CN113531011B - 一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，包括制动油缸以及设于制动油缸内可沿轴向移动的活塞，所述活塞的内腔设有制动组件，所述活塞沿周向分别安装有多个支撑导向装置、驻车弹性组件和补偿装置，所述制动油缸的一侧固定安装有弹簧盖；所述支撑导向装置的一端固定安装在弹簧盖上，另一端延伸至制动组件的后端并限定制动组件初始状态时的位置；所述驻车弹性组件和补偿装置均与弹簧盖固定相连，当制动组件磨损时，所述补偿装置适于对驻车弹性组件的弹力进行补偿。本发明采用机械结构的补偿装置来自动补偿驻车制动力，降低制造成本，同时在整车系统发生故障时也能很好的提供驻车力的补偿，提高整车安全系数。

Description

一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器。
背景技术
驻车制动器，通常是指机动车辆安装的手动刹车，简称手刹，在车辆停稳后用于稳定车辆，避免车辆在斜坡路面停车时由于溜车造成事故，同时当行车制动效能失效后，驻车制动器可以临时使用或配合行车制动器进行紧急制动。
传统工程机械类车辆驻车制动器为了安全性考虑一般均为常闭结构，即在断除动力源后，驻车制动器可以依靠弹簧将摩擦副压紧，实现制动。但随着制动器的长时间使用，当摩擦片磨损后，由于驻车弹簧压缩量变小导致弹簧力下降，进而导致制动力逐渐下降甚至不足的情况时有发生。而制动力不足会给车辆在驻车时带来不稳甚至滑坡的安全隐患。因此，在摩擦片磨损，弹簧力下降时需要对其进行补偿显得尤为重要。
公开号CN 112078556 A的中国专利申请《一种汽车制动力补偿方案及其控制方法》，在软件中增加补偿模块，当检测到刹车片出现磨损后若司机踩下制动踏板，可以根据制动力补偿模块计算当前刹车需要补偿的制动力并通过电机输出补偿后的总制动力。
公告号CN 107000715 B 的专利《用于产生驻车制动力的方法、驻车制动系统和车辆》，根据车速、实际所需制动力来控制系统输出从而控制驻车制动力的大小。
公布号CN 113306591 A 的中国专利申请《列车空气制动力补偿方法，系统及轨道交通车辆》，通过制动控制装置的输入或输出压力来判断制动力是否正常，从而对其制动力进行补偿，而不是根据制动装置故障状态进行制动力补偿。
以上专利均利用制动系统以及控制模块进行制动力的补偿，成本高昂，目前只在少数高端车型里实现，通过制动系统来采集驻车制动力，并根据驻车制动力的下降值进行逻辑判断，最后通过制动系统来补偿驻车制动力，此种方法不仅会给制动系统增加高昂成本，同时在整车制动系统发生故障时仍然无法补偿驻车制动力，一样会给整车带来安全隐患。
目前，现有的常规驻车制动器的制动力一般为螺旋弹簧或碟簧通过压缩变形所产生的轴向力。随着摩擦片的磨损，弹簧压缩量会逐渐下降从而导致弹簧力逐渐衰减，进而导致驻车制动扭矩不足而产生驻车不稳甚至驻车滑坡等危险情况。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，采用机械结构的补偿装置来自动补偿驻车制动力，降低制造成本，同时在整车系统发生故障时也能很好的提供驻车力的补偿，提高整车安全系数。
实现本发明目的技术方案是：
一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，包括制动油缸以及设于制动油缸内可沿轴向移动的活塞，所述活塞的内腔设有制动组件，所述活塞沿周向分别安装有多个支撑导向装置、驻车弹性组件和补偿装置，所述制动油缸的一侧固定安装有弹簧盖；所述支撑导向装置的一端固定安装在弹簧盖上，另一端延伸至制动组件的后端并限定制动组件初始状态时的位置；所述驻车弹性组件和补偿装置均与弹簧盖固定相连，当制动组件磨损时，所述补偿装置适于对驻车弹性组件的弹力进行补偿。
进一步地，所述活塞沿周向均匀设有多个沿轴向延伸并适于分别安置支撑导向装置、驻车弹性组件和补偿装置的通孔。
