CN112888872B - 用于汽车制动缸的改进的柔性防尘罩 - Google Patents

用于汽车制动缸的改进的柔性防尘罩 Download PDF

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Abstract

披露了一种用于汽车制动缸(3)的防尘罩(1，2)密封系统，该密封系统包括缸(3)、壳体(4)和用于设置在该壳体(4)的缸孔(7)中的线性致动元件(5，6)的线性致动的驱动装置，并且该罩(1，2)布置成用于线性致动构件(5，6)与该壳体(4)之间的防尘，该罩(1，2)包括两个同心接口部分(9，10)之间的柔性波纹管(8)，并且这两个接口部分(9，10)从径向向外搁置在壳体(4)和致动构件(5，6)上的周向凹槽中的它们相应的对应座(12，13)上。客户需要耐弹出的防尘罩密封系统。因此，该罩(1，2)设置有泄压阀装置和集成泄压阀功能，该集成泄压阀功能在相对于该罩(1，2)从内部到外部的方向上的压力梯度下降的情况下自动且临时变为打开状态。

Description

用于汽车制动缸的改进的柔性防尘罩
本发明涉及一种用于汽车车轮制动器致动缸的弹性罩密封系统。这种车轮制动缸通常用定子固定(例如固定安装到车轴、锚定板或其他装置)，并且可以体现为液压、电动或机械致动器，该致动器包括可相对移动的致动构件以用于启动刹车片(比如制动蹄)之间的展开操作。更具体地并且除了盘式制动器以外，用于车辆的常规鼓式制动器是众所周知的，并且通常包括液压轮制动缸，该液压轮制动缸具有壳体、液压压力室和作为负责张开制动蹄的致动构件的通常两个液压致动的沿直径方向工作的活塞。每个活塞以可移位壁的形式操作，该壁限制了壳体的压力室中的液压流体体积容量。在这方面，在应用鼓式制动系统时，即当操作者通过人机界面(例如，杆、踏板、按钮)执行制动致动时或者每当自动应用制动系统时，液压活塞在液压压力下在两个制动蹄之间展开。驻车制动功能模式可以与同一缸并与增加的自锁装置一起操作。因此，促使制动蹄与旋转的制动鼓的滑动表面进行摩擦接触。当释放鼓式制动器时，预张紧的复位弹簧用于使制动蹄(包括活塞)复位/保持。
不管具体的制动器类型或缸类型(电动、液压、机械)如何，壳体与致动构件之间的任何相对位移都需要在两者之间的间隙，并且该间隙需要密封系统，该密封系统包括柔性罩，该柔性罩包括与周边装置相关的接口，在所述接口之间布置有波纹管，从而可以柔性地避免异物进入。这些缸的通用问题是它们在改进的耐腐蚀性下的廉价耐用性。由于轮缸通常位于相对基本的(低高度)凹陷中，这意味着这些缸被放置在暴露于天气和灰尘的区域中，所以该任务是不容易实现的。关键的是对异物(比如污垢、流体、碎石或它们的混合物)污染的良好保护。常规的防尘罩是液压鼓式制动器、电动驻车制动器和组合制动器上的常规轮缸的常见部件的示例。这种罩负责避免灰尘进入轮缸内部。这防止了关于致动构件(主要是液压密封的活塞)与缸之间的密封或引导的损坏。有缺陷的罩可能造成液压制动流体污染，或制动流体泄漏并破坏外部的风险。由于清洁流体可能进入，因此高压喷射清洁系统可能具有重大危险。尽管最已知的与外界隔绝的封闭缸密封系统足以满足主要的密封要求，至少就防止异物进入而言，但一些新的测试结果显示出可能的缺点，尤其是在行车制动应用中，包括高温条件下与可能被封闭在罩的波纹管下方的空间内的空气或气体有关的缺陷。在暴露于详尽的制动操作和/或极端环境条件下和/或受限制的冷却下，鼓式制动轮缸内部的温度可能会升高到120℃以上。温度的这种升高以及常规的与外界隔绝地封闭的罩可能导致罩、致动构件(活塞)和壳体之间形成的空间内的内部压力增加。随着空间内部的温度(压力)的升高，常规的罩由于热膨胀而以气球状的方式膨胀。这种额外的应力可能促使罩接口从其座上翻转出来，或者替代地可能由于弹性罩的破裂而导致致命错误。两种错误都以有缺陷的密封功能而结束。
在改进密封性方面，JP 3938236 B2披露了一种具有密封系统的鼓式制动线缆致动接口构件，该密封系统包括罩装置，该罩装置包括两个接口区段，每个接口区段从径向向外(径向向外居中)安装在外围上，并且其中一个接口区段被穿孔。柔性罩在接口区段之间具有波纹管，并且允许致动构件与壳体之间的相对位移。制动线缆联动装置可以从壳体的背面引入。接口区段集成有微小的通孔孔口，这可以在罩的内部与外部之间提供恒定的压力均衡。因此，这种与外界隔绝的开口罩设计避免了不受控制的翻转动作。为此，提出了额外的辅助屏蔽壁，该屏蔽壁布置在罩的径向外部壳体接口部分上，以提供额外的保护来防止雨水或喷水(例如，洗涤流体)的进入。
