CN112240360A - 一种楔式制动器用棘轮式扩张器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楔式制动器用棘轮式扩张器，包括壳体、推杆装置、活塞装置，所述的壳体设有贯穿壳体两个相对侧面的通道孔，所述壳体还设有垂直贯穿所述通道孔中心及壳体另一侧面的垂直孔，所述的壳体上固定有棘轮顶针，所述的活塞装置设有两组，所述的两组活塞装置镜像对称且分别可移动设置在垂直孔两侧的通道孔内，所述的推杆装置可移动设置在垂直孔内，所述的活塞装置包括包括活塞、棘轮、调整螺栓组件，所述的活塞可滑动设于通道孔内，所述的活塞一端为斜面且与推杆装置接触。本发明结构合理，响应时间快，灵敏，且制动过程安全可靠。

Description

一种楔式制动器用棘轮式扩张器

技术领域

本发明涉及车用制动器技术领域，具体为一种楔式制动器用棘轮式扩张器。

背景技术

制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。

汽车制动器是汽车的制动装置，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动器摩擦副中的旋转元件为制动鼓，其工作表面为圆柱面；盘式制动器的旋转元件则为旋转的制动盘，以端面为工作表面。其中鼓式制动器因其瞬间制动力度大，已经在客车、载重卡车等中重型车上广泛应用，而摩擦副在多次使用后，会因为摩擦而失去部分材料，从而使得摩擦副变薄，下次摩擦时需要移动更多的距离，而这部分距离需要得到补偿，才能获得满意的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，响应时间快，灵敏，且制动过程安全可靠的楔式制动器用棘轮式扩张器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种楔式制动器用棘轮式扩张器，包括壳体、推杆装置、活塞装置，所述的壳体设有贯穿壳体两个相对侧面的通道孔，所述壳体还设有垂直贯穿所述通道孔中心及壳体另一侧面的垂直孔，所述的壳体上固定有棘轮顶针，所述的活塞装置设有两组，所述的两组活塞装置镜像对称且分别可移动设置在垂直孔两侧的通道孔内，所述的推杆装置可移动设置在垂直孔内，所述的活塞装置包括活塞、棘轮、调整螺栓组件，所述的活塞可滑动设于通道孔内，所述的活塞一端为斜面且与推杆装置接触，所述的活塞另一端设有向内凹陷的容纳孔，所述的调整螺栓组件包括调整螺栓、调整螺母、顶出段，所述的调整螺栓一端设有螺纹并设于活塞容纳孔内、另一端与顶出段固定，所述的调整螺母与调整螺栓螺纹连接且可在活塞容纳孔内移动，所述的棘轮套接在调整螺栓上且靠近调整螺栓伸入活塞容纳孔一端，所述的调整螺母侧面设有结合部与棘轮棘齿啮合，所述的调整螺栓伸入活塞容纳孔一端端面与容纳孔底部之间设有空隙，所述的空隙内设有碟形弹簧，所述的碟形弹簧外缘与棘轮侧面贴紧，所述的碟形弹簧中心与活塞容纳孔底部贴紧，所述的活塞设有可容棘轮顶针穿过的长槽孔，所述的棘轮圆周面上设有向内凹陷的弧形顶针槽，所述的棘轮顶针顶部与弧形顶针槽底部紧贴且可沿弧形顶针槽底部滑动。本方案制动过程中，推杆装置受控制可在垂直孔方向上产生由短至长的位移距离，由于推杆装置与活塞斜面贴紧，两个活塞的斜面形成上宽下窄的倒梯形，推杆装置移动后，会顶住活塞斜面并产生压力，该压力分解后一部分可驱动两组活塞装置分别向壳体两侧移动，活塞装置会推动摩擦副等结构与轮毂产生摩擦从而给汽车减速，推杆装置驱动活塞装置产生的位移越长，对汽车的减速作用越明显；本方案的活塞装置可完成顶动摩擦副、制动蹄等去摩擦轮毂减速，也可在摩擦副、制动蹄等与轮毂多次摩擦变薄不能保证足够摩擦力后，调整伸长活塞装置调整螺栓组件外端面伸出长度，恢复摩擦副、制动蹄等与轮毂之间的正常间距，从而可以保证摩擦副、制动蹄等可与轮毂产生足够的摩擦力；