进一步地，所述补偿装置包括调节杆以及与活塞固定相连的第一弹簧套筒，所述通孔的内壁与所述第一弹簧套筒的内壁相平齐，所述通孔内过盈安装有挡圈，所述调节杆的一端与弹簧盖牢固连接，另一端延伸至第一弹簧套筒内并受限于所述挡圈；所述第一弹簧套筒内设有补偿弹簧，所述补偿弹簧的一端与调节杆的后端相抵接，另一端与第一弹簧套筒的远离弹簧盖的一端内壁相抵接。
进一步地，所述弹簧盖的内侧固定安装有连接套，所述调节杆的一端插入所述连接套内并与连接套的内壁紧密贴合。
进一步地，所述调节杆的另一端设有环形延伸部，所述环形延伸部的外径大于所述挡圈的内径。
进一步地，所述驻车弹性组件包括固定安装在通孔内的第二弹簧套筒，所述第二弹簧套筒内设有驻车弹簧组，所述驻车弹簧组的一端与弹簧盖相抵接，另一端与第二弹簧套筒的远离弹簧盖的一端内壁相抵接。
进一步地，所述支撑导向装置包括贯穿所述通孔的固定杆，所述固定杆的一端固定安装在弹簧盖上，另一端延伸至所述制动组件的后端并设有沿径向延伸的台阶。
进一步地，所述固定杆设有沿轴向分布的沉头螺孔，所述弹簧盖上对应设有安装孔，所述沉头螺孔内设有与安装孔相适配的沉头螺钉。
进一步地，所述制动组件包括制动片以及设于制动片远离弹簧盖一侧的端盖，所述制动片包括设于活塞内腔并交替排列设置的对偶片和摩擦片，所述端盖的外径不小于由所述支撑导向装置、驻车弹性组件和补偿装置构成的圆周的外径。
进一步地，所述活塞的外周面与制动油缸的内壁重叠处设有向内凹陷的环形制动油腔。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
（1）本发明从安全角度出发，设计了带机械结构的补偿装置的驻车制动器，能够自动补偿驻车制动力，在整车系统发生故障时也能很好的提供驻车力的补偿，从机械结构出发保证扭矩补偿功能，不用改动原车辆的制动系统，且在制动系统失效时依旧可以对驻车制动扭矩进行补偿，降低制造成本，提高整车安全系数。
（2）本发明通过在活塞上沿轴向均匀开设多个通孔，为支撑导向装置、驻车弹性组件和补偿装置提供安装空间，简化生产组装工序。
（3）本发明补偿装置结构设计巧妙，当活塞移动过程中依次推动挡圈和调节杆，调节杆运动过程中一端与弹簧盖脱离，另一端压缩补偿弹簧，从而对驻车弹性组件的弹力进行补偿，使驻车制动扭矩一直稳定在一个理想的范围内，给车辆的运行及安全驻车带来保障。
（4）本发明通过设置固定安装在弹簧盖上的并且内径与调节杆的前端过盈配合连接套，实现调节杆与弹簧盖的牢固连接，并且当活塞移动时，调节杆受力，从而实现与弹簧盖的脱离，简洁的结构设计即可实现该功能，大大降低了制造成本。
（5）本发明通过在调节杆的后端设置外径大于挡圈内径的环形延伸部，从而实现调节杆的后端受限于挡圈的结构，进而保证调节杆只能朝着补偿弹簧的方向移动，实现压缩补偿弹簧的功能。
（6）本发明通过设置驻车弹簧组实现带动活塞压紧制动组件产生制动力，最终实现驻车功能，驻车弹簧组设置在第二弹簧套筒内，既能保证弹簧压缩方向稳定，同时可以保护驻车弹簧组，进一步保证驻车弹力稳定。
（7）本发明通过设置支撑导向组件，确保活塞移动方向稳定，提高驻车性能，同时起到整个驻车制动器的负载支撑作用。支撑导向组件采用固定安装在弹簧盖上的固定杆，结构设计简洁，节约成本。
（8）本发明通过沉头螺钉实现固定杆与弹簧盖的连接，提高连接牢固性，采用沉头结构，提高美观性。
（9）本发明制动组件包括制动片和端盖，通过设置端盖来作为制动片轴向的受力面，在保护制动片的同时保证制动片受力均匀。
（10）本发明活塞的外周面上设有多个向内凹陷的环形制动油腔，通过对其注油可实现驻车制动器缓解，通过压缩驻车弹簧组，使得制动组件的摩擦片和制动盘间产生间隙，实现车辆的自由运行。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A面剖视图；
图3为图1的B-B面剖视图；
图4为图1的C-C面剖视图。
附图中的标号为：
制动油缸1；
活塞2；
制动组件3、端盖3-1、对偶片3-2、摩擦片3-3；