US 3,187,848披露了用于鼓式制动轮缸以及具有其中设置有缸孔的壳体、可在所述孔中操作并与之形成流体压力室的活塞的耐热且坚固的安装改进，所述壳体的邻近所述缸的一端具有形成在其中的圆柱状凹部，该圆柱状凹部的长度和直径比所述缸孔大，从而提供了保护肩，所述凹部的环形内表面具有预定受控的微光洁度，微光洁度的粗糙度大于所述缸孔，连接销与所述活塞接合并延伸穿过所述缸并超出所述缸，以致动制动蹄，从而环形轮缸罩被集成在壳体中。包装、尤其是组件的长度是可改进的，测试程序显示出在防止污染方面的弱点，尤其是在防止如雨水、加压喷射洗涤水等流体进入方面的弱点或者在通过盐雾腐蚀测试时的弱点。这种弱点与罩不受控制的翻转有关。
本发明的目的是密封系统改进以及优化的热设计。进一步的具体目的是改进防止例如流体的异物进入的保护，这意味着抑制内部腐蚀或毁坏。因此，改进的防止异物进入的物质保护同时避免现有技术的缺点是本发明的主要目的。另外，要求涉及密封系统的切实可行的、合理的、易于安装的、有价值的、且因此成本控制的设计更改，这尤其避免了在发生翻转动作时物质进入的风险。
根据本发明，所有的问题都通过一种密封系统解决，该密封系统设有泄压阀装置和集成泄压阀功能，该集成泄压阀是常闭的，并且当内部与外部之间的压力不相等时以受控、受限且还可逆的方式自动且临时变为打开状态以进行泄压。因此，本发明提供了内部与外部之间的压力平衡。平衡避免或限制了罩变形，从而避免了罩的翻转。本发明与专有益处有关，即有效地避免了防尘罩从缸外部壳体座上掉落。
更具体地，泄压阀模式自动地、自驱动地、无需供应外部能量地、尤其是无电流地但是仍然在预定的受控情况下改变，使得在串联应用中能极其简单地获得的益处。
密封系统的泄压装置集成有安全阀弹簧弹性，其中，安全阀弹性集成在弹性、柔性防尘罩中，并且防尘罩的外围接口集成有安全阀体装置，因此壳体和/或致动构件/活塞的径向开槽的对应座的一部分集成了相应安全阀的安全阀座。更详细地，罩的接口区段中的泄压阀体可以被配置为罩的单独的凹入部分，并且其中，该凹入部分与内部连接但与外部分隔。因此，罩的外围可以不变，并且所有机械设计的变化都可以集中在弹性罩的变化上。当罩由橡胶或其他弹性材料制成时，这样的设计变化相对容易，使得在维护期间罩的廉价变化将允许常规的缸(包括其外围)将有效地获得本发明的所有益处。
当罩在其接口区段中包括凹入部分时，简化了罩的工具，该凹入部分体现为纵向狭槽区段，该纵向狭槽区段与该致动构件的线性位移方向平行地布置。本发明的另一个替代实施例可以包括集成在其接口区段中的凹入部分，该凹入部分可以体现为纵向狭槽区段，该纵向狭槽区段包括不平行的狭槽设计并且具有可以相对于线性位移的中心轴线倾斜或弯曲的壁。后者的作用是延长了狭槽的长度，从而实现了防止异物进入的改进的密封功能。
通过简单地改变正交地布置的端壁/隔膜的厚度，可以容易地改变阀功能的弹性。端壁/隔膜具有特定的给定的弹性，并且端壁的弹性与该泄压阀装置的必要弹性相对应。因此，与罩的平均壁厚相比，端壁可以被设计成具有减小的壁厚。
当接口部分集成有多个凹入部分和/或狭槽区段时，可以有效地改进安全阀的性能。这同样适用于当泄压阀装置仅集成在第一接口部分上，或者仅集成在第二接口部分上，或者替代地集成在两个接口部分上时。当规则地布置多个狭槽区段和/或接口部分时，尤其是以相等的距离且与罩上的每个相邻狭槽区段和/或接口部分的角度相等布置时，进一步的适配是可能的。当泄压阀装置集成在罩的所有接口区段中时，这是进一步有益的。
附图说明
图1是等距截面视图，描绘了根据本发明并且当致动构件(活塞)完全缩回时的具有密封装置的液压轮缸的第一实施例，
图2示出了与图1相同的缸，其中在两个致动构件之间有膨胀的压缩弹簧，
图3是缸部件的分解等距视图，
图4是形成图1中的缸的两个致动构件的零件的分解等距视图，
图5b是关于第一实施例的图5a中标记为V的关于缸和罩细节的放大横截面细节视图，
图6a是罩的放大前视图，并且图6b是在其第二径向内部接口区域中具有集成狭槽的罩的等距视图(第一实施例)，
