CN116255407A - 一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，包括制动盘、钳体、端盖以及沿轴向滑动安装在制动盘和钳体之间的摩擦片，钳体的内腔固定设有环形板，环形板的两侧分别设有沿轴向滑动密封安装在钳体内的液压制动模块和机械制动模块，液压制动模块与环形板之间形成制动油腔，机械制动模块与环形板之间形成复位油腔；液压制动模块靠近摩擦片的一侧外周面上设有台阶，台阶与钳体形成开口朝向摩擦片的环形槽，环形槽内设有液压补偿模块，机械制动模块的输出端滑动密封插设于液压制动模块内并与液压制动模块之间连接有机械补偿模块。本发明所用零部件少、结构简洁、成本低，传递效率高，同时更加安全，整体结构紧凑，适合空间受限场合。

Description

一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器

技术领域

本发明涉及制动器技术领域，尤其涉及一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器。

背景技术

目前市场上的混合制动器大多采用液压和线控相组合或者液压和电控相组合的结构，驻车制动功能通过线控或者电控实现，行车制动功能通过液压控制。

例如公开号为CN103573868 A的中国发明专利申请《卡钳式驻车制动器》，用于浮动式行驻车制动器，通过拉拽一侧类似于滚珠斜坡的动力转换单元，将旋转运动转换成直线运动，顶住活塞，实现驻车制动。另一侧仅装有拨叉和摩擦片，无任何动力来源。制动力会被高压弹簧、低压弹簧抵消一部分，造成制动力浪费。间隙补偿通过单向自锁螺纹实现。驻车制动时，首先要将旋转运动转换成直线运动，再通过中间传动压紧，中间多组弹簧根据制动力大小，实现不同动作，结构非常复杂，传动部件较多，轴向尺寸较长。

又如公开号为CN 105599746 A的中国发明专利申请《混合机电制动器及具有该混合机电制动器的系统》，采用机电控制和液压控制相结合的制动方式，混合机电制动器系统通过使用制动器的电机夹持力和液压腔中的液压压强而产生制动力。制动器动作使主活塞向次活塞的前端移动，以增加密封的液压腔中的压强，从而使传递至次活塞的制动力增加，虽然制动器本体的整体结构相对简洁，但是需要单独配置复杂的机电控制模块，同时缺少磨损补偿模块。

为此，需要对现有的混合制动器进行结构改进，以解决上述问题。

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带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，所用零部件少、结构简洁、成本低，传递效率高，同时更加安全，整体结构紧凑，适合空间受限场合。

实现本发明目的技术方案是：

一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，包括制动盘、钳体、固定安装在钳体远离制动片一侧的端盖以及沿轴向滑动安装在制动盘和钳体之间的摩擦片，所述钳体的内腔固定设有环形板，所述环形板的两侧分别设有沿轴向滑动密封安装在钳体内的液压制动模块和机械制动模块，所述液压制动模块与环形板之间形成制动油腔，所述机械制动模块与环形板之间形成复位油腔；所述液压制动模块靠近摩擦片的一侧外周面上设有台阶，所述台阶与钳体形成开口朝向摩擦片的环形槽，所述环形槽内设有液压补偿模块，所述机械制动模块的输出端滑动密封插设于液压制动模块内并与液压制动模块之间连接有机械补偿模块。

进一步地，所述液压制动模块包括液压活塞和活塞推杆，所述液压活塞密封滑动设置在钳体的内腔中，所述活塞推杆的端面与液压活塞相贴合。

进一步地，所述机械制动模块包括由一体成型的第一本体和第二本体组成的机械活塞，所述第一本体与环形板滑动密封接触且前部插设于活塞推杆中并通过机械补偿模块与活塞推杆相连，所述第二本体与钳体滑动密封接触并与环形板之间形成所述复位油腔，所述第二本体与端盖之间抵接有制动弹性件，所述制动弹性件的弹力小于液压制动力。

进一步地，所述液压补偿模块包括过盈安装在环形槽内的活塞止动环以及抵接在活塞止动环与液压活塞之间的回位弹性件，所述活塞止动环的过盈力大于回位弹性件的弹力且小于液压制动力。