支撑导向装置4、固定杆4-1、台阶4-1-1、沉头螺钉4-2；
驻车弹性组件5、第二弹簧套筒5-1、驻车弹簧组5-2；
补偿装置6、调节杆6-1、环形延伸部6-1-1、第一弹簧套筒6-2、挡圈6-3、补偿弹簧6-4、连接套6-5；
弹簧盖7；
环形制动油腔8。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
（实施例1）
如图1至图4所示的具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，包括制动油缸1、活塞2、制动组件3、支撑导向装置4、驻车弹性组件5、补偿装置6和弹簧盖7。其中弹簧盖7固定安装在制动油缸1的左侧，活塞2设于制动油缸1内并可沿轴向移动，制动组件3设于活塞2的内腔。支撑导向装置4、驻车弹性组件5和补偿装置6均设有多个并分别沿活塞2的周向均匀分布。支撑导向装置4的左端固定安装在弹簧盖7上，右端延伸至制动组件3的后端并限定制动组件3初始状态时的位置；驻车弹性组件5和补偿装置6均与弹簧盖7固定相连，当制动组件3磨损时，补偿装置6能够对驻车弹性组件5的弹力进行补偿，补偿装置6为机械结构式，能够自动补偿驻车制动力，在整车系统发生故障时也能很好的提供驻车力的补偿，从机械结构出发保证扭矩补偿功能，不用改动原车辆的制动系统，且在制动系统失效时依旧可以对驻车制动扭矩进行补偿，降低制造成本，提高整车安全系数。
具体地，制动组件3包括制动片以及设于制动片右端的端盖3-1，制动片包括设于活塞2的内腔并交替排列设置的对偶片3-2和摩擦片3-3，其中端盖3-1的外径大于由支撑导向装置4、驻车弹性组件5和补偿装置6构成的圆周的外径。通过设置端盖3-1来作为制动片轴向的受力面，在保护制动片的同时保证制动片受力均匀。活塞2的外周面与制动油缸1的内壁重叠处设有向内凹陷的环形制动油腔8，通过对其注油可实现驻车制动器缓解，通过压缩驻车弹性组件5，使得制动组件3的摩擦片3-3和制动盘间产生间隙，实现车辆的自由运行。
活塞2沿周向均匀设有多个沿轴向延伸的通孔，为支撑导向装置4、驻车弹性组件5和补偿装置6提供安装空间，简化生产组装工序，其中大部分通孔用于安置驻车弹性组件5，少部分通孔用于安置支撑导向装置4和补偿装置6。
支撑导向装置4包括固定杆4-1和沉头螺钉4-2，固定杆4-1贯穿通孔并沿轴向设有沉头螺孔，弹簧盖7上对应设有安装孔，通过沉头螺钉4-2拧入沉头螺孔和安装孔实现固定杆4-1的左端固定安装在弹簧盖7上，提高连接牢固性，采用沉头结构，提高美观性。固定杆4-1的左端延伸至端盖3-1的后端并设有沿径向延伸的台阶4-1-1，从而实现限定制动组件3初始状态时的位置。通过设置支撑导向装置4，确保活塞2移动方向稳定，提高驻车性能，同时起到整个驻车制动器的负载支撑作用，结构设计简洁，节约成本。
驻车弹性组件5包括第二弹簧套筒5-1和设于第二弹簧套筒5-1内的驻车弹簧组5-2，第二弹簧套筒固定安装在通孔内并延伸至端盖3-1左端，驻车弹簧组5-2的左端与弹簧盖7相抵接，右端与第二弹簧套筒5-1的右端内壁相抵接。通过设置驻车弹簧组5-2实现带动活塞2压紧制动组件3产生制动力，最终实现驻车功能，驻车弹簧组5-2设置在第二弹簧套筒5-1内，既能保证弹簧压缩方向稳定，同时可以保护驻车弹簧组5-2，进一步保证驻车弹力稳定。
补偿装置6包括调节杆6-1、第一弹簧套筒6-2、挡圈6-3、补偿弹簧6-4和连接套6-5。连接套6-5的左端通过螺钉固定安装在弹簧盖7的内侧，调节杆6-1的左端插入连接套6-5内并与连接套6-5的内壁紧密贴合，实现调节杆6-1的左端与弹簧盖7的牢固连接。第一弹簧套筒6-2与活塞的右端固定相连，并且通孔的内壁与第一弹簧套筒6-2的内壁相平齐，挡圈6-3过盈安装在通孔内，调节杆6-1的右端穿过挡圈6-3延伸至第一弹簧套筒6-2内，并设有环形延伸部6-1-1，环形延伸部6-1-1的外径大于挡圈6-3的内径，从而实现受限于挡圈6-3，进而保证调节杆6-1只能朝着补偿弹簧6-4的方向移动，实现压缩补偿弹簧6-4的功能，当活塞2移动时，调节杆6-1受力，从而实现与弹簧盖7的脱离。补偿弹簧6-4设于第一弹簧套筒6-2内，并且左端与调节杆6-1的后端相抵接，右端与第一弹簧套筒6-2的右端内壁相抵接。本实施例补偿装置6结构设计巧妙，当活塞2移动过程中依次带动挡圈6-3和调节杆6-1，调节杆6-1运动过程中一端与弹簧盖7脱离，另一端压缩补偿弹簧6-4，从而对驻车弹簧组5-2的弹力进行补偿，使驻车制动扭矩一直稳定在一个理想的范围内，给车辆的运行及安全驻车带来保障。
