CN1185426C - 盘式制动器 - Google Patents

Abstract

一种用于重型道路车辆的盘式制动器，有一个卡钳(1)，该卡钳(1)布置在安装于车辆轮轴上的制动盘(2)处。推杆(11)用于将驱动装置(3)的旋转输入运动转变成线性输出运动，以便传递给盘式制动块(12)，从而将与制动盘(2)进行制动啮合。该推杆有：一个不可旋转的轴(20)；一个可旋转的螺母部件(22)，该螺母部件与该轴螺纹啮合；一推杆齿轮(10)，用于接受输入的旋转运动。偏压滚子和坡道结构(30、10’、22’)可操作地插入螺母部件(22)和推杆齿轮(10)之间，并将用于在该轴处于低反力情况时使螺母部件在该轴上旋转，而在该轴处于高反力情况时使螺母部件与该轴一起轴向平移。

Description

盘式制动器

技术领域

本发明涉及盘式制动器，尤其是用于重型道路车辆，该盘式制动器有布置在安装于车辆轮轴上的至少一个制动盘附近的卡钳。

发明的背景技术

近年来，气动操作的盘式制动器越来越经常用于重型道路车辆，例如用于公共车辆、卡车和拖车。显然，该制动器的苛刻要求使得它的设计完全不同于用于轻型车辆的盘式制动器的结构，其通常采用液压操作。

目前的发展方向是在车辆和整个车辆系统中越来越多的功能利用电设备和电控，以便提高性能，例如动态稳定性控制、翻倒保护和防碰撞。

而且，通过利用电力，可以省略空气罐和类似设备。

当然，也研究了将电力用于具有制动盘的重型道路车辆的制动的可能性。

电动盘式制动器可以有旋转电马达，该旋转电马达作为其产生机械能的装置。该旋转运动必须转变成线性运动，以便用于制动。该制动运动可以分成：在制动块到达制动盘之前的部分，这时运动处于高速和低作用力的情况下；以及制动自身的运动部分，这时只有很小的运动，但是有很大的作用力。

本发明的主要目的是获得一种能够以有效、可靠和成本效果合算的方式实现该运动的装置。

发明简介

根据本发明，可以这样实现该目的，即，一推杆用于将驱动装置-电马达-的旋转输入运动转变成线性输出运动，以便传递给盘式制动块，从而将与制动盘进行制动啮合，该推杆有：

一个不可旋转的部件，优选是一轴；

一个可旋转的螺母部件，该螺母部件与该不可旋转的部件螺纹啮合；

一推杆齿轮，用于接受所输入的旋转运动；以及

可操作地插入螺母部件和推杆齿轮之间的偏压滚子和坡道结构，该偏压滚子和坡道结构用于在不可旋转的部件处于低反力情况时使螺母部件在该不可旋转的部件上旋转，而在不可旋转的部件处于高反力情况时使螺母部件与该不可旋转的部件一起轴向平移。

在本发明的一个实际优选实施例中，不可旋转的部件是轴，推杆齿轮可旋转地布置在螺母部件上，滚子轴线沿径向朝着该轴，该滚子布置在径向平行的坡道表面之间，该坡道表面有斜度或倾角，并分别布置在推杆齿轮和螺母部件上。

优选是，该滚子和坡道结构由弹簧偏压，既可以通过压缩弹簧，也可以通过线圈弹簧。

坡道表面的斜度可以简单地在其整个长度上保持恒定，但是为了利用马达特性曲线的功能，坡道表面在其整个长度上的斜度可以变化。尤其是，在坡道表面的开始阶段，斜度可以大于坡道表面的其余部分。

还需要在每次制动循环后，使滚子正确返回其在坡道之间的初始或开始位置。如果不这样，新的制动将不能很好地进行。

根据本发明，这可以通过下列装置来实现，该装置用于只在螺母的旋转方向上用于该盘式制动器的复位行程时才能将压缩弹簧的力传递给螺母。

实际上，可以这样实现，即压缩弹簧布置在卡钳和安装在凸缘轴上的端板之间，并伸入螺母内，轴向轴承布置在螺母和凸缘轴之间，单向联轴器布置在螺母和凸缘轴之间。

通过该设计，在制动过程中，螺母在轴承上的旋转不会受到单向联轴器的任何影响，而在复位行程中，螺母和凸缘轴之间的相对旋转由该单向联轴器阻挡。因此，在螺母开始旋转之前，将迫使滚子返回其初始位置。