本方案棘轮顶针与棘轮上的棘轮顶针槽之间设有预设滑动间隙，使用过程中，通过棘轮顶针与棘轮相互作用，可对调整螺栓组件外端面伸出长度进行调节，一方面，在调整螺栓组件外端面与摩擦副、制动蹄等之间没有多余间隙，且摩擦副、制动蹄等没有变薄的情况下，刹车制动时，活塞受推杆装置推动在通道孔内移动较小距离，活塞带动棘轮、调整螺栓组件一起移动，即可使得顶出段外端面顶住摩擦副、制动蹄并使之联动摩擦轮毂，可获得足够摩擦力降速，并且棘轮顶针顶部在棘轮顶针槽内滑动，棘轮顶针与棘轮之间无作用，刹车完成后，推杆装置回复原位，而活塞装置在摩擦副、制动蹄等复位移动时也跟随复位；另一方面，在调整螺栓组件外端面与摩擦副、制动蹄等之间存在多余间隙，或者在摩擦副、制动蹄等因为摩擦而损失材料变薄的情况下，刹车制动时，需要使得摩擦副、制动蹄等继续移动更长距离才能产生足够的摩擦力，也就是说，活塞受推杆装置推动需要在通道孔内移动较长距离，活塞带动棘轮、调整螺栓组件一起移动，由于棘轮顶针固定在壳体上，当棘轮顶针顶部在棘轮顶针槽内滑动并消除二者间预设间隙后，棘轮顶针顶部与棘轮顶针槽(弧形顶针槽，在棘轮圆周上从棘轮一侧向另一侧斜向延伸)一侧边缘贴紧，棘轮在被棘轮顶针顶住及活塞、碟形弹簧推动的共同作用下发生旋转，且此时棘轮与调整螺母之间处于顺齿方向，调整螺母不发生转动，棘轮转动过程中记录螺栓组件外端面与摩擦副、制动蹄等之间的过量间隙，刹车制动结束后，推杆装置向上复位，而调整螺栓组件在摩擦副、制动蹄等的回位弹簧作用下带动棘轮、活塞一起回位，由于棘轮顶针不动，如果棘轮顶针在棘轮顶针槽滑动接触并贴紧棘轮顶针槽另一侧边缘后，调整螺栓组件继续复位，则棘轮在被棘轮顶针顶住及调整螺母推动作用下发生反向旋转，此时棘轮与调整螺母之间处于逆齿关系，所以棘轮带动调整螺母旋转，于是调整螺栓相对调整螺母产生转动而向外侧伸长，补偿了摩擦副、制动蹄等与调整螺栓组件顶出段之间间隙或者摩擦副、制动蹄等摩擦变薄的厚度间隙，在下一次制动过程中，调整螺栓组件可对摩擦副、制动蹄等产生足够位移距离，从而提供足够的摩擦力；碟形弹簧可保证棘轮与调整螺母的贴紧及联动。

优选的，所述的推杆装置包括一端设于壳体内、另一端设于壳体外的推杆体，所述的推杆体位于壳体内的端部两侧分别设有部分外露的滚动体，所述的滚动体与活塞斜面贴紧，所述的推杆装置包括可容推杆体穿过的推杆套、推杆盖，所述的推杆套与壳体固定，所述的推杆盖与推杆体固定，所述的推杆套外侧面与推杆盖之间设有复位弹簧，所述的滚动体为滚珠或滚柱。本方案推杆体可在制动装置(如气缸、电机等)驱动下在壳体垂直孔内滑动，制动装置停止制动后，推杆体可在复位弹簧作用下回复原位，而活塞装置在推杆体压力消除后，也可以回复原位。

优选的，所述的推杆装置包括护套，所述的推杆体位于壳体外的部分设于护套内，所述的护套可拆卸固定在壳体上。

优选的，所述的两组活塞装置的活塞斜面形成的斜面夹角为12°。活塞斜面的角度对制动器的影响很大，如果斜面与推杆体的移动路径夹角过小，则推杆体需要移动更长的距离，才能驱动活塞装置产生足够位移以提供足够的摩擦力减速，如果夹角过大，则推杆体需要施加很大的压力才能推动活塞装置产生位移，角度过大或过小都可能导致活塞装置不能顺利回缩，产生抱死现象，本方案的两组活塞装置的活塞斜面夹角角度范围在11.5°-12.5°之间为好，12°是一个优选角度，推杆体位于夹角中心线位置上，经试验，本方案推杆装置及活塞装置能满足最低20万次以上的疲劳要求

