要相应的增加，进而延长了前期的柔性刹车，使得刹车距离过长，不利于安全行驶，若还保持限位槽21原有的长度，则会多余出没有用的圈数，并且这部分多余的不利于车轮的反转刹车。

进一步的结合图5，为了更便于滑块5在限位槽21内位移，滑块5采用球体的结构，其中球体的外径大于限位槽21的宽度，限位槽21的一对侧壁上开设有与球体相切的弧形槽，即球体内嵌在限位槽21内，进而避免球体脱离限位槽21，使得球体被限位槽21作用后，其能够沿着限位槽21的延伸方向进行位移；为了方便进行球体和弹簧的安装，如图5所示，基盘2远离摩擦盘3的表面且在限位槽21的两侧分别开设有与限位槽21长度相同的矩形槽，矩形槽内固定有挡板6，挡板6上开设有与球体相切的弧形槽。

另外，滑块5与导向槽31的切点的法向与滑块5在限位槽21内的位移方向形成一夹角，为了使得该夹角一直存在，限位槽21沿着基盘2的径向延伸，即如图6和图9所示，该切点的法向为箭头f所示，切向为箭头q所示，而图中的虚线则为球体在限位槽21内的位移方向，可以看出二者具有夹角A1；根据受力分析可知，此时的球体受到导向槽31给予的一个沿着f方向的支撑力，该支撑力在虚线上的分力是推动球体在限位槽21内位移的力，因此夹角的设置，使得这个支撑力得到分散，并与涡形曲线斜率是变化的特点相结合，当球体朝摩擦盘3中心位移时，该夹角是呈增大的(即下述的A3>A2>A1)，因此其在虚线上的分力会越来越小，最终产生的效果是滑块5越来难以推动，使得摩擦盘3也越来越难以转动，进而使得滑块5的位移是一种一开始易于位移，随后则是越来越难位移的状态，从而在刹车前期获得随动的同时提高后期的刹车效果，使得摩擦盘3跟随转动是一种越来越难以转动的形式，同时在球体进行位移的过程中还需要进一步压缩弹簧，因此二者相结合，最终产生阻力递增的刹车形式，兼顾了防抱死和后期的刹车性能；

进一步的，如图7和图8所示，该两个附图中的虚线长度与图6中的虚线位置、长度均相同，其是图6转动一定角度后形成的，其转动方向为图4中弧形箭头所示，随着摩擦盘3的转动：

(1)一方面，a3<a2<a1(其延长线均穿过内廓线312的圆心)，即球体在限位槽21内朝向摩擦盘3的中心位移，进而能够对弹簧产生压缩，形成阻力；由于弹簧的另一端固定在限位槽21的靠近中心的端部，因此该距离的产生仅仅由外廓线311的位置变动产生，即弹簧的Δx为外廓线处球体的位移距离；

(2)另一方面，夹角A3>A2>A1，进而使得对球体的支撑力在虚线上的分力会越来越小，使得摩擦盘3越来越难以转动，形成阻力。

最终产生：在摩擦盘3的转动过程中，通过在法向上分力的变化和弹簧产生压缩的结合，随着压缩距离的增加，其形成的阻力也是呈越来越大的趋势，进而使得弹簧的压缩、涡形曲线斜率的变化以及切点位置的设置三者相辅相成，使得这种前期的柔性刹车是呈阻力越来越大的趋势，进而兼顾了防抱死和后期的刹车性能；当然也可以通过控制弹簧的刚度或者弹簧的极限压缩距离来控制摩擦盘3跟随转动的角度。

上述是针对摩擦盘3按照图4中弧形箭头方向进行转动，当摩擦盘3进行反转时，在如图4中，球体会抵紧在导向槽31的一侧，即图中水平线处的侧面，进而使得摩擦盘3无法转动，因此在图4的基础上进行反转时，摩擦盘3 在刹车时会相对于基盘2转动很小的一个角度后就停止跟随转动；依此在实际设置时，图4中摩擦盘3的转动方向由车轮前进时产生，而其反向转动则由车轮后退时产生，因为车轮在后退时速度一般不会很大，并且对车辆后退时的刹车更早的抱死安全性更高，因此此时不需要摩擦盘3相对于基盘2进行转动；

