CN113531015A - 用于回缩制动衬块的回缩弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垫夹(5),包括:至少一个保持器(6),用于支撑制动衬块(2),以及至少一个回缩弹簧(10),用于在释放制动器时沿轴向回缩制动衬块(2),回缩弹簧(10)具有弹簧主体(17),弹簧主体(17)具有第一部分(11)、第二部分(12)以及连接第一部分(11)与第二部分(12)的中间部分(13),第一部分(11)包括用于接触制动衬块(2)的接触部分(14),第二部分(12)被配置成附接到制动钳支撑托架(3),其中在接触部分(14)与中间部分(13)之间轴向延伸的第一部分(11)的材料被配置成在制动时沿轴向拉伸并在释放制动器时恢复到其未拉伸的状态。本发明还涉及一种制动钳支撑托架(3)和制动器组件(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在制动器释放之后协助回缩制动衬块的回缩弹簧。更具体地,回缩弹簧的至少一部分的材料在制动时被拉伸,并在制动器释放时恢复到其未拉伸的状态。本发明还涉及一种包括所述回缩弹簧的制动器组件。
背景技术
通常,诸如盘式制动器系统的制动器系统包括制动盘(有时被称为转子)、制动钳主体、制动钳支撑托架以及诸如制动盘的相对侧上的内侧制动衬块和外侧制动衬块的两个或多个制动衬块。两个或多个制动衬块被安装并定位成与制动钳支撑托架相邻,使得制动衬块可以沿着转子轴线、活塞孔轴线或这两者朝向或远离转子轴向地运动。制动器组件可以包括垫夹,该垫夹安装在制动钳支撑托架与制动衬块之间,使得制动衬块保持在制动器组件内并沿垫夹移动。盘式制动器系统还可以包括一个或多个弹簧,以在释放制动器时协助制动衬块从转子回缩,并且一个或多个弹簧可以是垫夹的一部分。专利号为7,318,503、6,003,642和5,699,882的美国专利以及US2016/0053837A1公开了垫夹和衬垫回缩弹簧的示例。
在非制动状态下,制动器系统可能承受使制动器系统的一个或多个组件相互接触的力,从而产生咔嗒噪音,安装有制动器系统的车辆的乘员可能听到这种咔嗒噪音。一直需要提供新的和改进的垫夹,以减小制动衬块沿制动钳支撑托架的滑动阻力;以防止制动器系统内的元件直接接触制动器系统内的其它元件(例如,防止制动衬块直接接触制动钳支撑托架);以减少噪音、振动和刺耳声;或其组合。
还一直需要减小在非制动状态下的残余制动阻力,即在非制动状态下,应当避免制动衬块与旋转的制动盘之间的不必要的摩擦接触。通常,非制动状态可以指不施加制动时的状态。
提供一种在非制动状态下具有减小的残余阻力的制动器系统或其至少一部分将是有益的。
发明内容
本发明提供了至少一种满足上述需求的解决方案。
提供了一种用于在制动器释放时沿轴向回缩制动衬块的回缩弹簧。
回缩弹簧包括弹簧主体,该弹簧主体具有第一部分、第二部分以及连接第一部分与第二部分的中间部分。第一部分包括用于接触制动衬块的接触部分。第二部分被配置成连接到制动钳支撑托架。在接触部分与中间部分之间轴向延伸的第一部分的材料被配置成在制动时沿轴向拉伸,并且在制动器释放时恢复到其未拉伸的状态。
通常,第一部分的材料可以可逆地拉伸。换言之,当制动完成并且制动器被释放时,在回缩弹簧的无负载状态下,第一部分的材料弹性地恢复到其原始形状和/或长度。由于回缩弹簧本身的材料在制动过程中被拉伸,所以回缩弹簧的刚度可能取决于材料和/或几何形状,并且可以根据实际需求进行调整。回缩弹簧的材料通常可以包括金属,如钢或复合材料。
