CN114060435A - 钳式制动器 - Google Patents

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Abstract

一种钳式制动器，用于制动和/或固定相对于钳式制动器实施相对运动的部件，设计为钳式制动器具有：壳体，两个制动蹄以及支承件。每个制动蹄在其背向待制动的部件的侧面上具有楔形面，以通过楔形面支撑在位于待制动的部件的两侧形成的支承件上，并且作用于支承件的制动力通过楔形面转向和力放大地传递到制动蹄上。为了能够实现更高的制动力以及在弹簧驱动的制动器的情况下，减少在闭合状态下由于弹簧行程引起的制动力降低，每个制动蹄具有两个支承部位，该两个支承部位对应于楔形面的楔角的量错开地设置，并且楔形面贴靠在支承部位上，每个楔形面在支承部位的区域内具有台阶部，制动蹄在闭合运动中，贴靠在待制动的部件上之前，越过台阶部。

Description

钳式制动器
技术领域
本发明涉及一种钳式制动器，用于制动和/或固定相对于所述钳式制动器实施相对运动的部件，所述钳式制动器具有：壳体，呈U形地包围待制动的所述部件；两个制动蹄，能够在所述壳体内部朝待制动的所述部件的方向进行钳式运动；以及支承件，能够通过致动器在所述壳体内部运动，其中，每个制动蹄在其背向待制动的所述部件的侧面上具有楔形面，两个制动蹄通过所述楔形面支撑在位于待制动的所述部件两侧的所述支承件上，并且作用于所述支承件的制动力能够通过楔形面转向和力放大地传递到所述制动蹄上。
背景技术
由DE 101 27 664C1已知一种电磁驱动的制动装置，在这种制动装置中，制动弹簧的弹簧力通过楔形斜面转向和力放大地传递到制动蹄和支承件上。这里，在楔形面之间设置带有滚珠或滚子的扁笼。在弹簧驱动的制动器的情况下，不利的是，所述弹簧在制动器闭合时放松，直至制动蹄贴靠在制动盘上并且克服了制动蹄与制动盘之间的空隙。由此，在打开状态下的弹簧力大于在闭合状态下的弹簧力。因此，用于打开制动器的电磁铁必须针对在打开状态下最大的弹簧力而设计。
发明内容
因此，本发明的目的在于，给出一种钳式制动器，利用所述制动器能实现较高的制动力，并且在所述钳式制动器中，在弹簧驱动的制动器的情况下，在闭合状态由弹簧行程引起的制动力的减小会至少更小。
所述目的通过具有方案1的特征的钳式制动器来实现。有利的实施方式由从属方案得出。
在前面所述类型的钳式制动器中，根据本发明方案1的设定，所述支承件对于每个制动蹄具有两个支承部位，该两个支承部位对应于所述楔形面的楔角的量错开地设置，并且所述楔形面贴靠在所述支承部位上，并且每个所述楔形面在支承部位的区域内具有台阶部，在制动蹄的闭合运动中，在制动蹄贴靠在待制动的所述部件上之前，越过所述台阶部。
由此，本发明使用了两个错开设置的支承部位作为支座，替代两个相对应的楔形面。所述支承部位优选可以由安装在所述支承件中的滚动体形成，特别是由滚子或滚珠形成。由此，在支承件和制动蹄的楔形面之间作用的摩擦力明显减小。由此可以将楔形面设计得更陡，而不会在制动状态下发生自锁。借助于在楔形面中构成的台阶部，近似于跳跃式地克服制动蹄和待制动的部件之间的空隙，从而对于弹簧驱动的制动器的情况制动弹簧放松的程度较小，这使得在弹簧相同时得到更高的夹紧力。由于在夹紧力相同时，最大弹簧力小于现有技术，打开制动器所需的致动器、如电磁铁可以设计得更小且更为节省资源。此外，根据本发明的钳式致动器可以非常紧凑和轻量地构成，并且由于其结构，能够简单和可靠地得到保护以防止受到外部影响。