进一步地，所述第一本体靠近摩擦片的一侧设有圆形凹槽，所述活塞推杆上设有与所述圆形凹槽相适配的圆形凸台，所述机械补偿模块包括分别开设于圆形凸台外周面和圆形凹槽内圈的第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹和第二螺纹形成单向滑动非自锁结构且螺纹间隙A等于活塞止动环和液压活塞之间的轴向间距B。

进一步地，所述回位弹性件和制动弹性件均采用碟簧结构。

进一步地，所述圆形凹槽远离摩擦片的一侧设有贯穿机械活塞的通孔。

进一步地，所述第二本体远离摩擦片的一侧设有圆环状沟槽，所述制动弹性件设于圆环状沟槽内。

进一步地，所述端盖靠近摩擦片的一端设有延伸至圆环状沟槽内并压紧制动弹性件的环形凸台。

进一步地，所述液压活塞远离摩擦片的一侧设有阶梯凹槽，所述活塞推杆设置在所述阶梯凹槽内。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

本发明在钳体内设有液压制动模块和机械制动模块，实现一种由液压控制的混合制动器，相较于现有技术，无需单独设置线控或电控模块，简化结构，通过环形板将钳体的内腔分割成两个独立腔室，并分别与液压制动模块和机械制动模块形成制动油腔和复位油腔，通过两个油腔内的液压油的进出配合实现液压制动、机械制动和混合制动，无需复杂的传动组件，传递效率高；同时设有液压补偿模块和机械补偿模块，能够对摩擦片的磨损进行自动补偿，压补偿模块位于液压活塞外侧，便于装配及观察可靠性，机械制动模块插设于液压制动模块并通过机械补偿模块连接，简化轴向尺寸，特别适合空间受限场合。

本发明液压制动模块由液压活塞和活塞推杆组成，通过向制动油腔内进油，从而带动液压活塞和活塞推杆靠近摩擦片并带动摩擦片压紧制动片，实现液压制动，结构简洁，制动效率高。

本发明机械制动模块由机械活塞和制动弹性件组成，通过向复位油腔内进油，使得机械活塞压紧远离摩擦片并压紧制动弹性件，使得机械制动模块不参与制动，通过将复位油腔内的液压油卸除，使得制动弹性件因为弹力推动机械活塞靠近摩擦片移动，通过机械补偿模块与液压补偿模块产生联动，从而实现参与制动，结构简洁，完全由液压控制，可靠性高，省去复杂的传动结构，制动效率高。

本发明液压补偿模块由活塞止动环和回位弹性件，通过活塞止动环对回位弹性件进行限位，当制动实施时，回位弹性件压缩，当制动解除时，对液压活塞产生推力，使得液压活塞快速复位；同时，当摩擦片磨损时，液压活塞的制动距离增加，从而直接与活塞止动环接触，推动止动环向靠近摩擦片的一侧移动，使得液压活塞和活塞推杆复位后的初始位置同样移动，实现自动补偿。

本发明机械补偿模块采用由第一螺纹和第二螺纹形成的滑动非自锁结构，从而使液压活塞既能在螺纹间隙A的距离内相对于机械活塞左右滑动，同时使活塞推杆的初始位置只能朝向摩擦片方向移动，反之锁死，进而参与摩擦片的磨损补偿以及实现机械制动模块与液压制动模块的联动。

本发明回位弹性件和制动弹性件均采用碟簧结构，轴向尺寸较小，进一步缩短整个制动器的轴向尺寸，同时采用碟簧结构作为制动弹性件，为机械活塞提供更加精确的制动力。

本发明通过设置贯穿机械活塞的通孔，防止活塞推杆与机械活塞在螺纹旋转过程中出现真空倒吸。

本发明通过设置圆环状沟槽，为制动弹性件提供安装空间，进一步减小轴向尺寸。

本发明通过设置环形凸台，既能对制动弹性件形成轴向限位，同时保证制动弹性件始终位于圆环状沟槽内，避免由于长期使用导致变形对机械活塞的移动造成干扰，影响机械活塞的复位。