本发明的具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，补偿装置6具有扭矩补偿功能，特别适用于空间狭小且对驻车制动力要求严格的车用驻车制动器场合。假设驻车弹簧组5-2完全回位时其压缩量为S（单位：mm），驻车时，活塞2在驻车弹簧组5-2的作用下向静片即对偶片3-2及与之交替排列的动片即摩擦片3-3的方向逐渐移动，最终，活塞2压紧对偶片3-2及摩擦片3-3，使其产生摩擦力实现制动。此时，活塞2的移动量为S1（单位：mm），驻车弹簧组5-2的压缩量为S-S1。当摩擦片3-3磨损h（单位：mm）厚度时，驻车制动，活塞2在驻车弹簧组5-2的弹簧力的作用下向对偶片3-2及摩擦片3-3的方向移动S2距离才可以使对偶片3-2与摩擦片3-3压紧，此时，驻车弹簧组5-2的压缩量为S-S2，而S2（单位：mm）=S1+h。因此，当摩擦片3-3磨损h厚度时，驻车弹簧组5-2的压缩量从S1变为S2而S1-S2=h，在驻车弹簧组5-2刚度不发生变化的情况下，驻车弹簧组5-2的弹簧力下降了。当驻车弹簧组5-2的弹簧力不能满足驻车制动要求时，会发生车辆驻车制动不稳甚至车辆滑坡等现象，给车辆带来极大的安全隐患。
本发明在原有驻车制动器的基础上增加了带扭矩补偿功能的补偿装置6，可以补偿由于摩擦片3-3磨损导致弹簧力下降的因而导致的制动不足的现象。假设制动器的驻车弹簧组5-2完全回位时其压缩量为S，制动器驻车时，活塞2在驻车弹簧组5-2的作用下向静片即对偶片3-2及与之交替排列的动片即摩擦片3-3的方向逐渐移动，最终，活塞2压紧对偶片3-2及摩擦片3-3，使其产生摩擦力，此时，活塞2的移动量为S1；而此时驻车弹簧组5-2的压缩量为S-S1。假设驻车弹簧组5-2的刚度为E1（单位：N/m），弹簧组5-2的数量为N1（单位：个），此时制动器的弹簧力为F1（单位：N）=E1×N1×(S-S1)。此时补偿装置6的补偿弹簧6-4处于放松状态，补偿力为零。
当摩擦片3-3磨损h厚度时，驻车制动，活塞2在驻车弹簧组5-2的弹簧力的作用下向对偶片3-2及摩擦片3-3的方向移动S2（单位：mm）距离才可以使对偶片3-2与摩擦片3-3压紧，此时，驻车弹簧组5-2的压缩量为S-S2，而S2=S1+h。因此，当摩擦片3-3磨损h厚度时，驻车弹簧组5-2的压缩量为S2=S-S1-h。在摩擦片3-3磨损h的条件下，制动器的弹簧力为F2（单位：N）=E1×N1×(S-S1-h)。在驻车弹簧组5-2的刚度不发生变化的情况下，驻车弹簧组5-2的弹簧力下降了F（单位：N），F=F1-F2=E1×N1×h。但由于补偿装置6的存在，在活塞2移动过程中依次推动挡圈6-3和调节杆6-1，在调节杆6-1在运动过程中左端从连接套6-5中拉出，右端压缩补偿弹簧6-4，且压缩量为h，假设补偿弹簧6-4的刚度为E2（单位：N/m），补偿弹簧6-4的数量为N2（单位：个），此时，在摩擦片3-3磨损h的条件下，补偿弹簧6-4的补偿力为f（单位：N）=E1×h×N2。此时驻车制动器总的弹簧力为F2+f，当F=f时，即可满足F1=F2，即在摩擦片3-3磨损的情况下，虽然驻车弹簧组5-2的弹簧力下降了，但由于补偿装置6的补偿力的介入使得总的弹簧力不变，达到弹簧力补偿的目的，即实现驻车扭矩补偿的功能。