因此,弹簧的相应长度变化可能很小。相对较小的长度变化结合较高的弹簧刚度和局部变形可能导致间隙相对受控,并且与其它制动钳特征无关,例如与壳体位移力(displacement force)无关。此外,回缩弹簧被配置成固定到制动钳支撑托架。接触部分可以被配置成将回缩弹簧连接或附接到制动衬块。可以设想的是,例如至少在回缩弹簧的无负载状态下,从接触部分轴向延伸到中间部分的直线段完全位于第一部分的材料内。换言之,从接触部分轴向延伸到中间部分的弹簧的部分可具有凸形形状或非凹形形状或平面形状。
第一部分可以具有平面形状。特别地,在接触部分和中间部分之间延伸的部分可以具有平面形状,例如板形。第一部分通常可以沿轴向延伸。此外,第二部分可以具有平面形状。第二部分通常可以沿横向延伸。中间部分可以具有弯曲形状。在一些实例中,第一部分和第二部分彼此成一定角度布置。例如,第一部分和第二部分的角度可以在70°至110°之间,可选地在80°至100°之间,优选为90°。
制动衬块通常包括背板以及结合到背板上的面向制动盘的摩擦材料。通常,制动衬垫的摩擦材料容易受到磨损,这导致摩擦材料的轴向厚度减小。然而,回缩弹簧应当提供相对恒定的回缩力,而不受制动衬块磨损的影响。根据一些实施例,回缩弹簧随着制动衬块磨损而不可逆地变形(即,塑性形变)。特别地,第二部分的长度可能减少并且/或者第一部分的长度可能增加。
优选地,第二部分可以与制动钳支撑托架上的接合特征接合。接合特征和第二部分可以被配置成使得当拉动第一部分的力低于预定值时,第二部分由接合特征牢固地固定。接合特征和第二部分可以被配置成使得如果拉动第一部分的力超过预定值,则第二部分相对于接合特征移动。根据一些实施例,第二部分被配置成可移动地,例如,可滑动地附接到制动钳支撑托架。特别地,第二部分可以被配置成当拉动第一部的力超过预定值时相对于制动钳支撑托架滑动。由于在第一部分的拉力,第二部分相对于制动钳支撑托架滑动,导致第二部分的缩短和第一部分的相应伸长。通过这种方式,可以补偿制动衬块的磨损(另请参见下文)。
回缩弹簧可以被配置成使得当在制动过程中拉动第一部分的力超过预定值或极限时,第一部分的轴向长度增加并且/或者第二部分的长度减少。换言之,在制动过程中发生长度变化,其中在回缩弹簧的无负载状态下,即在制动器被释放时,所述长度保持不可逆地变化。通常,第一部分的长度的增加和/或第二部分的长度的减少是不可逆的。第一部分的长度的净增加量可以基本上等于第二部分的长度的净减少量。通常,第一部分的长度的增加补偿了制动衬块的磨损。通过这种方式,由回缩弹簧提供的回缩力可以大体上保持恒定,而不受制动衬块的磨损的影响。第一部分的长度的增加可以对应于制动衬块的厚度的减少。第一部分的长度的不可逆的增加不应当与第一部分的可逆的弹性轴向拉伸相混淆。
可选地,第二部分包括与接合特征接合的槽。在这种情况下,槽可以相对于接合特征滑动。例如,第二部分可以包括两个支腿。支腿可以限定所述槽。所述支腿可以大体上彼此平行地延伸。
回缩弹簧可以被配置成使得第一部分可逆地拉伸至多0.5mm,优选地至多0.3mm,更优选地,特别是当施加最大制动力时,拉伸至多0.2mm并且/或者可选地至多0.15mm。在示例性实施例中,特别是当施加最大制动力时,第一部分可逆地拉伸0.1mm。回缩弹簧的弹簧刚度可以是至少250N/mm,优选地至少400N/mm,更优选地至少500N/mm。
此外,可以设想的是,垫夹包括至少一个支撑制动衬块的保持器。保持器可以,例如,在垂直于轴向的横向方向上支撑制动衬块。垫夹可以进一步包括两个保持器,每个保持器支撑制动衬块。垫夹可包括连接两个保持器并且大体上沿轴向延伸的连接部分。根据以上描述,可以将回缩弹簧中的两个分配给垫夹,每个回缩弹簧在制动器释放时沿轴向回缩制动衬块中的一个。回缩弹簧的数量和保持器的数量可以相同。保持器可以布置在制动衬块的不同侧上。