本发明通过设置阶梯凹槽，为活塞推杆提供安装空间，进一步减小轴向尺寸，使得整体结构更加小巧。

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为本发明机械补偿模块自锁侧螺纹接贴合的放大图；

图3为本发明机械补偿模块非自锁侧螺纹贴合的放大图；

图4为本发明应用在浮动式夹钳上的结构示意图；

图5为本发明应用在固定式夹钳上的结构示意图。

附图中的标号为：

制动盘1、摩擦片2、钳体3、环形板3-1、环形凸部3-2、端盖4、环形凸台4-1、液压活塞5、活塞推杆6、圆形凸台6-1、活塞止动环7、回位弹性件8、机械活塞9、第一本体9-1、圆形凹槽9-1-1、第二本体9-2、制动弹性件10、第一螺纹11、第一直边11-1、第二直边11-2、第三直边11-3、第一斜边11-4、第四直边11-5、第二螺纹12、第五直边12-1、第六直边12-2、第二斜边12-3、第七直边12-4。

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，如图1至图5所示的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，包括从左至右依次设置的制动盘1、摩擦片2、钳体3和端盖4，制动盘1跟随驱动电机转动，摩擦片2沿轴向滑动设置，钳体3固定设置，端盖4通过螺栓固定安装在钳体3上。其中钳体3的内腔固定设有环形板3-1，将钳体3分成左右两个腔体，左右两个腔体内分别设有延轴向滑动且与钳体3的内壁沿径向密封设置的液压制动模块和机械制动模块。液压制动模块的右侧与环形板3-1之间设有间隙，形成制动油腔C，环形板3-1的右侧设有环形凸部3-2，与机械制动模块的左侧之间形成复位油腔D。通过两个油腔内的液压油的进出配合实现液压制动、机械制动和混合制动，无需复杂的传动组件，传递效率高。液压制动模块的右侧外周面上设有台阶，台阶与钳体3形成开口朝向摩擦片的环形槽，环形槽内设有液压补偿模块，为液压制动模块提供复位力，机械制动模块的左端密封穿过环形板3-1并滑动密封插设于液压制动模块内并与液压制动模块之间连接有机械补偿模块，通过机械补偿模块使得机械制动模块和液压制动模块实现混合制动，并与液压补偿模块相互配合，实现磨损自动补偿。

具体地，液压制动模块包括液压活塞5和活塞推杆6，台阶开设于液压活塞5的左侧外周面上，液压活塞5的右侧外周面与钳体3的内壁滑动密封接触，同时右端面开设有阶梯凹槽，活塞推杆6设置在阶梯凹槽内且左端面与液压活塞5相贴合。为了扩大制动油腔C的容积，本实施例的活塞推杆6采用截面为T型的柱状体结构。

液压补偿模块包括过盈安装在环形槽内的活塞止动环7以及抵接在活塞止动环7与液压活塞5之间的回位弹性件8，活塞止动环7的过盈力大于回位弹性件8的弹力且小于液压制动力。

机械制动模块包括机械活塞9和制动弹性件10，机械活塞9由一体成型的第一本体9-1和第二本体9-2组成，第一本体9-1的外周面与环形板的内圈滑动密封接触，左端密封滑动插设于活塞推杆6中，避免制动油腔C内的液压油对机械补偿模块造成干扰。同时，第一本体9-1的左侧开设有圆形凹槽9-1-1，活塞推杆6上设有与圆形凹槽9-1-1相适配的圆形凸台6-1。机械补偿模块包括分别开设于圆形凸台6-1外周面和圆形凹槽9-1-1内圈的第一螺纹11和第二螺纹12，第一螺纹11和第二螺纹12形成单向滑动非自锁结构，并且螺纹间隙A等于活塞止动环7和液压活塞5之间的轴向间距B，即盘间间隙。具体地，第一螺纹11的截面为依次相连设置的多个第一锯齿单元组成，每个第一锯齿单元包括依次相连设置的第一直边11-1、第二直边11-2、第三直边11-3、第一斜边11-4和第四直边11-5，其中第一直边11-1和第三直边11-3均垂直于第二直边11-2，第二直边11-2和第四直边11-5水平设置。第二螺纹12的截面为依次相连设置的多个第二锯齿单元组成，每个第二锯齿单元包括依次相连设置的第五直边12-1、第六直边12-2、第二斜边12-3和第七直边12-4，其中第五直边12-1垂直于第六直边12-2设置，第六直边12-2和第七直边12-4水平设置，第一斜边11-4和第二斜边12-3平行设置。当第一直边11-1和第五直边12-1贴合时，第一斜边11-4和第二斜边12-3之间设有间隙；当第一斜边11-4和第二斜边12-3贴合时，第一直边11-1和第五直边12-1之间形成螺纹间隙A。