优选的，所述的棘轮顶针包括外螺栓、尖头柱，所述的壳体上设有与外螺栓配合的螺纹通孔，所述的螺纹通孔与容纳孔连通，所述的外螺栓的螺柱端部设于活塞长槽孔内，所述的外螺栓螺柱端部设有向内凹陷的盲孔，所述的尖头柱可滑动设于盲孔内，所述的尖头柱底部与盲孔底部之间设有弹簧，所述的尖头柱顶部与弧形顶针槽底部紧贴。本方案弹簧可以保证尖头柱部分与棘轮顶针槽部分贴紧并可滑动，并消除棘轮顶针槽槽底直径发生波动时可能与尖头柱产生间隙或干涉的缺陷。

优选的，所述的尖头柱底部设有向内凹陷的弹簧孔，所述的弹簧包括第一弹簧、第二弹簧，所述的第一弹簧设于尖头柱底部与盲孔底部之间，所述的第二弹簧设于尖头柱弹簧孔底部与盲孔底部之间，所述的第二弹簧位于第一弹簧内。

优选的，所述的软性防尘罩与壳体密封固定端采用卡箍组件固定。

优选的，所述的顶出段包括卡接件、顶出柱，所述的顶出柱一端伸入调整螺栓内，所述的顶出柱另一端设有开口槽，所述的调整螺栓与顶出段固定端还设有向外延伸的齿轮片，所述的卡接件将顶出柱固定在齿轮片上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)产品结构可靠性高，楔式制动器较传统气刹鼓式制动器结构更加简单减少了累计误差带来的问题；

2)制动反应更及时，楔式制动器采用的是扩张器与气室直接连接的方式，传动更快，效率更高；

3)制动力矩大，扩张器采用的是楔块增力，可提供的增力比远大于凸轮轴及调整比的增力比，并且因为机构更加简单，所以传动效率更高，最后输出的制动力矩更大；

4)可相对减轻制动器重量，楔式制动器较传动气刹鼓式制动器省去了气室支架、凸轮轴、调整臂等零部件，重量大大减轻。

附图说明

图1为本发明的一种剖面结构示意图。

图2为本发明的一种顶侧面结构示意图。

图3为本发明的一种立体结构示意图。

图4为图1中A处放大图。

图5为图1中B处放大图。

图6为本发明的棘轮的一种结构示意图。

图中：1-壳体 2-推杆装置 3-活塞装置 4-调整螺栓组件

5-棘轮顶针 6-碟形弹簧 7-护套 8-卡箍组件

11-通道孔 12-垂直孔 21-推杆体 22-滚动体

23-推杆套 24-推杆盖 25-复位弹簧 31-活塞

32-棘轮 33-弧形顶针槽 41-调整螺栓

42-调整螺母 43-顶出段 44-软性防尘罩

51-外螺柱 52-尖头柱 53-第一弹簧 54-第二弹簧

431-卡接件 432-顶住柱。

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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

一种楔式制动器用棘轮式扩张器，包括壳体1、推杆装置2、活塞装置3，壳体1设有贯穿壳体1两个相对侧面的通道孔11，壳体1还设有垂直贯穿所述通道孔11中心及壳体1另一侧面的垂直孔12，壳体1上固定有棘轮顶针5，活塞装置3设有两组，两组活塞装置3镜像对称且分别可移动设置在垂直孔12两侧的通道孔11内，推杆装置2可移动设置在垂直孔12内，活塞装置3包括包括活塞31、棘轮32、调整螺栓组件4，活塞31可滑动设于通道孔11内，活塞31一端为斜面且与推杆装置2接触，活塞31另一端设有向内凹陷的容纳孔，调整螺栓组件4包括调整螺栓41、调整螺母42、顶出段43，调整螺栓41一端设有螺纹并设于活塞31容纳孔内、另一端与顶出段43固定，调整螺母42与调整螺栓41螺纹连接且可在活塞31容纳孔内移动，棘轮32套接在调整螺栓41上且靠近调整螺栓41伸入活塞31容纳孔一端，调整螺母42设有结合部与棘轮32棘齿啮合，调整螺栓41伸入活塞31容纳孔一端端面与容纳孔底部之间设有空隙，空隙内设有碟形弹簧6，碟形弹簧6外缘与棘轮32贴紧，碟形弹簧6中心与活塞31容纳孔底部贴紧，活塞31设有可容棘轮顶针5穿过的长槽孔，棘轮32圆周面上设有向内凹陷的弧形顶针槽33，棘轮顶针5顶部与弧形顶针槽33紧贴且可沿弧形顶针槽33底部滑动；