在从属方案中的优选的实施方式中，所述钳式制动器作为自动闭合制动器配备有制动弹簧。这里，所述支承件由施加制动力的制动弹簧向闭合位置推动，在所述闭合位置，制动蹄贴靠在待制动的部件上，并且为了打开制动蹄，致动器克服制动弹簧的弹簧力使支承件向打开位置移动，在所述打开位置，制动蹄从待制动的部件上释放。此外，在使用制动弹簧时，可以适宜地设有调节装置，特别是调节螺钉，利用所述调节装置能够调节制动弹簧的预紧力。由此可以使制动力适应于相应的应用场合。
但在本发明的范围内同样可能的是，将所述钳式制动器设计成致动器驱动的制动器。在这种情况下，所述支承件通过致动器移动，从而由致动器提供制动力向闭合位置移动，在所述闭合位置，制动蹄贴靠在待制动的部件上。此外，可以设有复位弹簧，通过所述复位弹簧在打开制动器时使得制动蹄与待制动的部件脱离接触(lüften)。可替代地，也可以通过致动器本身实现使制动蹄脱离接触，只要所述致动器是双重功能的。
在本发明的优选实施方式中，可以将具有电磁线圈和与支承件连接的电枢的电磁铁设计为致动器。然而，可替代地，致动器也可以设计为液压或气动驱动的缸活塞单元。
在本发明的改进方案中，所述致动器通过沿制动蹄的运动方向延伸的直线导向结构与所述支承件连接。由此，支承件在制动蹄的运动方向上保持可移动，从而确保了，当在两个制动蹄和待制动的部件之间存在不同的空隙时，可以进行补偿运动，从而在待制动的部件的两侧上作用相同的力。可能由于装配误差并且特别是使用制动盘作为待制动的部件时由于轴偏移而出现不同的空隙。由此可以避免出现作用于制动盘的制动轴的弯曲力或制动衬片不均匀的磨损。
在优选的改进中，附加地可以在所述壳体上设置对中装置，特别是设置斜面，该斜面布置在打开位置的区域的内侧，在从闭合位置向打开位置运动时，所述对中装置使支承件在壳体内部对中。这防止支承件的自重在打开状态下将制动蹄压靠在待制动的部件的一侧。制动衬片在打开状态下处于确定的位置。优选这样来实现对中，即，在闭合时，在致动器的一个小的驱动行程之后，例如几毫米后，支承件相对于制动器壳体在此具有足够的间隙。
此外，在使用致动器与支承件之间的直线导向结构时，有利的是，设有预紧弹簧，利用所述预紧弹簧沿致动器的运动方向对直线导向结构预紧以消除其支承间隙。
由于支承件与制动蹄之间的摩擦较小，楔形面设计成用于实现较高的力放大。在本发明的范围内，所述力放大优选在2至10倍的力放大的范围内，特别是在5至6倍的力放大的范围内。
在一个实施方式中，每个制动蹄具有制动衬片和楔形部段。此时有利的是，所述楔形部段装备有用于磨损补偿的补充调节装置。在制动蹄的行程由于制动衬片磨损而变大时，所述补充调节装置在利用打开运动的情况下使楔形面和制动衬片之间的距离增大，从而补偿制动衬片磨损。为此，所述楔形部段设计成两部分式的，例如，两个部分利用螺纹连接。通过使这两个部分相互旋转可以扩大这两个部分的总长度。这里，为了实现自动的补充调节，利用致动器的往复运动，以便实现旋转运动。制动衬片磨损越大，则所述往复运动越长，并且螺纹的转动越大，此时这种转动又实现了磨损补偿。
此外，在本发明的改进方案中可以设定，每个制动蹄通过轴向滚动轴承和/或滑动套筒能直线移动地支承在壳体的下侧上。通过轴向轴承和套筒实现的引导，即使当制动衬片由于外部条件而倾斜地磨损并且此时出现可能改变制动蹄的位置的力时，也确保恒定的楔角并由此确保恒定的力放大。此外，滑动套筒可以提供保护，防止污物和水分进入。
在另一个有利的改进方案中，侧板连接于壳体并且构成用于制动蹄的端侧止挡，由此在制动时可以将作用于制动蹄的制动力传递到制动器壳体上。