回缩弹簧和/或保持器和/或连接部分可以分别由单个零件形成。回缩弹簧可以相对于垫夹和/或保持器可移动地布置。可选地,回缩弹簧可以可滑动地附接到垫夹和/或保持器。回缩弹簧功能可以与垫夹的其它功能集成。例如,回缩弹簧可以与垫夹和/或保持器分开、可滑动地附接或者仅由带有垫夹和/或保持器的一个零件制成。
本发明还提供一种制动器组件,该制动器组件包括根据上文的回缩弹簧以及支撑盘式制动器的制动钳的制动钳支撑托架。制动钳支撑托架包括用于固定垫夹的回缩弹簧的一部分的接合特征。
接合特征可以包括突出部,其可以是轴向突出部。此外,接合特征可以包括固定元件,该固定元件可以固定到突出部。在一些实施方案中,第二部分可以固定在突出部与固定元件之间。制动钳支撑托架还可以包括如上所述的邻接垫夹的保持器的邻接表面。制动器组件还可以包括如上所述的垫夹。制动钳支撑托架的接合特征通常与回缩弹簧的第二部分接合。此外,制动钳支撑托架的接合特征可以包括边缘,垫夹的中间部分围绕该边缘布置。
当施加到第一部分的力超过预定值时,第二部分在接合特征上,例如在横向方向上滑动,并且部分地围绕接合特征的边缘挠曲,使得第一部分的轴向长度增加。
本领域技术人员理解的是,仅关于回缩弹簧而描述的特征和/或功能可以与制动钳支撑托架和/或制动器组件的特征相结合,反之亦然,只要这些特征彼此不矛盾即可。
附图说明
当根据附图阅读时,根据以下实施例的详细描述,本发明的各种目的和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。
图1示意性地示出制动器组件的立体图。
图2示出图1的制动器组件的侧视图。
图3示出制动钳支撑托架的立体图,其中制动钳支撑托架上安装有支撑制动衬块的垫夹以及回缩制动衬块的回缩弹簧。
图4示出图3的制动钳支撑托架和垫夹的侧视图。
图5示出图1的组件的一部分的水平截面图。
图6示出图4的构造的一部分的水平截面图。
图7A至图7C示意性地示出回缩弹簧的一部分的不同状态。
附图标记列表
1 制动器组件
2 制动衬块
3 制动钳支撑托架
4 缝隙
5 垫夹
6 保持器
7 连接部分
8 邻接表面
9 接合特征
10 回缩弹簧
11 第一部分
12 第二部分
13 中间部分
14 接触部分
15 支腿
16 槽
17 弹簧主体
18 凸出段
19 邻接段
20 凸出部
21 衬垫耳
22 边缘
23 突出部
24 T形元件
25 紧固件
26 弹性端部
具体实施方式
在下文中,此处以及随后的表示中的重复出现的和类似的特征设置相同的附图标记。
图1和图2分别示出制动器组件1的一部分的立体图和侧视图,制动器组件1可以用于产生制动力,例如用于制动车辆。通常,制动器组件1包括制动钳(未示出)、两个制动衬块2、制动盘(未示出)和用于支撑制动钳的制动钳支撑托架3。制动钳有时也被称为壳体。制动钳支撑托架3支撑两个制动衬块2,两个制动衬块2之间具有缝隙4,以容纳制动盘。制动钳可以用于在制动器系统内支撑制动衬块2,容纳一个或多个活塞,轴向移动制动衬块2,协助产生制动,或者这些功能的组合。每个制动衬块2包括背板和结合到背板的摩擦材料。通常,摩擦材料面向制动盘。
图3和图4示出图1和图2的制动器组件1,其中制动衬块2被移除。如图1至图4所示,位于制动钳支撑托架3的每一侧的可选的垫夹5协助将制动衬块2保持在制动钳支撑托架3中。垫夹5包括两个保持器6,每个保持器用于支撑制动衬块2。保持器6通过连接部分7彼此连接。如图所示,可以设想的是,两个垫夹5可以横向支撑两个制动衬块2。在一些实施方案中,省略了垫夹。
此外,垫夹5位于制动钳支撑托架3上。垫夹5可以包括凸出段18,凸出段18通常与制动钳支撑托架3的凸出部20的形状相匹配。此外,垫夹5可以包括一个或多个邻接段19,其通常与制动钳支撑托架3的一个或多个邻接表面8的形状相匹配。