为此，在实际设置时，对于摩擦盘3的初始位置，可使得球体与图4中水平线处的导向槽31侧面相接触，当摩擦盘3反转时，球体直接抵紧在导向槽 31上而限制摩擦盘3转动；进一步的，为了保持这个初始状态，如图9所示，可使得摩擦盘3的轴孔4的内径大于基盘2的轴孔4的内径，进而在中心处形成一个台阶，可利用此在摩擦盘3的轴孔4内设置一个扭簧，扭簧的一端固定在摩擦盘3的轴孔4上，扭簧的另一端固定在基盘2上，从而利用扭簧的作用维持上述的初始状态，同时也能够促进摩擦盘3复位。

进一步的，考虑到球体需要与导向槽31进行抵紧，导向槽31与球体相接触的位置需要进行设置耐磨层，该耐磨层需具有耐磨和高硬度的要求，例如可通过对该处的表面进行淬火处理，使其形成一层耐磨层；另外摩擦盘3的摩擦面也需要具有耐磨层，该耐磨层则可与现有技术中的刹车片相同。

使用时，基盘2与刹车泵的两个活塞11固定，刹车泵则固定在车轮的一侧，在车轮上固定有与摩擦盘3相接触的刹车盘，当需要刹车时，刹车泵通过其内的油推动基盘2位移，进而使得摩擦盘3与刹车盘接触，在车轮前进时，摩擦盘3与刹车盘接触后，其受到摩擦力，会使得摩擦盘3跟随转动，进而不会在刹车前期产生抱死，在摩擦盘3转动的过程中，其会越来越难以转动，进而在车轮转动一定圈数后，摩擦盘3受到弹簧压缩极限的限制而无法继续相对于基盘2转动，从而实现更强的刹车，使得车轮很快停下；当刹车解除后，摩擦盘3会在弹簧和扭簧的作用下回位，进而为下一次刹车做准备；当车轮反转刹车时，由于球体直接与导向槽31接触，因此其限制了摩擦盘3相对于基盘2 转动，因此在此时可直接形成强力刹车。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种摩擦式刹车装置，其特征在于，包括：

一驱动装置，所述驱动装置固定于车轮的一侧；

一基盘，所述基盘与所述驱动装置相连，并通过所述驱动装置具有沿车轮轴向位移的自由度；

一摩擦盘，所述摩擦盘转动设置在所述基盘内，并至少有一部分凸出于所述基盘之外形成摩擦面，车轮上固定有与该摩擦面相接触的刹车盘；

其中，所述基盘上开设有一限位槽，所述限位槽内通过弹性体能够滑动的设置有一滑块，所述摩擦盘上开设有供所述滑块抵紧的导向槽；

所述导向槽具有一个内廓线以及一个外廓线；所述外廓线为一段涡形曲线，且所述外廓线中心与摩擦盘的中心重合，所述滑块抵紧在所述导向槽的外廓线上。

2.如权利要求1所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述涡形曲线为涡状螺旋线或者等速曲线，且对应的圈数不大于1圈；所述内廓线为一段圆弧，且该圆弧的圆心与摩擦盘的中心重合。

3.如权利要求1或2所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述滑块与所述导向槽的切点的法向与所述滑块在所述限位槽内的位移方向形成一夹角；所述滑块为球体，所述球体的外径大于所述限位槽的宽度，所述限位槽的一对侧壁上开设有与所述球体相切的弧形槽。

4.如权利要求3所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述限位槽的沿着所述基盘的径向延伸。

5.如权利要求3所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述基盘远离所述摩擦盘的表面且在所述限位槽的两侧分别开设有与所述限位槽长度相同的矩形槽，所述矩形槽内固定有挡板，所述挡板上开设有与所述球体相切的弧形槽。

6.如权利要求1或2所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述摩擦面与所述导向槽内均设置耐磨层。

7.如权利要求1所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述驱动装置为双活塞刹车泵，所述基盘与该刹车泵的两个活塞相固定。

8.如权利要求7所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述刹车泵、所述基盘以及所述摩擦盘上均开设有轴孔。

9.如权利要求1或2所述的一种摩擦式刹车装置，其特征在于，所述摩擦盘的外周壁与所述基盘转动连接，所述基盘与所述摩擦盘的外周壁相接触的表面上以及所述摩擦盘的外周壁上均开设有滚槽，所述滚槽内设置若干个滚珠。

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