CN112867877A - 盘式制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于盘式制动器的制动器致动机构(1；20)，其具有优化的调节装置。

Description

盘式制动器

本发明涉及尤其用于商用车辆的盘式制动器，其具有优化的制动器致动机构。

本发明涵盖盘式制动器，其具有滑动卡钳或固定卡钳并且重叠一个或多个制动盘。本发明主要但并非唯一地涉及点盘式制动器。

就其制动器致动机构类型、制动力被传递至一个或多个制动盘的方式以及用于补偿制动垫块磨损的调节的类型而言，尤其是用于重型载货车辆的盘式制动器的许多不同形式已被公开。

例如从申请人的国际申请WO2011/113554A2中知道了盘式制动器所用的制动器致动机构的特殊形式。该申请所公开的制动器致动机构的特点是制动卡钳壳体内需要较少空间且更轻的极紧凑设计。制动器致动机构的所有组成部件借助杆被安装在制动卡钳内，杆在轴向上被安装在制动卡钳壳体内以便在功能上如此相互作用，即它们平行于制动盘转动轴线作用。因为增力机构的位移运动，推压件与调节装置一起完成平移运动向制动盘以传递夹紧力。

用于补偿磨损的调节装置具有转矩离合器，其是转矩控制型的且用于依据转动方向在转矩离合器的组成部件之间选择性传递转动。另外，该调节装置也具有单向离合器，在单向离合器中，可转动安装在该杆上的两个部件、内容纳套筒和空心主轴借助飞轮弹簧被相互联接，该单向离合器被设计成它在制动器致动过程中在所述两个部件之间传递转动运动，而它在制动器被松开时打滑。

关于从现有技术中知道的制动器致动机构的就输入和传递制动力和调节运动而言的准确发挥功能，现在明确参照WO2011/113554A2的公开内容。其它相似设计的制动器致动机构由例如WO2013/083857A2、WO2014/106672A2、WO2015/140225A2或申请人的WO2018/015565A2公开了，也明确参照其公开内容。

从该现有技术中基本上知道了在制动器致动机构的调节装置中采用一个以上的飞轮弹簧，它们被设计成卷绕式弹簧或卷簧机构。一方面，它们被用作单向离合器，其为了在一个转动方向上的调节和/或转动锁定将调节机构的两个部分相连，但允许它们在几乎可忽略不计的阻力矩下在相反的方向上彼此相对转动。另一方面，另一个申请是要使调节机构中的作为转矩限制器的这种卷绕式弹簧具备增大的径向预载荷，以仅在高于相当可观的转矩下允许两个部分之间在卷绕式弹簧的非锁定方向上的相对转动，这允许在制动器施用过程中的制动垫块自由运动结束，进而允许在制动垫块和制动盘之间的实际间隙被定下来。

例如在如上述国际专利申请WO2015/140225A2所述的制动器致动机构中，调节装置设置用于补偿衬片磨损，在这里，转矩限制器以滚子-斜面离合器的形式实现，单向离合器以卷绕式弹簧机构的形式实现。单向离合器在制动器被施用时传递转动以便磨损调节，但在制动器被复位或松开时打滑，因此未传递转动。在制动器松开时的这种打滑对防止不希望有的调节主轴反向转动至关重要，否则调节主轴的反向转动将会影响磨损调节。

在这样的调节装置中，不希望有的调节主轴反向转动可以通过增大的摩擦被抵制，例如在在调节主轴和与之螺纹接合的推压块之间的螺纹接触区中，但问题是有时引起太多摩擦，这可能会限制在制动器施用时的调节主轴转动运动。因此，为了解决这个问题，WO2015/140225A2提出设置附加摩擦装置，其包括承受弹簧力且作用于调节螺钉或固定至调节螺钉上的一个零件以便转动的摩擦件。这种附加摩擦件通常因为所规定的弹簧预载荷而提供良好控制的可控阻力矩。尽管如此，人们可能需要进一步尽力减小摩擦波动的影响或完全将其减到最低程度。