此外，在本发明的范围内优选设定，所述支承部位由滚子形成，所述滚子通过滚动轴承支承在所述支承件中。由此实现了特别小的摩擦损失。作为上述滚动轴承的替代方案，所述滚子也可以通过滑动轴承支承在所述支承件中，以节省成本。
附图说明
本发明的进一步改进和优点将在参考附图的示例性实施方式的以下描述中得出，其中，
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的钳式制动器的横向剖视图，
图2示出制动蹄的台阶式楔形面的细节图，其中支承件的滚子贴靠在楔形面上，
图3用局部图示出垂直于图1的图平面的横向剖视图，这里示出了致动器和支承件之间的直线导向结构，
图4以图1为基础示出具有用于支承滚子的滚动轴承的示例性实施例，以及
图5示出具有用于磨损补偿的补充调节装置的制动蹄的示例性实施例。
具体实施方式
在图1中示出的制动装置是一种用于制动盘6的钳式制动器。所述制动盘6这里垂直于图平面转动。然而，所述制动器在其他实施方式中也可以用作线性制动器，此时，设置制动轨作为待制动的部件替代制动盘6。
所述钳式制动器具有壳体11，所述壳体U形地围绕制动盘6设置。在所述壳体11的内部，在制动盘6的两侧设有两个制动蹄3，所述两个制动蹄为了使制动器闭合可以钳式地向内朝制动盘6的方向移动。为此，每个制动蹄3具有楔形部段3'，所述楔形部段在朝向制动盘6的侧面上带有制动衬片4并且在其背向制动盘6的侧面上构成楔形面3a。每个楔形面3a具有两个台阶部或凸台2，所述台阶部或凸台的功能在下面解释。
制动器通过制动弹簧9驱动，所述制动弹簧的弹簧力通过支承件7传递给制动蹄3的楔形斜面3a。为此，支承件7构造成滚动轴承，所述滚动轴承作为支座或支承部位，所述支撑件对于每个制动蹄3分别具有两个错开的、可转动地安装的滚子1。滚子在X方向(见图1)、即在制动蹄的运动方向上的错开量对应于楔形面3a的楔角α加上台阶部2的高度。
图1中示出处于其打开位置的制动器，在所述打开位置，在制动盘6和制动衬片4之间存在空隙5。这确保了制动衬片4不会摩擦转动的制动盘6。在打开位置，每个滚子1在台阶部2的区域内贴靠在楔形面3a上。如果滚动轴承7通过制动弹簧9的力被向下向制动器壳体11的下部区域推压，则通过所述楔形面3a使制动力朝制动蹄3转向，使所述制动蹄向内移动抵靠制动盘6。在此过程中，首先越过台阶部2，由此制动蹄跳跃式地向内移动。由于台阶部2导致的这种初始的跳跃式运动大致对应于空隙5，从而制动衬片4立刻与制动盘6接触。由此，即使仅用很小的制动弹簧9的弹簧行程也能实现制动效果的启动。
图2更详细地示出了刚好在台阶部2之前滚子1贴靠楔形面3a的接触。这个位置对应于制动器的打开位置。在台阶部2之前和之后，楔形面3a具有斜角α，即楔角，这个斜角实现了力转向和力放大。在台阶部的区域内，这个角度构造成明显更为平坦，实际上达到了90°的角度。台阶部的高度选择为略小于空隙5的宽度，从而滚子1在制动器闭合时恰好滚过台阶部2并且在台阶部2之后的区域中与楔形面3a发生贴合。
示例性实施例中的制动器构造成可电磁释放的制动器。为此，电磁铁10形式的致动器设有电磁线圈10a和在电磁线圈10a的内部能沿轴向方向移动的电枢8。所述电枢8与滚动轴承7连接。在吸引电磁铁10时，电枢8被向上朝电磁线圈10a的方向吸引并且压缩制动弹簧9。由此，滚动轴承7被抬起，从而制动蹄3从制动盘6上释放或回缩。制动蹄回缩或释放可以通过制动盘6的轻微不平衡或通过这里未示出的复位弹簧来实现。
电磁驱动的主动制动器也可以以相同的方式实现。在这种情况下，电磁铁在通电的状态下通过弹簧压向滚动轴承7。另一个弹簧确保，在断电的状态下制动器始终是打开的。作为电磁铁的备选方案，同样可以设想采用气动缸或液压缸。