根据本发明,至少一个回缩弹簧10被设置用于在释放制动器之后回缩制动衬块2。在所示的实施例中,制动器组件1包括四个回缩弹簧10,每个回缩弹簧与制动衬块2中的一个接合。换言之,每个制动衬块2被分配两个回缩弹簧10。每个回缩弹簧10被配置成在释放制动器时沿轴向回缩制动衬块2。因此,在已经执行制动之后,回缩弹簧10协助回缩制动衬块2。回缩弹簧10可以在制动过程中存储能量,并且在释放制动器时释放所存储的能量。回缩弹簧10可以相对于盘式制动器在回缩方向上施加轴向力,以在制动完成之后轴向回缩制动衬块2。
在所描述的实施例中,回缩弹簧10和保持器6是分开的零件。在一些实施例中,保持器6是固定的(即,不可移动的),而回缩弹簧10相对于保持器6被设置为是可移动地,例如,是可滑动的。在进一步的实施例中,回缩弹簧10可以可滑动地连接到保持器6。
在替代的实施例中,保持器6和回缩弹簧10形成为一个零件,并且例如可以相对于制动钳支撑托架3可移动。
图5至图7中示出回缩弹簧10的更详细的表示。回缩弹簧10具有弹簧主体17,该弹簧主体17具有第一部分11、第二部分12和中间部分13。中间部分13连接第一部分11与第二部分12。
第一部分11包括用于接触制动衬块2的接触部分14。例如,接触部分14可以包括与制动衬块2邻接的突出部或突片(tab)。接触部分14还可以例如通过铆接或其它方法固定到制动衬块2,优选地固定到衬垫耳,以将回缩弹簧10直接固定到制动衬块2。在这种情况下,安装过程将受到影响。更具体地,每个制动衬块2可以包括横向延伸的两个相对的衬垫耳21,以抵接回缩弹簧10的接触部分14。此外,每个保持器6包括用于垂直支撑制动衬块2的弹性端部26。更具体地,每个衬垫耳21固定在弹性端部26与凸出部20之间。
回缩弹簧10的第二部分12连接到制动钳支撑托架3。第二部分12可以包括两个支腿15以及在两个支腿15之间延伸的槽16。支腿15可以可滑动地附接到制动钳支撑托架3的接合特征9。支腿15彼此平行延伸。
第一部分11和第二部分12通常具有平面形状。中间部分13具有弯曲形状并且围绕接合特征9的边缘22挠曲。第一部分11和第二部分12彼此成一定角度布置。例如,第一部分11和第二部分12之间的角度在70°至110°之间,诸如,在80°至100°之间。在该实施例中,第一部分11和第二部分12之间的角度为90°。第一部分11沿轴向延伸,而第二部分12沿横向延伸。在本公开中,轴向定义为在制动期间制动衬块2朝向制动盘的轴向移动。横向可以垂直于轴向。轴向和横向都可以位于水平面内。
在一些实例中,回缩弹簧10包括板和两个支腿部分。每个支腿部分可以包括轴向延伸并连接到板的轴向支腿部分、膝盖部分13以及横向延伸的横向支腿部分12。轴向支腿部分和横向支腿部分12可以相对于彼此成一角度布置。横向支腿部分12可以连接到制动钳支撑托架3的接合特征9,并且膝盖部分13可以具有挠曲/弯曲形状。上述第一部分11可以包括所述轴向支腿部分和所述板。
在接触部分14与中间部分13之间轴向延伸的第一部分11的材料被配置成在制动时沿轴向拉伸(轴向形变)并在释放制动器时恢复到其未拉伸的状态。在典型配置中,第一部分11被拉伸至多0.5mm,例如至多0.2mm。进一步地,在回缩弹簧10的负载和空载这两者的状态下,从接触部分14轴向延伸到中间部分13的直线段完全位于第一部分11的材料内。
接合特征9包括边缘22,中间部分13围绕边缘22布置或挠曲。而且,制动钳支撑托架3的接合特征9与回缩弹簧10的第二部分12接合。更具体地,接合特征9可以包括可以沿轴向延伸的突出部23。突出部23限定了横向延伸以与第二部分12接触的邻接表面。接合特征9和/或突出部23可以是单独的零件(参见图6),其例如通过诸如螺钉的机械紧固件固定到制动钳支撑托架3。然而,接合特征和/或突出部23还可以与制动钳支撑托架3一体形成。接合特征9可以进一步包括可以固定到突出部23的固定元件24。第二部分可以位于突出部23与固定元件24之间。固定元件可以是T形元件24,其可以例如通过使用诸如螺栓或螺钉的紧固件25而固定到突出部23。第二部分12的支腿15可以夹在接合特征9的T形元件24与突出部23之间。换言之,固定元件24与在第二部分12的支腿之间延伸的槽16接合。