例如众所周知的是，摩擦在两个部件或表面之间的滑动过程开始时比在随后的进一步滑动过程中时更大。同样，摩擦可能在长期停止之后比在短暂停止期之后更大。尽管弹簧预载力是恒定的，还是可能出现这种过大摩擦状况。当制动器被施用时，过大的摩擦限制调节转动并造成过大的转矩负荷，由此缩短调节机构的组成部件例如上述单向离合器的使用寿命。

在上述国际专利申请WO2018/015565A2中所描述的调节机构的实施例中，转矩限制器通过设置具有增强的径向预载荷的卷簧或卷绕式弹簧机构和也呈卷绕式弹簧状的单向离合器的来实现。此外，设有第三飞轮弹簧或卷绕式弹簧机构，其如此设计和布置在调节机构中，即，阻止当制动器被松开时不希望有的调节主轴向后转动。在制动器处于松开状态下时不希望有的调节主轴向前转动通过受到复位弹簧推压的滑动轴承环被阻止。这允许在一定转矩下在与调节主轴相连的转矩限制器和与在轴向上固定的中心杆相连的复位弹簧之间滑动。滑动环的主要作用是在那里普遍存在的摩擦基本上阻止可能由车辆振动引发的调节主轴向前转动，其否则将会使制动衬片接触到转动的制动盘，这随后可能导致制动器过热。

但实际上WO2018/015565A2的调节机构的滑动轴承环可能有与WO2015/140225A2的调节机构中的附加摩擦装置类似的缺点。例如摩擦变化有时可能引起对在制动器被施用时的调节转动的大阻力，导致过大的力矩负荷，其又与调节机构的组成部件尤其是单向离合器的缩短的使用寿命相关。

鉴于与现有技术的用于盘式制动器的这种调节装置相关的上述缺点，本发明的目的是实现对衬片磨损的完美无瑕起效的调节，尤其是针对调节装置的这种设计，并且与此相关地提供一种尤其是上述类型的优化的盘式制动器用调节装置。

该目的通过一种根据权利要求1的盘式制动器来实现。本发明的有利的改进方案来自从属权利要求。

因此，本发明涉及一种盘式制动器，其具有横跨至少一个制动盘的制动卡钳和具有制动器致动机构，制动器致动机构包括：

-用于引入夹紧力的增力机构，

-用于补偿垫块磨损的且具有转矩离合器的调节机构，

-用于传递该夹紧力至该制动盘的推压件，该推压件包括与推压块(同制动垫块配合)螺纹接合的调节主轴，该推压块在轴向上在制动卡钳壳体内被不可转动地引导，使得该调节主轴的转动导致该推压块的轴向移动，该调节主轴能通过该调节机构来操作，和

-复位装置，

其中，所述增力机构、调节机构、推压件和复位装置以功能配合的方式借助杆被安装在制动卡钳内，所述杆在轴向上以不可移动且不可转动的方式支承在该制动卡钳壳体内，

并且其中，设有至少一个机构，该机构被设计成在制动过程期间在调节过程中无效并且在该制动器被松开和/或处于制动器松开状态中时提供阻止调节主轴转动的规定的阻力矩。

根据本发明，该机构应该被设计成除了由在调节机构中已设有或实现的组成部件例如已存在的且作为单向离合器和/或转矩限制器的一个以上的飞轮弹簧所施加的阻力矩或摩擦力矩之外还存在该阻力矩。特别是，该机构打算被设计成以规定的量或摩擦力矩增大该调节机构中的摩擦，最好是在调节机构的可彼此相对运动或转动的两个组成部件之间。换言之，该机构根据本发明在该系统中施展附加摩擦。

根据本发明的一个优选实施例，该机构被设计成飞轮弹簧或卷绕式弹簧，它被设计成其空转动作在制动器被施用时起效且其锁定作用在制动器被松开和/或处于盘式制动器松开状态时起效。