本发明的补偿装置6从机械结构出发保证力矩补偿功能，不用改动原车辆的制动系统，且在制动系统失效时依旧可以对驻车制动扭矩进行补偿。补偿装置6在摩擦片3-3磨损，驻车弹簧组5-2的弹簧力下降时对其弹簧力进行补偿。使驻车制动扭矩一直稳定在一个理想的范围内，给车辆的运行及安全驻车带来保障，制造成本低，提高整车安全系数。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：包括制动油缸（1）以及设于制动油缸（1）内可沿轴向移动的活塞（2），所述活塞（2）的内腔设有制动组件（3），所述活塞（2）沿周向分别安装有多个支撑导向装置（4）、驻车弹性组件（5）和补偿装置（6），所述制动油缸（1）的一侧固定安装有弹簧盖（7）；所述支撑导向装置（4）的一端固定安装在弹簧盖（7）上，另一端延伸至制动组件（3）的后端并限定制动组件（3）初始状态时的位置；所述驻车弹性组件（5）和补偿装置（6）均与弹簧盖（7）固定相连，当制动组件（3）磨损时，所述补偿装置（6）适于对驻车弹性组件（5）的弹力进行补偿；所述活塞（2）沿周向均匀设有多个沿轴向延伸并适于分别安置支撑导向装置（4）、驻车弹性组件（5）和补偿装置（6）的通孔；所述补偿装置（6）包括调节杆（6-1）以及与活塞（2）固定相连的第一弹簧套筒（6-2），所述通孔的内壁与所述第一弹簧套筒（6-2）的内壁相平齐，所述通孔内过盈安装有挡圈（6-3），所述调节杆（6-1）的一端与弹簧盖（7）牢固连接，另一端延伸至第一弹簧套筒（6-2）内并受限于所述挡圈（6-3）；所述第一弹簧套筒（6-2）内设有补偿弹簧（6-4），所述补偿弹簧（6-4）的一端与调节杆（6-1）的后端相抵接，另一端与第一弹簧套筒（6-2）的远离弹簧盖（7）的一端内壁相抵接。
2.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述弹簧盖（7）的内侧固定安装有连接套（6-5），所述调节杆（6-1）的一端插入所述连接套（6-5）内并与连接套（6-5）的内壁紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述调节杆（6-1）的另一端设有环形延伸部（6-1-1），所述环形延伸部（6-1-1）的外径大于所述挡圈（6-3）的内径。
4.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述驻车弹性组件（5）包括固定安装在通孔内的第二弹簧套筒（5-1），所述第二弹簧套筒（5-1）内设有驻车弹簧组（5-2），所述驻车弹簧组（5-2）的一端与弹簧盖（7）相抵接，另一端与第二弹簧套筒（5-1）的远离弹簧盖（7）的一端内壁相抵接。
5.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述支撑导向装置（4）包括贯穿所述通孔的固定杆（4-1），所述固定杆（4-1）的一端固定安装在弹簧盖（7）上，另一端延伸至所述制动组件（3）的后端并设有沿径向延伸的台阶（4-1-1）。
6.根据权利要求5所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述固定杆（4-1）设有沿轴向分布的沉头螺孔，所述弹簧盖（7）上对应设有安装孔，所述沉头螺孔内设有与安装孔相适配的沉头螺钉（4-2）。
7.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述制动组件（3）包括制动片以及设于制动片远离弹簧盖（7）一侧的端盖（3-1），所述制动片包括设于活塞（2）内腔并交替排列设置的对偶片（3-1）和摩擦片（3-2），所述端盖（3-1）的外径不小于由所述支撑导向装置（4）、驻车弹性组件（5）和补偿装置（6）构成的圆周的外径。
8.根据权利要求1所述的一种具有制动力自动补偿功能的驻车制动器，其特征在于：所述活塞（2）的外周面与制动油缸（1）的内壁重叠处设有向内凹陷的环形制动油腔（8）。
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