图7是关于第二罩实施例的在图2中标记为V的关于缸和罩细节的放大横截面视图(在第一径向外部接口区域中具有集成狭槽)，
图8a、图8b是放大前视图，图8b是图7中的罩实施例的等距视图，该罩实施例在其第一接口区域中包括集成狭槽(第二罩实施例)，
图9和图10是等距截面视图中的两个缸实施例和等距视图中它们相应的罩实施例的比较，以及
图11a、图11b和图12a、图12b是实施例中的进一步变型，包括不平行(倾斜)狭槽(图11a、图11b-截面视图)和不规则定位的狭槽(图12a、图12b-等距视图)。
尽管在其他制动系统布置和应用中仍然可以有各种其他应用，但是本发明将集中于关于适用于鼓式制动轮缸布置的罩实施例1、2的一个优选示例来更详细地说明，该示例在下面对附图的详细描述中将更详细地说明。
根据本发明的鼓式制动系统可以主要被设计成单工、双工、双伺服或其他结构性机械构型。根据本发明的鼓式制动系统通常可以根据明显不同的功能模式(例如在行车制动模式下和/或在自锁驻车制动模式下、和/或在对行车制动系统有冗余的紧急制动模式下)以不同的功能进行操作。
鼓式制动系统包括两个相反且相对彼此可张开的制动蹄，制动蹄可以在制动致动时与可旋转的制动鼓的周向摩擦表面以摩擦方式协作，该可旋转的制动鼓与可旋转的车辆车轮(未示出)相关联地定位。轮缸3被配置为线性驱动器(例如张开器)，该线性驱动器可以包括液压、机械和/或机电子系统(例如，带有传动系统(例如多级齿轮和/或旋转-平移变换装置)的电动致动器以及其他合适的制动器周边装置、例如鼓式制动器联动装置)。每个缸3包括至少单个或相对的可移位致动构件5、6。
缸3通常旋转地固定到鼓式制动器定子，该鼓式制动器定子可以设计成典型的锚定板形状或替代地设计成车轴部件。在优选实施例中，缸3可以设计成中空的固体主体，该固体主体布置成具有机械接口，该机械接口包括安装插座16和用于比如螺钉等外螺纹安装装置的集成内螺纹17。在电动和/或液压驱动装置构型的情况下，每个缸都布置有可以被设计为例如内螺纹的接口连接器的电动和/或液压端口装置18、位于液压室20的竖直方向上最上部分中的放气阀装置19，液压室20与液压端口18、纵向缸孔21以及两个相对的液压作用构件活塞以永久液压连接的方式定位，液压作用构件活塞被分配用于在缸孔内进行密封的轴向相对位移。每个致动构件活塞承载有其自己的滑动唇密封构件22、23。最终，可以在两个致动构件活塞之间轴向地插置分配压缩弹簧构件24，使得当制动系统在制动器释放条件下保持无驱动时，两个活塞大体且柔性地彼此展开，以保障标称液压室容积。压缩弹簧构件24的端部可以被分配在两个致动构件活塞的相对的盲孔25、26中。
该缸包括环状的柔性环形密封罩1、2，该密封罩在其第一端部集成了壳体接口9，该壳体接口包括径向向内定向的凸缘27，该凸缘被弹性地卡扣并由此在径向降低位置密封地从径向向外分配到座12的径向凹槽中，该座布置在张开器壳体4的外表面上。环形密封罩1、2的第二端部配置有构件接口10，该构件接口包括径向向内定向的凸缘28，该凸缘被弹性地卡扣并由此在径向降低的位置密封地从径向向外分配到座13的凹槽中，该座布置在致动构件(活塞)5、6的外表面上。因此，座12、13二者和接口部分9、10形成重叠的、降低的、曲折形的机械相互作用的密封系统，以改进机械喷水阻力，这是对集成在罩1、2的每个凸缘27、28中的柔性弹性体密封装置/功能的补充。因此，所描述的密封系统在内部(例如，“干燥”空间11、11`)与外部E之间提供大致与外界隔绝的(防尘、液密、气密)密封功能。
罩的接口9、10还包括常闭泄压阀装置和隐式泄压阀功能，这意味着阀体相对于分隔在罩1、2与壳体4之间的空间11、11`在从空间11、11`的内部到外部E的方向上的压力梯度下降的情况下，自动且临时在预定位置变为打开状态。因此，密封系统允许预定的、受控的并且由此也受限的定向的过压释放，例如气体从空间11、11`排出到外部E。更详细地，罩凸缘27、28的非常特殊设计的区段在集成了附加特征和功能时管理定向排出，因为暂时允许其阀体暂时被提升为高于其相对的阀座底面区段。当罩集成的弹性止回阀功能在相同压力下在空间11、11`内部与外部E之间关闭而终止时，过程结束。换句话说，罩1、2的“阀体”凸缘部分在排出后相对于底面区段中的座12、13自动返回到其密封的常闭密封位置。