第二本体9-2的外周面与钳体3的内壁滑动密封接触，右侧设有圆环状沟槽，制动弹性件10设于圆环状沟槽内且弹力小于液压制动力，端盖4的左端设有延伸至圆环状沟槽内并压紧制动弹性件10的环形凸台4-1，既能对制动弹性件10形成轴向限位，同时保证制动弹性件10始终位于圆环状沟槽内，避免由于长期使用导致变形，从而对机械活塞的移动造成干扰，影响机械活塞的复位。

本实施例的滑动密封接触均通过密封圈实现，回位弹性件8和制动弹性件10均采用碟簧结构，轴向尺寸较小，缩短整个制动器的轴向尺寸，同时碟簧结构能够提供更加稳定的弹力，分别为液压活塞5机械活塞6提供更加精确的复位力和制动力。为了防止活塞推杆6与机械活塞9在螺纹旋转过程中出现真空倒吸，在圆形凹槽的右侧设有贯穿机械活塞9的通孔。

设备正常运转过程中，无需施加制动时，需要向复位油腔D内通入高压液压油，液压油推动机械活塞9向右移动回位至与端盖4接触，此时活塞推杆6在回位弹性件8的作用下与机械活塞8贴合，机械补偿模块的螺纹配合如图2所示，此时虽然螺纹贴合，但不存在相互作用力，此时，机械制动模块不参与整个制动控制，活塞推杆6及机械活塞9均处于轴向后侧，摩擦片2与制动盘1不贴紧。

当摩擦片未出现磨损时，如果要平缓的施加制动，则向制动油腔C内通入高压液压油，推动液压活塞5及活塞推杆6向制动盘1方向移动。机械补偿模块的螺纹配合如图3所示，此时，回位弹性件8被压紧，由于回位弹性件8的压紧力小于活塞止动环7的过盈力，故活塞止动环7不移动。当制动缓解时，制动油腔C泄压，回位弹性件8为恢复自由状态，推动液压活塞5并克服滑动密封处的密封圈的挤压力而回到原位。同时带动活塞推杆6复位，此时机械补偿模块的螺纹配合复位到如图2所示，此时，整个制动器为液压制动模式。

当设备需要长期保持静止时，卸除制动油腔C、复位油腔D中油压，制动弹性件10推动机械活塞9压紧活塞推杆6和液压活塞5。由于机械补偿模块的螺纹单向自锁，在机械活塞9向左侧运动过程中，活塞推杆6与机械活塞9不能发生相对转动或移动。可看做一个整体，此时机械补偿模块的螺纹配合如图2所示，不仅贴合，而且传递推力，通过机械活塞9推动活塞推杆6，进而推动液压活塞5形成制动力，并长期提供制动力，此时，回位弹性件8被压紧，整个制动器为机械制动模式。当设备需要启动时，则向复位油腔D中通油，将机械活塞9压回复位，活塞推杆6和液压活塞5失去压紧力，在回位弹性件8的作用下复位。