本发明实质上提出卷绕式弹簧机构在制动器调节机构中的新应用，制动器调节机构可以已包括一个以上的卷绕式弹簧机构以用于上述目的。设置另一个卷簧或卷绕式弹簧机构阻止在制动器被松开和/或处于制动器松开状态中时不希望有的调节主轴转动。在这些情况下，不希望有的转动可能由在调节机构本身中在单向离合器的非锁定方向上的转动造成，或由车辆振动造成或其综合原因造成。

与根据上述现有技术的已经存在于调节机构中用于施加摩擦力矩或阻力矩的装置相比，所述至少一个附加卷绕式弹簧被证明对于此目的是有利的，因为它能够施加可被更精确确定的转矩限制。结果，暂时的转矩峰值可被避免，例如在制动器操作过程中该调节过程滑动启动时。已知的是，在上述现有技术的调节机构中的这种转矩峰值可能在某些情况下导致调节装置主要组成部件例如单向离合器的高载荷和进而缩短的使用寿命。

根据本发明的一个实施例，该卷绕式弹簧可以被间接地或直接地连接至该调节主轴。特别是，该卷绕式弹簧将一个套筒连接至调节主轴，该套筒在径向上可转动安装在调节主轴的内侧。优选地，该套筒能以不可转动的方式被连接至该复位装置。在此实施例中，唯一目的就是要在制动器被松开时借助由卷绕式弹簧提供的单向离合器阻止不希望有的主轴转动。

根据本发明的另一个实施例，该卷绕式弹簧可以间接地或直接地被连接至该调节机构。优选地，该卷绕式弹簧将该复位装置连接至调节机构，尤其是该卷绕式弹簧将复位弹簧连接至该调节机构，此时中间设有球轴承。此实施例优选打算抵制由车辆振动所造成的不希望有的调节主轴转动。

本发明的其它优点和特征将从以下对参照附图所示出的实施例的说明中变得一清二楚，附图中：

图1示出根据本发明的制动器致动机构的第一实施例；

图2示出根据本发明的制动器致动机构的第二实施例；

图3示出图2的调节机构的放大图；和

图4示出沿图3的A-A的横截面图。

图1示出根据本发明的用于盘式制动器的制动器致动机构1的第一实施例。原则上，制动器致动机构1在概念上对应于申请人的国际专利申请WO2015/140225A2的图2的制动器致动机构。关于在那里示出的调节装置的结构和工作模式，应提到WO2015/140225A2的公开内容，明确参照所述公开内容。

制动器致动机构1主要由增力机构、调节装置、推压件和复位装置组成，该增力机构将源自液压式、气动式或机电式致动器(在此未示出)的致动力作为夹紧力引入制动器致动机构1并在引入时根据由设计预定的传动比增大该力，该调节装置用于补偿致动衬片磨损，该推压件将增大的夹紧力传递至制动盘，而复位装置用于在不再有制动力通过致动器作用时使制动器致动机构1回复至其初始位置，并且位于制动卡钳壳体之外。

就此而言，根据本发明的盘式制动器或制动器致动机构的一个重要特征是上述组件布置在中心杆2上，中心杆与制动盘轴线同轴对准。杆2一方面作为用于制动器致动机构1的单独组件的安装机构，另一方面作为用于在制动卡钳壳体内的单独组件的紧固机构。

增力机构具有杠杆3，例如气动缸的杆接合该杠杆。杠杆3如此可枢转地安装在制动卡钳的后壳体段(未示出)内，使得它可转动支承在偏心滚子4上，杠杆3如此相对于偏心滚子4设计和配置，即，绕偏心滚子4的枢转运动导致杠杆相对于偏心滚子4偏心位移，这导致通过致动器被引入杠杆3中的力增大。