仅在压力梯度的影响下，所有功能通过本发明的罩1、2的弹性体弹性自动执行。因此，本发明无需供应外部能量而自驱动地工作，特别是无电流地工作。在优选实施例中，罩的泄压阀体(凸缘部分)集成了单独的凹入狭槽/通道形区段14，并且其中凹入部分14通常与内部空间11、11`连接，并且通过柔性的变薄的隔膜/端壁15与外部E通常密封地分隔。凸缘27、28中的径向内部的集成的凹入部分14可以被体现为纵向狭槽区段，该纵向狭槽区段被布置成与致动构件5、6的轴向线性位移方向平行，并且其中，每个隔膜被布置为柔性端壁15，该柔性端壁被布置成相对于位移的轴向轴线大致正交。每个端壁15设置有特定的预定弹性，并且隔膜/端壁15的弹性与压力差控制方面的必要弹性相对应。与罩1、2的平均壁厚dm相比，端壁/隔膜15可以被尤其设计成具有减小的壁厚。罩1、2的接口区段9、10可以包括多个泄压阀区段，这意味着一个接口部分9、10可以集成多个凹入部分14和/或狭槽区段。在这种情况下，多个阀体部分/狭槽区段14优选地规则地布置，并且它们可以尤其以相等的距离布置并且在周向方向上以彼此相等/相对于相邻的狭槽相等的角度布置。阀功能的行为可能受到狭槽的总数、狭槽的面积/大小以及它们的隔膜/端壁15的弹性的影响。
图11和图12集中展示了关于罩1的其他有价值的细节变型，这些细节变型在与罩1的第一实施例有关的示例中披露。更具体地，图11a、图11b示出了不平行狭槽13的设计修改，该修改包括相对于位移的中心轴线的倾斜狭槽取向。图12a、图12b披露了倾斜狭槽13设计修改的不规则应用。显然，示例、实施例和修改中的所有披露特征也可以结合罩2的实施例进行多种组合。
所披露特征的进一步的各种修改、替代和实施例仍然是可能的。因此，泄压阀装置可以仅集成在罩1的第二接口部分10内(如图1至图5所示)，或者泄压阀装置可以仅集成在罩2的第一接口部分10内(如图7和图8所示)。在替代实施例中，罩的所有接口部分9、10可以包括泄压阀装置，使得最有效地避免了防尘罩的不受控制的位移(翻转)。
附图标记
1、2 罩
3 缸
4 壳体
5、6 致动构件
7 缸孔
8 波纹管
9、10 接口部分
11、11` 空间
12、13 座
14 凹入部分/狭槽
15 端壁
16 安装插座
17 内螺纹
18 液压端口
19 放气装置
20 液压室
21 纵向缸孔
22、23 唇密封件
24 压缩弹簧
25、26 盲孔
27、28 凸缘
E 外部
Ax 轴向方向
R 径向方向
dm 平均厚度

Claims (18)

1.一种用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其中，该缸(3)具有壳体(4)和用于设置在该壳体(4)的缸孔(7)中的线性致动构件(5，6)的线性致动的驱动装置，并且该线性致动构件(5，6)相对于该壳体(4)相对可移动地引导，其中该罩(1，2)包括位于具有不同直径的两个同心接口部分(9，10)之间的柔性波纹管(8)以用于对通过该罩(1，2)与周围的外部分隔的内部空间(11)进行柔性的密封保护，使得该罩(1，2)在致动构件(5，6)与壳体(4)之间提供密封的相对可移位性，并且防止异物从外部进入该壳体(4)的内部，并且其中，这两个接口部分(9，10)从径向向外搁置在壳体(4)和致动构件(5，6)上的凹槽中的它们相应的对应座(12，13)上，其特征在于，该罩(1，2)设置有在两个接口部分(9，10)处且分别面向相应的对应座(12，13)的凸缘(27，28)作为泄压阀装置起作用和集成泄压阀功能，该凸缘(27，28)在相对于该罩(1，2)从内部到外部的方向上的压力梯度下降的情况下自动且临时变为打开状态。
2.根据权利要求1所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，在内部与外部之间的压力相等的情况下，并且在内部与外部之间的压力平衡的情况下，该泄压阀装置是常闭的。
3.根据权利要求1所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，在压力差下自动地、自驱动地、无需供应外部能量地、无电流地控制泄压阀。
4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该罩设计为通常不透流体、与外界隔绝地封闭，没有内部与外部之间的通孔或刺孔的任何直接连接。
