CN114838066B - 一种具有分级回位功能的行车制动器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有分级回位功能的行车制动器，包括钳体、制动油缸以及设于制动油缸内可沿轴向移动的活塞，摩擦片固定在所述钳体与所述活塞之间，且可以沿着轴向滑动，所述活塞的内腔设有分级回位组件，所述分级回位组件通过回位螺杆及螺母沿所述活塞轴向与钳体固定，且通过卡簧固定在所述活塞内部，所述卡簧限制圆柱弹簧和碟簧的轴向移动，且所述圆柱弹簧和碟簧另一侧的轴向移动通过所述回位螺杆头部限制。本发明一方面利用碟簧有限空间内可提供较大的轴向力使摩擦片与制动盘快速分离，另一方面利用圆柱弹簧轴向力的平顺性减少制动力的损失，两者结合提高了行车制动器的制动性能及可靠性。
Description
技术领域
本发明属于驻车制动领域，尤其是一种具有分级回位功能的行车制动器。
背景技术
行车制动器是车辆中的重要安全部件，其性能及可靠性直接影响车辆的安全性。车辆液压制动器一般不采用回位机构，仅采用橡胶密封元件的弹性变形来使制动后的活塞回位，但一旦车辆制动系统存在背压，这种回位机构即失效，活塞不能完全回位导致摩擦片与制动盘贴合摩擦生热，恶劣情况下钳体内部的密封件在高温下也会失效，使得制动器漏油，导致制动器失效。
另外，现有的部分工程车辆也有采用弹簧元件作为回位机构，但当系统背压较大时，其回位弹簧的弹力也较大，但这样做也使得回位弹簧一直作用于制动系统推动活塞制动时的反方向，从而导致制动力下降。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种具有分级回位功能的行车制动器，以解决背景技术所涉及的问题。
本发明提供一种具有分级回位功能的行车制动器，所述制动器包括钳体，靠近制动盘的两内侧形成第一安装空间；在所述第一安装空间内安装有制动单元，在所述制动单元中间设置有制动盘；所述制动单元包括：
回位螺杆，设置在所述第一安装空间内部中轴线上；
活塞，为一侧封闭的中空筒状结构，包括一个封闭端和开放端，在所述活塞的内部形成第二安装空间；所述活塞安装在所述第一安装空间内，并套装在所述回位螺杆上，可沿着所述回位螺杆的轴向移动；
制动油缸，形成于所述活塞的开口端与所述钳体之间，适于推动所述活塞沿着轴向运动；
分级回位组件，设置在所述第二安装空间之间，适于驱动所述活塞回位；所述分级回位组件包括一端与所述钳体相连接的第一弹性件和一端与所述活塞相连接的第二弹性件；且所述第一弹性件的另一端和第二弹性件的另一端之间留有预定间隙；
摩擦片，与所述活塞的封闭端相连接，适于压紧制动盘实现制动。
优选地或可选地，所述钳体通过螺栓固定形成一个整体，该整体的截面形状近似为“ㄇ”形。
优选地或可选地，所述第二弹性件的刚性远大于所述第一弹性件的刚性。
优选地或可选地，所述第一弹性件为圆柱弹簧；所述第二弹性件为碟簧。
优选地或可选地，所述回位螺杆的一端通过螺母轴向固定于所述钳体上；所述回位螺杆的另一端设置有环形的限位部。
优选地或可选地，所述活塞内部靠近开口端的一侧固定安装有卡簧；环形推板安装在所述回位螺杆上，并与所述卡簧相抵；所述环形推板的周向与回位螺杆之间留有预定间隙，用于安装圆柱弹簧。
优选地或可选地，在所述回位螺杆上滑动安装有挡板，所述挡板与所述限位部之间留有预定间隙，用于安装碟簧。
优选地或可选地，所述钳体沿着所述第一安装空间的周向设置X型密封圈，与所述活塞之间密封连接。
优选地或可选地，所述摩擦片与所述钳体之间设置有防尘波纹管。
本发明涉及一种具有分级回位功能的行车制动器，相较于现有技术，具有如下有益效果：本发明从实用角度出发，设计了圆柱弹簧与碟簧组合式的回位机构，在活塞行程的前半段利用了圆柱弹簧在大行程中的回位力线性平顺，降低对制动力的损耗；在活塞行程的后半段利用了碟簧的大回位力的特性，在制动后可以抵御较大的系统背压，迅速拉回活塞，使摩擦片与制动盘分离，减少摩擦材料的不必要损耗及发热，减少拖滞阻力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中制动单元的结构示意图。