在下文中,阐明了回缩弹簧10的操作模式。当启动制动时,制动衬块2朝向制动盘移动。因此,回缩弹簧10,即第一部分11,沿轴向被拉伸。更具体地,在接触部分14与中间部分13之间延伸的弹簧10的材料被拉伸,例如,板和轴向支腿部分的材料,并且弹簧10轴向变形。在已经执行制动之后,制动衬块2从制动盘移开。回缩弹簧10通过在轴向方向上提供弹簧力,迫使制动衬块2回到其初始位置,协助使制动衬块2从制动盘回缩。
因此,在非制动状态下(即,当释放制动器和/或未施加制动时),利用回缩弹簧10,可以减少甚至消除制动衬块2与旋转的制动盘之间的摩擦接触(残余制动阻力)。当第一部分11的材料被拉伸时,回缩弹簧10具有至少250N/mm的相对较高的弹簧刚度。在一些实例中,弹簧刚度为至少500N/mm。弹簧刚度取决于杨氏弹性模量和回缩弹簧的尺寸。回缩弹簧10的合适材料包括各种金属、钢、不锈钢或复合材料。
通常,在制动衬块2的使用寿命期间,制动衬块2容易受到磨损。制动衬块2的磨损导致制动衬块2的轴向厚度减小。更具体地,制动衬块2的摩擦材料磨损。然而,回缩弹簧10应当提供基本上恒定的回缩力,而不受制动衬块磨损的影响。根据一些实施例,由于制动衬块磨损,回缩弹簧10塑性变形。特别地,第二部分12的长度可能减少,而第一部分11的长度可能增加。
在下文中,特别参照图7A至图7C。图7A示出回缩弹簧10的一部分的第一状态。此处,图中示出回缩弹簧10的状态,其中新的制动衬块2(图7A至图7C中未示出)刚刚安装在制动器组件10中,即,制动衬块2尚未受到磨损。当施加制动时,制动衬块2朝向制动盘移动,导致力F1拉动在接触部分14与位于中间部分13中的枢转点P1之间的回缩弹簧10。因此,从接触部分14延伸到枢转点P1的回缩弹簧10的材料沿轴向被拉伸。第二部分12和接合特征9(或者更具体地,固定元件24)被配置成使得如果力F1低于预定值,则第二部分12由接合特征9牢固地固定。因此,第二部分12的长度和形状不受制动作用的影响。
如上所述,第二部分12可以被配置成可移动地附接到制动钳支撑托架3。特别地,第二部分12可以被配置成当拉动第一部分的力F2超过预定值时相对于制动钳支撑托架3滑动。例如,这就是发生磨损的情况。如果发生磨损,则制动衬块通常会更靠近制动盘。较高的回缩弹簧拉伸反映了这一点,如果设计恰当,则导致回缩弹簧成在边缘区域的比例变形。在这种情况下,支腿15可以相对于接合特征9滑动。图7B中示出这种特别情况。第二部分12是否移动可以由诸如以下的各种因素来确定:边缘22的形状、固定元件24、第一部分11和/或第二部分12的形状和厚度、第一部分11与第二部分12之间的角度。通常,在第二部分12与固定元件24之间应当存在一些间隙,以使第二部分12,特别是支腿15,可以在必要时移动。
由于制动衬块2磨损,因此制动衬块2与制动钳支撑托架3上的固定点诸如边缘22之间的距离增大。因此,轴向拉动回缩弹簧10的力F2可以大于力F1。如由图7B中的箭头所指示的,当力F2超过预定值时,第二部分12相对于制动钳支撑托架3的接合特征9略微移动。
因此,第二部分12的横向长度和第一部分11的轴向长度同时改变,使得在回缩弹簧10的无负载状态下,第二部分12的横向长度减小并且第一部分11的轴向长度增加。图7C中示出新的情况。此处,第一部分11的长度的净增加量可以等于第二部分12的长度的净减小量。第一部分11的长度的增加补偿了制动衬块2的磨损。通过这种方式,由回缩弹簧10提供的回缩力可以大体上保持恒定,而与制动衬块的磨损无关。然而,由于第一部分11的长度的增加,第一部分11的刚度可能在一定程度上降低。特别地,第一部分11的长度的增加对应于制动衬块2的厚度的减小。如图7C所示,枢轴点P1朝向制动盘移动。后续的制动作用导致新的枢轴点P2和接触部分14之间的材料被拉伸。