作为一种变化形式，该不可旋转的部件可以是衬套，螺母布置在该衬套内。

附图的简要说明

下面将参考附图更详细地介绍本发明，附图中：

图1是本发明的盘式制动器的局部剖示意俯视图；

图2是穿过安装在本发明的盘式制动器中的推杆的剖视图；

图3是推杆的透视图；

图4是穿过一种变化形式的推杆的、缩小比例的剖视图；

图5是图4的变化形式的推杆的、缩小比例的透视图。

图6是对应于图2的、穿过另一变化形式的推杆的剖视图；

图7是穿过一种“倒置”的推杆结构并大致对应于图2的简化剖视图；以及

图8是穿过另一种“倒置”的推杆结构并大致对应于图6的简化剖视图。

实施例的说明

本发明的盘式制动器由首先参考的图1示意表示。盘式制动器卡钳1跨过制动盘2安装在车轴上。该车辆优选是重型道路车辆，例如公共车辆、卡车或拖车，不过本发明也可用于其它车辆。

电马达3安装在卡钳1上。它的驱动轴4可以通过马达3沿两个方向旋转，该驱动轴4与联轴器5相连，该联轴器5的类型是这样：当马达3没有供给电流时，该联轴器5使得其联轴器输出轴6沿制动器释放方向不能旋转或进行制动。该联轴器5可以是多个不同设计方案中的任一种：

a)电磁联轴器。当向联轴器中的电磁体供电时，轴6沿制动器释放方向锁定。

b)倒置的电磁联轴器。轴6通过一弹簧促动锁定机构而沿释放方向锁定，且当向联轴器中的电磁体供电时，轴6释放。

c)马达促动联轴器。轴6通过机械锁定机构(锁定弹簧类型或薄片类型)而沿释放方向锁定。该机构的功能是，马达3沿制动器释放方向的旋转使得该联轴器解锁，并使得轴6随马达的旋转而旋转。

d)马达促动的倒置的电磁联轴器。轴6通过机械锁定机构(锁定弹簧类型或薄片类型)而沿释放方向锁定。该机构的功能是，马达沿制动器释放方向的旋转使得该联轴器解锁，并使得轴6随马达的旋转而旋转。当向联轴器中的电磁体供电时，轴6也能沿制动器释放方向释放。

后两种类型中的任意一种联轴器5通常用于本发明的制动器中。当总制动器系统由于安全原因需要有两种独立的方式来取消制动力时，可以采用后一种所述类型的联轴器5。

b)和c)类型的联轴器可以补充有手动释放机构。

联轴器轴6再与齿轮箱7相连，以便从联轴器轴6向齿轮箱输出轴8减小转速。优选是，该齿轮机构是行星齿轮，但是也可以考虑其它机构。传动比可以根据特定需求进行选择。

齿轮箱轴8有齿轮9，该齿轮9与两推杆11中的每一个的推杆齿轮10进行齿轮啮合，该推杆11将在后面参考图2和3进一步介绍。三个齿轮9和10可以有相同的直径并以相同转速旋转。不过，根据情况，它们也可以有不同直径。在所示情况下，不同部件布置在一个公共平面内，但是同样可以使有联轴器5的马达3和齿轮箱7布置在与两推杆11的轴线所在平面不同的平面内，这样可以节约设计空间。

推杆11可以执行的普通功能是，将齿轮10的输入旋转运动转变成与第一盘式制动块12相连的部件的输出线性运动。尤其是，该推杆11可以是螺杆-螺母结构，例如所谓的滚珠丝杠等，但是在实际情况下，也可以选择下面将介绍的其它设计方案。

推杆11在制动盘2的一侧与第一盘式制动块12相连。在制动盘2的另一侧有与卡钳1相连的第二盘式制动块13，这就是所谓的浮动类型，即它能进行一定的、垂直于盘2的运动。