附图标记为：钳体10、制动盘20、回位螺杆30、支撑部31、限位部32、活塞40、封闭端41、开放端42、制动油缸50、第一弹性件60、圆柱弹簧61、卡簧62、环形推板63、第二弹性件70、碟簧71、挡板72、摩擦片80、X型密封圈91、防尘波纹管92。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
参阅附图1至2，一种具有分级回位功能的行车制动器，包括：钳体10、制动盘20、回位螺杆30、支撑部31、限位部32、活塞40、封闭端41、开放端42、制动油缸50、第一弹性件60、圆柱弹簧61、卡簧62、环形推板63、第二弹性件70、碟簧71、挡板72、摩擦片80、X型密封圈91、防尘波纹管92。
其中，所述钳体10靠近制动盘20的两内侧形成第一安装空间，在所述第一安装空间内安装有制动单元，在所述制动单元中间设置有制动盘20。本实施例采用对称结构，通过油压驱动制动单元与制动盘20相抵，实现制动器的制动。
其中，所述制动单元包括：回位螺杆30、活塞40、制动油缸50、分级回位组件、摩擦片80、X型密封圈91和防尘波纹管92。
回位螺杆30设置在所述第一安装空间内部中轴线上，所述回位螺杆30包括支撑部31和限位部32，为一体式结构，所述支撑部31的一端通过螺母轴向固定于所述钳体10上，限位部32设置在做支撑部31的另一端。
活塞40为一侧封闭的中空筒状结构，包括一个封闭端41和开放端42，在所述活塞40的内部形成第二安装空间；所述活塞40安装在所述第一安装空间内，并套装在所述回位螺杆30上。制动油缸50形成于所述活塞40的开口端与所述钳体10之间，适于推动所述活塞40沿着轴向运动。制动油缸50与液压油泵相连接，通过向液压油缸内导入液压油，驱动所述活塞40向制动盘20的一侧运动，适于驱动活塞40沿着所述回位螺杆30的轴向移动。
本实施例中的制动器应用于工程机械或重型车辆中，因此采用液压系统作为驱动源，当液压油在液压油缸中流动时，由于受到活塞40的阻碍而被施加的与运动方向相反的压力，即为液压系统的背压。因此，需要采用弹簧元件作为回位机构，使制动后的活塞40回位。但是弹簧片由于弹力有限，只能适用于无系统背压或系统背压微小的工况场合，并不能适合于本实例中液压系统，而且在车辆行驶长周期后累积的灰尘杂物容易导致弹簧片卡滞变形，回位性能减弱，甚至达不到降拖滞的目的。但是，即使采用高弹性的弹簧片时，制动时，制动系统向油腔冲压，使活塞向着摩擦片移动压紧摩擦片及制动盘实现制动；不制动时制动系统泄压，但有时泄压不充分，会有系统背压，此背压导致活塞仍贴近摩擦片及制动盘，导致摩擦片及制动盘拖摩，而高弹性的弹簧片一直作用于制动系统推动活塞制动时的反方向，从而导致制动力下降。
分级回位组件设置在所述第二安装空间之间，适于驱动所述活塞40回位；所述分级回位组件包括一端与所述钳体10相连接的第一弹性件60和一端与所述活塞40相连接的第二弹性件70；且所述第一弹性件60的另一端和第二弹性件70的另一端之间留有预定间隙。在制动过程中，压缩所述第一弹性件60，并推动第一弹性件60向制动盘20的一侧运动，并与第二弹性件70相抵，继续压缩第二弹性件70，由于所述第二弹性件70的刚性远大于所述第一弹性件60的刚性，在回位过程中，第一弹性件60具有比较大的刚度，能够抵抗较大的液压系统的背压，同时，第一弹性件60的刚度相对较低，可以具有比较大的形变量，因此并不会因为第一弹性件60的刚度较大，导致活塞40行程受限，保证活塞40慢慢回到初始位置。
具体地，所述活塞40内部靠近开口端的一侧固定安装有卡簧62；环形推板63安装在所述回位螺杆30上，并与所述卡簧62相抵；所述环形推板63的周向与回位螺杆30之间留有预定间隙，用于安装圆柱弹簧61。在所述回位螺杆30上滑动安装有挡板72，所述挡板72与所述限位部32之间留有预定间隙，用于安装碟簧71。在本实施例中，所述卡簧62与活塞40固定连接，推动环形推板63，压缩圆柱弹簧61至与挡板72相抵，并继续压缩碟簧71，直至完成制动过程。