推杆装置2包括一端设于壳体1内、另一端设于壳体1外的推杆体21，推杆体21位于壳体1内的端部两侧分别设有部分外露的滚动体22，滚动体22与活塞31斜面贴紧，推杆装置2包括可容推杆体21穿过的推杆套23、推杆盖24，推杆套23与壳体1固定，推杆盖24与推杆体21固定，推杆套23外侧面与推杆盖24之间设有复位弹簧25，滚动体22为滚珠或滚柱；

推杆装置2包括护套7，推杆体21位于壳体1外的部分设于护套7内，护套7可拆卸固定在壳体1上；

两组活塞装置3的活塞31斜面形成的斜面夹角为12°；

棘轮顶针5包括外螺栓51、尖头柱52，壳体1上设有与外螺栓51配合的螺纹通孔，螺纹通孔与容纳孔连通，外螺栓51的螺柱端部设于活塞31长槽孔内，外螺栓51螺柱端部设有向内凹陷的盲孔，尖头柱52可滑动设于盲孔内，尖头柱52底部与盲孔底部之间设有弹簧，尖头柱52顶部与棘轮32弧形顶针槽33底部紧贴；

尖头柱52底部设有向内凹陷的弹簧孔，弹簧包括第一弹簧53、第二弹簧54，第一弹簧53设于尖头柱52底部与盲孔底部之间，第二弹簧54设于尖头柱52弹簧孔底部与盲孔底部之间，第二弹簧54位于第一弹簧53内；

调整螺栓组件4包括软性防尘罩44，软性防尘罩44为环形可伸缩防尘罩，软性防尘罩44一端与调整螺栓41密封固定、另一端与壳体1密封固定；

软性防尘罩44与壳体1密封固定端采用卡箍组件8固定；

顶出段43包括卡接件431、顶出柱432，顶出柱432一端伸入调整螺栓41内，顶出柱432另一端设有开口槽，调整螺栓41与顶出段43固定端还设有向外延伸的齿轮片，卡接件431将顶出柱432固定在齿轮片上。

具体使用过程是：本方案制动过程中，推杆装置2受制动装置(如气缸、电机等)控制可在垂直孔12方向上产生由短至长的位移距离，由于滚动体22与活塞31斜面贴紧，两个活塞31的斜面形成上宽下窄的倒梯形，滚动体22移动后，会顶住活塞31斜面并产生压力，该压力分解后一部分可驱动两组活塞装置3分别向壳体1两侧移动，活塞装置3会推动摩擦副、制动蹄等结构与轮毂产生摩擦从而给汽车减速，推杆装置2位移距离越长，其驱动活塞装置3产生的位移也越长；

在活塞装置3与摩擦副、制动蹄等之间没有多余间隙或者摩擦副、制动蹄等没有变薄的情况下，刹车时，推杆装置2推动活塞31在通道孔11内移动，顶出段43外端面顶住摩擦副、制动蹄并使之联动摩擦轮毂，可获得足够摩擦力降速，刹车完成后，推杆装置2回复原位，而活塞装置3在摩擦副、制动蹄等复位移动时也跟随复位；