与偏心滚子4相对地，杠杆3由传力件5支承。在制动盘侧，传力件5被设计成具有平坦表面以便与调节装置和进而与推压件相互作用。

该调节装置在朝向制动盘的方向上紧邻增力机构。

调节装置包括转矩离合器6，它被设计成滚子-斜面机构。关于转矩离合器6的准确工作模式，参照WO2015/140225A2的公开内容。

该推压件具有空心调节主轴7，其借助相应的螺纹以推压块8抵接外侧。空心调节主轴7的背对制动盘的端面以不可转动的方式借助相应的连接元件被联接至调节装置的齿轮9，该齿轮被连接至未示出的用于在垫块更换时手动复位的机构。齿轮9又通过楔-槽联接以不可转动方式被联接至滚子-斜面离合器的斜面体。结果，斜面体的回转运动被间接传递至调节主轴7。关于这一方面，也应该参照WO2015/140225A2的公开内容。

该复位装置在朝向制动盘的轴向上被连接至该调节装置并且也相对于杆2同轴布置。

它由螺旋弹簧10组成，螺旋弹簧在制动盘侧支承在底座壳体11上。

在轴向上，底座壳体11一方面借助垫圈12且另一方面借助紧固螺母13在制动盘侧的杆2端部区域中就位和被固定，该紧固螺母接触到垫圈12并且能被拧紧到在制动盘侧的杆2端上的对应螺纹上，但是，底座壳体11所具有的通孔所具有的直径或至少所具有的间隙使得底座壳体11基本上可转动地安装在垫圈12上。

在其相对侧，螺旋弹簧10支承在该调节装置的中间圈14上。这样一来，该复位装置能同时起到用于对该调节装置施加转矩限制的机构的作用，就此应该明确参照WO2011/113554A2的公开内容。

如可以在图1中看到地，杆2具有带有不同直径和凹槽布置的相应轮廓，以提供支撑面和安装机构用于上述单独组件的轴向定位。在这里，在一侧的杆2和在另一侧的安装于杆上的增力机构、调节装置和复位装置的单独组成部件在轴向上被如此设定尺寸和设计，即，在抱夹在制动卡钳后部内的杆2的安装状态下，螺旋弹簧10通过随后实现的永久预载荷对存在于呈滚子-斜面机构6形式的调节装置中的转矩离合器施加规定的转矩限制。

根据本发明，设有附加飞轮弹簧或卷绕式弹簧15，其在径向上接触调节主轴7的内侧。

套筒16可转动地安装在调节主轴10的径向环绕凹槽中，该凹槽在前侧朝向制动盘敞开且在轴向上借助锁紧环17来保持。

套筒16具有槽18。底座壳体11具有铆钉状导向件或连接件19，其在槽18内被可滑动地引导。这样一来，底座壳体11可以通过飞轮弹簧15通过不可转动的方式被连接至套筒16且进而连接至调节主轴7，使得底座壳体11能随调节主轴7转动，但同时允许这些部件之间的轴向相对移动。用于螺旋弹簧10的底座壳体11支承在紧固螺母13上且此时螺旋弹簧10通过其预定弹簧性能施加规定的轴向弹簧力的结果就是，在紧固螺母13与底座壳体11之间产生规定的摩擦阻力，该摩擦阻力随后通过连接元件19被传递至套筒16且随后又通过卷绕式弹簧15被传递至空心主轴7。

为了避免在此实施例中可能出现在制动器施用时的过大摩擦过程中的与现有技术相关所解释的作用，本发明提出如此布置卷绕式弹簧15，即，它因此在施用制动器时在调节过程中在非锁定方向上操作。

已知的是，卷绕式弹簧的摩擦力矩主要取决于在组装中的卷绕金属丝的弯曲预张力，并且滑动面之间的摩擦几乎可不略不计。当制动器被松开时，该装置在锁定方向上工作并且阻止不希望有的调节主轴反向转动。

但原则上保留了反向转动能力至手动复位调节机构所需要的程度。

根据本发明，附加卷绕式弹簧15于是充当在底座壳体11和调节主轴7之间的中间件，其提供极其稳定的阻力矩。

图2至图4示出根据本发明的第二调节装置，在这里，也设有提供限定摩擦的附加卷绕式弹簧。

如这些图2至图4所示的制动器致动机构20或者在那里所实现的调节装置就结构和工作模式而言是与申请人的国际专利申请WO2018/015565A2的图1几乎相同的，在此明确参照该国际专利申请的公开内容。