5.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该罩的泄压装置集成有安全阀弹簧弹性，该安全阀弹性集成在该柔性防尘罩(1，2)中，并且该罩(1，2)的接口部分(9，10)集成有安全阀体，并且该径向开槽的对应座(12，13)的一部分集成有该安全阀的安全阀座。
6.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该罩(1，2)的接口部分(9，10)中的泄压阀体集成有单独的凹入部分(14)，并且其中，该凹入部分(14)与内部连接但与外部分隔。
7.根据前述权利要求6所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该接口部分(9，10)中的凹入部分(14)体现为纵向狭槽区段，该纵向狭槽区段相对于该致动构件(5，6)的线性位移方向不平行地布置。
8.根据前述权利要求6所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，在该接口部分(9，10)中的凹入部分(14)体现为纵向狭槽区段，该纵向狭槽区段与该致动构件(5，6)的线性位移方向平行地布置。
9.根据权利要求7或8所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该凹入部分(14)或该狭槽区段经由端壁(15)与外部分隔，并且其中，该端壁(15)相对于该致动构件(5，6)的线性位移方向正交地布置。
10.根据权利要求9所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该端壁(15)设置有特定的给定的弹性，并且该端壁(15)的弹性与关于致动该泄压阀装置的压力梯度的必要弹性相对应。
11.根据权利要求9所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，与该罩(1，2)的平均壁厚相比，该端壁(15)被设计为具有减小的壁厚。
12.根据前述权利要求6所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，接口部分(9，10)集成有多个凹入部分(14)和/或狭槽区段。
13.根据权利要求12所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，多个狭槽区段和/或凹入部分(14)规则地布置。
14.根据权利要求13所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，多个狭槽区段和/或凹入部分(14)以相等的距离和在周向方向上以彼此相等或相对于相邻的凹入部分(14)相等的角度布置。
15.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，泄压阀装置仅集成在第一接口部分(9)中，或者仅集成在第二接口部分(10)中，或者替代地集成在每个罩(1，2)的两个接口部分(9，10)中。
16.根据前述权利要求1至3中的任一项或多项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该泄压阀装置至少部分地集成在所有两个接口部分(9，10)中。
17.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该罩(1，2)的第一接口部分(9)在径向降低的位置被弹性地卡扣在该壳体(4)的外面的向外开口的径向开槽的对应座(12)中，并且该罩(1，2)的第二接口部分(10)在径向降低的位置被弹性地卡扣在布置在该致动构件(5，6)的外面上的向外开口的径向开槽的对应座(13)中。
18.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的用于汽车制动缸(3)的柔性防尘罩(1，2)，其特征在于，该泄压阀是与外界隔绝地常闭的。
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