对于技术人员来说显而易见的是,图1至图6和图7A至图7C中所示的任何特征都可以彼此组合或可以单独主张,只要这些特征彼此不矛盾即可。
Claims (11)
1.一种回缩弹簧(10),用于在制动器释放时沿轴向回缩制动衬块(2),
所述回缩弹簧(10)具有弹簧主体(17),所述弹簧主体(17)具有第一部分(11)、第二部分(12)以及连接所述第一部分(11)与所述第二部分(12)的中间部分(13),
所述第一部分(11)包括用于接触所述制动衬块(2)的接触部分(14),
所述第二部分(12)被配置成连接到制动钳支撑托架(3),
其中在所述接触部分(14)与所述中间部分(13)之间轴向延伸的所述第一部分(11)的材料被配置成在制动时沿轴向拉伸,并且在所述制动器释放时恢复到其未拉伸的状态。
2.根据权利要求1所述的回缩弹簧(10),其中所述第一部分(11)与所述第二部分(12)彼此成一定角度布置,其中所述第一部分(11)与所述第二部分(12)之间的角度优选为在70°至110°之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述第二部分(12)被配置成可滑动地附接到所述制动钳支撑托架(3)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述回缩弹簧(10)被配置成使得当在制动过程中拉动所述第一部分(11)的力超过预定极限时,所述第一部分(11)的轴向长度不可逆地增加,而所述第二部分(12)的长度不可逆地减少。
5.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述回缩弹簧(10)被配置成使得所述第一部分(11)可逆地拉伸至多0.5mm,优选地至多0.2mm,更优选地特别是当施加最大制动力时,拉伸至多0.1mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述回缩弹簧(10)的弹簧刚度为至少250N/mm,优选地至少400N/mm,更优选地至少500N/mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述第一部分(11)具有平面形状,并且/或者所述第二部分(12)具有平面形状,并且/或者所述中间部分(13)具有弯曲形状。
8.根据前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10),其中所述第二部分(12)包括槽(16),所述槽(16)用于与所述制动器支撑托架(3)上的接合特征(9)接合。
9.一种制动器组件(1),包括前述权利要求中任一项所述的回缩弹簧(10)以及用于支撑盘式制动器的制动钳的制动钳支撑托架(3),所述制动钳支撑托架(3)包括:
接合特征(9),用于固定到所述回缩弹簧(10)的第二部分(12)。
10.根据权利要求9所述的制动器组件(1),其中所述接合特征(9)包括轴向突出部(23)以及固定到所述突出部(23)的固定元件(24)。
11.根据权利要求9或10所述的制动器组件(1),进一步包括垫夹(5),所述垫夹(5)包括用于支撑制动衬块(2)的至少一个保持器(6),其中所述制动钳支撑托架(3)包括邻接所述垫夹(5)的至少一个保持器(6)的邻接表面(8)。
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