在与制动盘(在此未示出)相关的轴向上看，该调节装置紧随支承座体或传力件5并且包括滚珠丝杠21。滚珠丝杠21具有空心主轴22，空心主轴被分为背对制动盘且面向支承座体5的螺纹部段和面向制动盘的圆柱形部段。螺纹部段通过滚珠23被连接至螺母24，螺母在径向上包围螺纹部段并形成滚珠丝杠21的驱动件。与此同时，空心主轴22作为滚珠丝杠21的输出件形成调节装置的输入件，为了进一步理解，也应该参照WO2018/015565A2的公开内容。

连接套筒25安置在空心主轴22上的圆柱形部段的区域内，该连接套筒25以不可转动的方式通过过盈配合被联接至空心主轴22。连接套筒25包括周向法兰环，弹簧26支承在周向法兰环上。

连接套筒25通过第一飞轮弹簧27被连接至径向轴承毂28。连接套筒25和径向轴承毂28在径向上包围第一飞轮弹簧27且因此形成第一转矩离合器。

径向轴承毂28通过径向轴承29处于与前转矩套筒30的转矩传递联接中。径向轴承毂28包括多个纵向槽，而前转矩套筒30包括多个对应的纵向槽，在所述纵向槽之间安装有径向轴承29的球，因此，转矩传递同时具备在这些部件之间的轴向可移动性。

形成第二转矩离合器地，前转矩套筒30通过第二飞轮弹簧31被联接至后转矩套筒32。后转矩套筒32包括多个径向突出部，它们插入调节主轴33的对应的凹槽中。

在朝向制动盘的一侧，球轴承34设置在被限位圈35包围的前转矩套筒30上。

该复位装置的弹簧36接触到限位圈35。被设计成螺旋弹簧的复位弹簧36又支承在底座壳体37上，该底座壳体借助紧固螺母38被紧固至朝向制动盘的杆2的端部。底座壳体37被夹紧在挡环39和紧固螺母38之间。

空心主轴22又在吸收沿轴向作用于空心主轴22的力的转动支承布置中通过轴向轴承40支承在挡环39上。

形成第三转矩离合器地，挡环39通过第三飞轮弹簧41被接合到径向轴承毂28，第三飞轮弹簧径向靠外地包围这些部件。

在制动器施用期间，当支承座体5的平移运动经由滚珠丝杠21造成空心主轴22转动时，第一转矩离合器的第一飞轮弹簧27将连接套筒25与径向轴承毂28锁定在一起。转动随后相应地通过径向轴承29被传递至前转矩套筒30。第二转矩离合器的被设计成相应大的第二飞轮弹簧31在致动行程中与由此限定的转矩相关地滑动，因此与后转矩套筒32相关地限制该转矩，后转矩套筒以不可转动的方式被连接至该调节主轴33。

前转矩套筒30的转动造成复位弹簧36卷绕到球轴承34和限位圈35上，即自身扭曲，并且被压缩，因为复位弹簧36与限位圈35之间的摩擦接触大到足以防止在复位弹簧36的端头与限位圈35之间的打滑。

在制动器松开的过程中，即当不再传递夹紧力时，弹簧26造成螺母24跟随支承座体5的向后运动。在此过程中，使空心主轴22转动回到其初始位置。

此外，复位弹簧36又展开或伸长，造成前转矩套筒30通过限位圈35和另一卷绕式弹簧42在相反的转动方向上转动。在此转动方向上，具有相应大尺寸的第二飞轮弹簧31将前转矩套筒30与后转矩套筒32相接合。