在活塞装置3与摩擦副、制动蹄等之间有多余间隙或者摩擦副、制动蹄等变薄的情况下，刹车制动时，活塞装置3受推杆装置2推动在通道孔11内移动较长距离，棘轮顶针5顶部在棘轮顶针槽33内滑动并消除二者间预设间隙后，棘轮顶针5顶部与棘轮顶针槽33一侧边缘贴紧，棘轮32在被棘轮顶针5顶住及活塞31、碟形弹簧6推动的共同作用下发生旋转，且此时棘轮32与调整螺母42之间处于顺齿方向，调整螺母42不发生转动，棘轮32转动过程中记录调整螺栓组件4外端面多出的移动距离，刹车制动结束后，推杆装置2向上复位，而调整螺栓组件4在摩擦副、制动蹄等的回位作用下带动棘轮32、活塞31一起回位移动，由于棘轮顶针5不动，棘轮顶针5在棘轮顶针槽33内滑动接触并贴紧棘轮顶针槽33另一侧边缘后，如果调整螺栓组件4继续复位，则棘轮32在被棘轮顶针5顶住及调整螺母42推动作用下发生反向旋转，此时棘轮32与调整螺母42之间处于逆齿关系，所以棘轮32带动调整螺母42一起旋转，于是调整螺栓41相对调整螺母42产生转动而向外侧伸长，补偿了摩擦副、制动蹄等与调整螺栓组件4顶出段之间间隙或者摩擦副、制动蹄等摩擦变薄的厚度间隙。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种楔式制动器用棘轮式扩张器，包括壳体、推杆装置、活塞装置，其特征在于：所述的壳体设有贯穿壳体两个相对侧面的通道孔，所述壳体还设有垂直贯穿所述通道孔中心及壳体另一侧面的垂直孔，所述的壳体上固定有棘轮顶针，所述的活塞装置设有两组，所述的两组活塞装置镜像对称且分别可移动设置在垂直孔两侧的通道孔内，所述的推杆装置可移动设置在垂直孔内，所述的活塞装置包括活塞、棘轮、调整螺栓组件，所述的活塞可滑动设于通道孔内，所述的活塞一端为斜面且与推杆装置接触，所述的活塞另一端设有向内凹陷的容纳孔，所述的调整螺栓组件包括调整螺栓、调整螺母、顶出段，所述的调整螺栓一端设有螺纹并设于活塞容纳孔内、另一端与顶出段固定，所述的调整螺母与调整螺栓螺纹连接且可在活塞容纳孔内移动，所述的棘轮套接在调整螺栓上且靠近调整螺栓伸入活塞容纳孔一端，所述的调整螺母侧面设有结合部与棘轮棘齿啮合，所述的调整螺栓伸入活塞容纳孔一端端面与容纳孔底部之间设有空隙，所述的空隙内设有碟形弹簧，所述的碟形弹簧外缘与棘轮侧面贴紧，所述的碟形弹簧中心与活塞容纳孔底部贴紧，所述的活塞设有可容棘轮顶针穿过的长槽孔，所述的棘轮圆周面上设有向内凹陷的弧形顶针槽，所述的棘轮顶针顶部与弧形顶针槽底部紧贴且可沿弧形顶针槽底部滑动。

2.根据权利要求1所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的推杆装置包括一端设于壳体内、另一端设于壳体外的推杆体，所述的推杆体位于壳体内的端部两侧分别设有部分外露的滚动体，所述的滚动体与活塞斜面贴紧，所述的推杆装置包括可容推杆体穿过的推杆套、推杆盖，所述的推杆套与壳体固定，所述的推杆盖与推杆体固定，所述的推杆套外侧面与推杆盖之间设有复位弹簧，所述的滚动体为滚珠或滚柱。

3.根据权利要求2所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的推杆装置包括护套，所述的推杆体位于壳体外的部分设于护套内，所述的护套可拆卸固定在壳体上。

4.根据权利要求1所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的两组活塞装置的活塞斜面形成的斜面夹角为12°。

5.根据权利要求1所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的棘轮顶针包括外螺栓、尖头柱，所述的壳体上设有与外螺栓配合的螺纹通孔，所述的螺纹通孔与容纳孔连通，所述的外螺栓的螺柱端部设于活塞长槽孔内，所述的外螺栓螺柱端部设有向内凹陷的盲孔，所述的尖头柱可滑动设于盲孔内，所述的尖头柱底部与盲孔底部之间设有弹簧，所述的尖头柱顶部与棘轮弧形顶针槽底部紧贴。

6.根据权利要求5所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的尖头柱底部设有向内凹陷的弹簧孔，所述的弹簧包括第一弹簧、第二弹簧，所述的第一弹簧设于尖头柱底部与盲孔底部之间，所述的第二弹簧设于尖头柱弹簧孔底部与盲孔底部之间，所述的第二弹簧位于第一弹簧内。

7.根据权利要求1所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的调整螺栓组件包括软性防尘罩，所述的软性防尘罩为环形可伸缩防尘罩，所述的软性防尘罩一端与调整螺栓密封固定、另一端与壳体密封固定。

8.根据权利要求7所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的软性防尘罩与壳体密封固定端采用卡箍组件固定。

9.根据权利要求1所述的一种楔式制动器用棘轮式扩张器，其特征在于：所述的顶出段包括卡接件、顶出柱，所述的顶出柱一端伸入调整螺栓内，所述的顶出柱另一端设有开口槽，所述的调整螺栓与顶出段固定端还设有向外延伸的齿轮片，所述的卡接件将顶出柱固定在齿轮片上。

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