摩擦片80与所述活塞40的封闭端相连接，当然摩擦片80与活塞40并不是直接相连。摩擦片80是由滑动安装在所述钳体10上，活塞冲压条件下会向着摩擦片方向移动，压紧摩擦片及制动盘，实现制动。
所述钳体10沿着所述第一安装空间的周向设置X型密封圈91，与所述活塞40之间密封连接。其中，X型密封环具有游隙小的特点，在低压情况下，只靠唇部的过盈变形产生密封，接触面积相对较小、摩擦力相对较低；随着压力升高，唇口压缩及弯曲形变的增加，从而提高钳体10与活塞40之间在高压状态下的密封性，可以避免液压油从液压油缸中漏出。
所述摩擦片80与所述钳体10之间设置有防尘波纹管92。其作用是防止外界灰尘制动盘20一侧的摩擦碎屑落入到第一安装空间中，从而避免影响驻车活塞40内部的回位机构等的动作和寿命。
为了方便理解具有分级回位功能的行车制动器的技术方案，对其工作原理做出简要说明：制动时，所述活塞40向着所述制动盘20的方向轴向移动，带动所述卡簧62推动所述推板，再推动所述圆柱弹簧61压缩，其压缩量为X1，对应所述圆柱弹簧61的刚度为K1，则此时所述分级回位机构的回位力为F=F1=X1×K1；进一步的随着活塞40继续轴向移动，所述推板推动所述挡板72，进而推动所述碟簧71压缩，压缩量是X2，对应所述碟簧71的刚度为K2，则此时所述分级回位机构的回位力为F=F1+F2=X1×K1+X2×K2；由于K2远大于K1，因此F2远大于F1，由此带来的所述活塞40移动的前半程所述分级回位机构的回位力F1远小于所述活塞40移动的后半程所述回位机构的回位力F2，假设液压系统的背压力为F3，且F3≈F1<<F2。由此可知，当制动结束后，制动器泄压，所述制动油缸50内充斥着液压系统的背压力及所述分级回位机构的回位力，最开始由于F3<<F2+ F1，所述活塞40迅速朝着远离所述摩擦片80的方向移动，所述摩擦片80和制动盘20迅速分离，在所述活塞40的移动下所述碟簧71回位F2=0，进一步的由于F3≈F1，在回位力的作用下所述活塞40慢慢回到初始位置。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (3)
1.一种具有分级回位功能的行车制动器，其特征在于，所述制动器包括钳体，所述钳体通过螺栓固定形成一个整体，该整体的截面形状近似为“ㄇ”形；靠近制动盘的两内侧形成第一安装空间；在所述第一安装空间内安装有制动单元，在所述制动单元中间设置有制动盘；所述制动单元包括：
回位螺杆，设置在所述第一安装空间内部中轴线上；所述回位螺杆的一端通过螺母轴向固定于所述钳体上；所述回位螺杆的另一端设置有环形的限位部；
活塞，为一侧封闭的中空筒状结构，包括一个封闭端和开放端，在所述活塞的内部形成第二安装空间；所述活塞安装在所述第一安装空间内，并套装在所述回位螺杆上，可沿着所述回位螺杆的轴向移动；
制动油缸，形成于所述活塞的开口端与所述钳体之间，适于推动所述活塞沿着轴向运动；
分级回位组件，设置在所述第二安装空间之间，适于驱动所述活塞回位；所述分级回位组件包括一端与所述钳体相连接的第一弹性件和一端与所述活塞相连接的第二弹性件；且所述第一弹性件的另一端和第二弹性件的另一端之间留有预定间隙；所述活塞内部靠近开口端的一侧固定安装有卡簧；环形推板安装在所述回位螺杆上，并与所述卡簧相抵；所述环形推板的周向与回位螺杆之间留有预定间隙，用于安装圆柱弹簧；在所述回位螺杆上滑动安装有挡板，所述挡板与所述限位部之间留有预定间隙，用于安装碟簧；所述第一弹性件为圆柱弹簧；所述第二弹性件为碟簧；所述第二弹性件的刚性远大于所述第一弹性件的刚性；
摩擦片，与所述活塞的封闭端相连接，适于压紧制动盘实现制动。
2.根据权利要求1所述的具有分级回位功能的行车制动器，其特征在于，所述钳体沿着所述第一安装空间的周向设置X型密封圈，与所述活塞之间密封连接。
3.根据权利要求1所述的具有分级回位功能的行车制动器，其特征在于，所述摩擦片与所述钳体之间设置有防尘波纹管。
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