但如此限制该转动的程度，即，第三转矩离合器的第三飞轮弹簧41制动了径向轴承毂28的转动，即可以说根据待调节的尺度限制径向轴承毂28的转动程度。这种有限的转动或这些有限的转动随后通过径向轴承29被传递至前转矩套筒30，并因此接着被传递至后转矩套筒32，因为在该转动方向上这两个转矩套筒30、32通过第二飞轮弹簧31连接。一旦第三飞轮弹簧41锁定，复位弹簧36就停止展开或伸长。第三飞轮弹簧41实际上通过具有规定阻力的第二飞轮弹簧31抵抗这种连接，该规定阻力决定了在每次制动行程期间的待调节尺度。最后，受到来自第三飞轮弹簧41的阻力的所述转动从后转矩套筒32经由抗扭刚性的连接被传递至调节主轴33，该调节主轴因为推压件的抗扭刚性引导和因为螺纹接合而导致间隙的相应调节。

根据本发明所设置的附加卷绕式弹簧42被设计用于在制动器被施用时在调节过程中在其非锁定方向上起效。

球轴承34所具有的摩擦力矩能被有效忽视。因此，在前转矩套筒30和限位圈35之间的总阻力矩由卷绕式弹簧42提供，并且因为卷绕式弹簧42的规定性能而可以在工作过程中保持极其恒定，这时因为阻力矩主要取决于在组装期间的卷绕式弹簧金属丝的弯曲预载荷并且几乎可以从其滑动面之间的摩擦中被忽略掉。

Claims (9)

1.一种盘式制动器，所述盘式制动器具有制动器致动机构(1；20)和横跨至少一个制动盘的制动卡钳，所述制动器致动机构包括：

-用于引入夹紧力的增力机构，

-用于补偿垫块磨损且具有转矩离合器的调节机构，

-用于传递所述夹紧力至所述制动盘的推压件，所述推压件包括调节主轴(7；33)，所述调节主轴与推压块螺纹接合，所述推压块与制动垫块配合，所述推压块在轴向上在所述制动卡钳的壳体内以不可转动的方式被引导，使得所述调节主轴的转动导致所述推压块的轴向移动，所述调节主轴(7；33)能通过所述调节机构来操作，和

-复位装置，

其中，所述增力机构、所述调节机构、所述推压件和所述复位装置以功能配合方式借助杆被安装在所述制动卡钳内，所述杆在轴向上以不可移动且不可转动的方式支承在所述制动卡钳的所述壳体内，

其特征在于，设有至少一个机构(15,16,17；34,35,42)，所述至少一个机构被设计成当所述制动器被施用时在调节过程中无效并且在所述制动器被松开和/或处于所述制动器的松开状态时提供阻止所述调节主轴(7；33)转动的规定的阻力矩。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其中，所述机构(15,16,17；34,35,42)适于以规定量增加在所述调节机构的各个组成部件之间的摩擦。

3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其中，所述机构被形成为卷绕式弹簧(15；42)，所述卷绕式弹簧被设计成其空转动作在制动器被施用时起效并且其锁定作用在所述制动器被松开和/或处于松开状态时起效。

4.根据权利要求3所述的盘式制动器，其中，所述卷绕式弹簧(15)被直接地或间接地连接至所述调节主轴(7)。

5.根据权利要求4所述的盘式制动器，其中，所述卷绕式弹簧(15)将套筒(16)连接至所述调节主轴(7)，所述套筒(16)径向靠内地容置在所述调节主轴(7)中。

6.根据权利要求5所述的盘式制动器，其中，所述套筒(16)以不可转动的方式被连接至所述复位装置。

7.根据权利要求2所述的盘式制动器，其中，所述卷绕式弹簧(42)被直接地或间接地连接至所述调节机构。

8.根据权利要求7所述的盘式制动器，其中，所述卷绕式弹簧(15)将所述复位装置连接至所述调节装置。

9.根据权利要求8所述的盘式制动器，其中，所述卷绕式弹簧(15)将复位弹簧(36)连接至所述调节装置，其中，在所述复位弹簧(36)和所述调节装置之间安置有球轴承(34)。

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