图3示意性示出滚动轴承7和电磁铁10的电枢8之间的耦合。所述滚动轴承和所述电枢通过直线导向结构18、如这里示出的那样通过T形槽连接。由此，滚动轴承7可以在驱动制动器时沿制动蹄3的运动方向(x方向)移动。这确保了，当在制动盘处存在不同的空隙5时，进行补偿运动，从而总是在制动盘6的两侧作用相同的力并由此防止制动轴上出现弯曲。替代T形槽，也可以使用任意其他形式的直线导向结构，例如燕尾槽式导向结构。直线导向结构18通过拉力弹簧14预紧，从而消除了可能的支承间隙。所述拉伸弹簧14这里可以通过电枢18和滚动轴承7上部中的孔口来引导。
制动弹簧9通过调节螺钉16预紧。由此，可以根据相应的应用场合来调整弹簧行程并由此调整制动力。
在制动器打开时，滚动轴承7向壳体的上部区域中回缩。侧向的斜面15此时用作对中装置并且确保，滚动轴承7在打开状态下在壳体11中占据确定的居中的位置。
制动蹄3通过轴向轴承13沿直线方向可移动地支承在壳体11的下侧上。滑动套筒17确保制动器壳体的密封以及确保对制动蹄3另外的引导。轴向轴承13和滑动套筒17确保制动蹄3在闭合时不会发生倾斜并且楔形角α保持恒定，从而通过楔形角α实现了恒定的力放大。
壳体11上的侧板12贴靠在制动蹄3的端面上并且将由制动盘6作用于制动蹄3的制动力传递到壳体11上。
钳式制动器的另一个示例性实施例在图4中示出。由在图1中示出的示例性实施例出发，这里，每个滚子1通过径向的滚动轴承19、在当前情况下通过滚针轴承支承。这使得在滚子1相对于斜面3a滚动时的摩擦减小，从而可以实现更高的制动力。
如已经提及的那样，可以按本身已知的结构形式在每个制动蹄3中集成自动的制动衬片磨损补偿装置。这种制动蹄3相应的实施例在图5中示出。楔形部段这里构造成两部分式的，两个部分3'和3″通过螺纹连接。在制动蹄3返回运动时，制动蹄3内部的部分3'每一次被少量拧松，从而在制动衬片4的磨损增加时，构成制动蹄3的两个部分3'、3″的总长度变长。
制动蹄3后面的部分3'在其背侧上带有楔形面3a，这个部分在另一侧成形为圆柱形的并且设有外螺纹。所述外螺纹与带有内螺纹的套筒状的部分3″配合作用，在所述套筒状的部分上设置在图5中未示出的制动衬片。在所述后面的部分3″上的补充调节环20沿一个方向可转动地被引导并且具有凹部，支承件7嵌入所述凹部中。在制动器打开时，所述部分3″通过补充调节环发生转动，此时通过螺纹向外移动并且由此用于补偿制动衬片磨损。

Claims (15)

1.一种钳式制动器，用于制动和/或固定相对于所述钳式制动器实施相对运动的部件(6)，特别是用于制动和/或固定制动盘或制动轨，所述钳式制动器具有：
壳体(11)，呈U形地包围待制动的所述部件(6)；
两个制动蹄(3)，能够在所述壳体(11)内部朝待制动的所述部件(6)的方向进行钳式运动；以及
支承件(7)，能够通过致动器(8、10)在所述壳体(11)内部运动，
其中，每个所述制动蹄(3)在其背向待制动的所述部件(6)的侧面上具有楔形面(3a)，两个制动蹄通过所述楔形面支撑在位于待制动的所述部件(6)的两侧的所述支承件(7)上，并且作用于所述支承件(7)的制动力能够通过所述楔形面转向和力放大地传递到所述制动蹄(3)上，
其中，
所述支承件(7)对于每个制动蹄(3)具有两个支承部位(1)，该两个支承部位对应于所述楔形面(3a)的楔角(α)的量错开地设置，并且所述楔形面(3a)贴靠在所述支承部位上，并且每个所述楔形面(3a)在所述支承部位(1)的区域内具有台阶部(2)，在所述制动蹄(3)的闭合运动中，在所述制动蹄(3)贴靠在待制动的所述部件(6)上之前，越过所述台阶部。