当摩擦片出现磨损时，液压活塞5会超越初始盘片间隙行程，推动回位弹性件8、活塞止动环7继续向左直到与制动盘1贴合，从而实施液压制动。此时，活塞止动环7及回位弹性件8留在新位置，在油压作用下，活塞推杆6在机械活塞9左端上相对转动并移动相同磨损距离后停止，使得液压活塞5与活塞推杆6行程一致。制动缓解时，回位弹性件8推动液压活塞5移动一定距离后停止，使得液压活塞5与盘片保持相同间隙。由于活塞推杆6与机械活塞9相对位置变化了（轴向移动的距离等于磨损量），用以弥补摩擦片2磨损，使得制动弹性件10压缩量始终保持不变，从而实现制动力补偿，制动性能恒定。

因为机械制动比液压制动更为迅捷稳定（液压存在波动，制动力稳定性不如机械式），所以可以根据场合需求，可首先进行机械制动，再进行液压制动。从而获得快速稳定的响应和充足的紧急制动力。

本实施例的混合制动模块整体体积较小，可运用于各种车辆的浮动式夹钳，如图4所示，也可用于固定式夹钳及全盘制动器上，如图5所示，即可实现行车功能、驻车功能、紧急制动功能等等，不仅制动性能平稳，且制动力恒定，液压补偿模块位于液压活塞5外侧，方便观测，机械制动模块的左端插设在液压制动模块的后端，并将机械补偿模块安装在液压活塞5内，同时制动弹性件10设置在机械活塞8的内腔，减少轴向空间，特别适用于空间受限的场合。

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 (10)

1.一种带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：包括制动盘、钳体、固定安装在钳体远离制动片一侧的端盖以及沿轴向滑动安装在制动盘和钳体之间的摩擦片，所述钳体的内腔固定设有环形板，所述环形板的两侧分别设有沿轴向滑动密封安装在钳体内的液压制动模块和机械制动模块，所述液压制动模块与环形板之间形成制动油腔，所述机械制动模块与环形板之间形成复位油腔；所述液压制动模块靠近摩擦片的一侧外周面上设有台阶，所述台阶与钳体形成开口朝向摩擦片的环形槽，所述环形槽内设有液压补偿模块，所述机械制动模块的输出端滑动密封插设于液压制动模块内并与液压制动模块之间连接有机械补偿模块。

2.根据权利要求1所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述液压制动模块包括液压活塞和活塞推杆，所述液压活塞密封滑动设置在钳体的内腔中，所述活塞推杆的端面与液压活塞相贴合。

3.根据权利要求2所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述机械制动模块包括由一体成型的第一本体和第二本体组成的机械活塞，所述第一本体与环形板滑动密封接触且前部插设于活塞推杆中并通过机械补偿模块与活塞推杆相连，所述第二本体与钳体滑动密封接触并与环形板之间形成所述复位油腔，所述第二本体与端盖之间抵接有制动弹性件，所述制动弹性件的弹力小于液压制动力。

4.根据权利要求3所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述液压补偿模块包括过盈安装在环形槽内的活塞止动环以及抵接在活塞止动环与液压活塞之间的回位弹性件，所述活塞止动环的过盈力大于回位弹性件的弹力且小于液压制动力。

5.根据权利要求4所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述第一本体靠近摩擦片的一侧设有圆形凹槽，所述活塞推杆上设有与所述圆形凹槽相适配的圆形凸台，所述机械补偿模块包括分别开设于圆形凸台外周面和圆形凹槽内圈的第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹和第二螺纹形成单向滑动非自锁结构且螺纹间隙A等于活塞止动环和液压活塞之间的轴向间距B。

6.根据权利要求4所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述回位弹性件和制动弹性件均采用碟簧结构。

7.根据权利要求5所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述圆形凹槽远离摩擦片的一侧设有贯穿机械活塞的通孔。

8.根据权利要求3所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述第二本体远离摩擦片的一侧设有圆环状沟槽，所述制动弹性件设于圆环状沟槽内。

9.根据权利要求8所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述端盖靠近摩擦片的一端设有延伸至圆环状沟槽内并压紧制动弹性件的环形凸台。

10.根据权利要求2所述的带磨损自补偿功能的液压控制混合制动器，其特征在于：所述液压活塞远离摩擦片的一侧设有阶梯凹槽，所述活塞推杆设置在所述阶梯凹槽内。

Images