2.根据权利要求1所述的钳式制动器，其中，所述支承部位(1)由安装在所述支承件(7)中的滚动体形成，特别是由滚子或滚珠形成。
3.根据权利要求1或2所述的钳式制动器，其中，所述支承件(7)由施加制动力的制动弹簧(9)向闭合位置推动，在所述闭合位置，所述制动蹄(3)贴靠在待制动的所述部件(6)上，并且为了打开所述制动蹄(3)，所述致动器(8、10)克服所述制动弹簧(9)的弹簧力使支承件(7)向打开位置移动，在所述打开位置，所述制动蹄(3)从待制动的所述部件(6)上释放。
4.根据权利要求3所述的钳式制动器，其中，所述钳式制动器具有调节装置，特别是具有调节螺钉，用于调节所述制动弹簧的预紧力。
5.根据权利要求1或2所述的钳式制动器，其中，所述支承件(7)通过所述致动器(8、10)移动，从而由所述致动器提供制动力向闭合位置移动，在所述闭合位置，所述制动蹄(3)贴靠在待制动的所述部件(6)上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，所述致动器(8、10)设计为电磁铁，该电磁铁具有电磁线圈(10)和与支承件(7)连接的电枢(8)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的钳式制动器，其中，所述致动器设计为液压或气动驱动的缸活塞单元。
8.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，所述致动器(8、10)和所述支承件(7)通过沿所述制动蹄的运动方向延伸的直线导向结构(18)相互连接。
9.根据权利要求8所述的钳式制动器，其中，所述壳体具有对中装置，特别是具有斜面(15)，该斜面布置在打开位置的区域的内侧，在从闭合位置向所述打开位置运动时，所述对中装置使在所述支承件(7)在所述壳体内部对中。
10.根据权利要求8或9所述的钳式制动器，其中，所述钳式制动器具有预紧弹簧(14)，该预紧弹簧沿致动器(8、10)的运动方向对直线导向结构(18)加载以消除其支承间隙。
11.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，通过所述楔形面(3a)实现的力放大在2至10倍的力放大的范围内，特别是在5至6倍的力放大的范围内。
12.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，每个所述制动蹄(3)具有制动衬片(4)和楔形部段，其中，所述楔形部段包括用于磨损补偿的补充调节装置(3”、20)，在所述制动蹄(3)的行程由于所述制动衬片(4)磨损而变大时，所述补充调节装置通过利用打开运动使所述楔形面(3a)和所述制动衬片(4)之间的距离增大。
13.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，每个所述制动蹄(3)通过轴向滚动轴承(13)和/或滑动套筒(17)能直线移动地支承在壳体(11)的下侧上。
14.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，所述钳式制动器设置有固连于所述壳体的侧板(12)，所述侧板构成用于制动蹄(3)的止挡，以承受作用于所述制动蹄(3)的制动力。
15.根据上述权利要求中任一项所述的钳式制动器，其中，所述支承部位(1)由滚子形成，其中，所述滚子通过滚动轴承(19)安装在所述支承件(7)中。
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