简单地说，当马达3沿其使用方向旋转时，第一盘式制动块12将贴靠在制动盘2上。当马达沿相反方向旋转时，盘式制动块12将从制动盘2上退回。

下面将参考图2和3介绍各推杆11的设计。

螺纹轴20在其伸出推杆11的端头处有一安装板21，用于安装第一盘式制动块12(图1)。(或者，安装板21可以是旋转地锁定在该轴20上的单独部件。)在安装板21和卡钳1之间有旋转锁定件(未示出)。这样，轴20以不可旋转的方式安装。螺母部件22包括相互成一体的螺母22A和细长管22B。螺母22A与轴20螺纹啮合，该轴20再基本由该管22B包围。螺母部件22在管22B处通过固定在卡钳1(图2)上的固定环23而被引导，而在螺母22A处也通过由锁定环1B保持在卡钳1上的环形滑动件1A而被引导。

推杆齿轮10可通过径向轴承24而在管22B上旋转，并可通过轴向轴承25而相对于固定环23旋转。

通过布置于在一端的环形垫片27和弹簧夹28与在另一端的轴承29之间的压缩弹簧26而向螺母部件22施加沿图2和3中向右的轴向偏压，该弹簧夹28在管22上的槽内，该轴承29与卡钳凸缘部分配合，该卡钳凸缘部分如图2所示向下延伸到固定在卡钳上的环23的右侧。

传力滚子30(优选是环绕管22B的外周等间距分布的三个滚子)布置成这样，它们的轴线沿径向朝着轴20，并在推杆齿轮10和螺母22A的彼此相对面上的径向表面(后面将介绍)之间。滚子30可旋转地保持在滚子保持架31(在图3中，为了清楚而省略)上，该滚子保持架31的宽度小于滚子30的直径，因此不会妨碍滚子的自由滚转。

如图3所示，推杆齿轮10和螺母22的所述径向表面10’和22’分别是平行的坡道表面，各坡道表面的倾角或斜度相对于与轴20的轴线垂直的平面来说较小。这些坡道表面10’、22’有端表面10″、22″，滚子30贴靠在该端表面上(在压缩弹簧26的偏压下)并处于静止位置，如图3所示。

上面参考图1所述的盘式制动器在用于制动时的功能，尤其是它的在上面参考图2和3所述的推杆11的功能如下，起始状态为：如图1所示，盘式制动块12在离制动盘2一定距离处，且如图3所示，滚子30处于所述静止位置。电马达3沿其用于制动的方向旋转，该旋转通过联轴器5、齿轮箱7和齿轮9传递给各推杆11。

旋转被施加给推杆齿轮10。当制动块12没有触及制动盘2时，在推杆轴20上没有较大的反力。滚子30保持在抵靠着坡道的静止位置，如图3所示，推杆齿轮10的旋转通过滚子30传递给螺母部件22，从而使得轴20沿轴向向前运动，直到盘式制动块12和制动盘2之间建立接触，并形成反力。

这时，当推杆齿轮10继续旋转时，滚子30将开始沿其相应坡道表面10’、22’开始滚转，这样，螺母部件22受到较大的力而沿轴向向前，从而使轴20也向前，以便实现制动用途。

相反，在这之后当马达3沿相反方向旋转以便进行复位行程时，滚子30将首先沿其相应的坡道表面10’、22’滚下，以便重新回到如图3所示位置。在该运动过程中，轴20将返回，这样，反力将减小。当继续旋转时，弹簧26的偏压将使得推杆齿轮10的旋转通过滚子30传递给螺母部件22，该螺母部件22再将轴20拉回。还可以提供这样一种装置：当盘式制动块12和制动盘2之间建立合适的距离或余隙时该装置可保证使该返回旋转结束。例如，可以用所测量的旋转转数来控制该距离或余隙。还有，当建立新的余隙时，可以补偿制动块12和13的磨损。轴20的螺纹长度必须能适应制动块12和13的完全磨损。

坡道表面10’、22’的倾角或斜度可以如图3所示均匀分布在该表面的整个长度上，但是同样可以在该长度上有变化的斜度。例如，可以在该坡道表面的开始阶段有较大的斜度，然后使该斜度减小，以便更好地利用马达3的特性曲线。

根据图2和3的推杆11的一种变化形式如图4和5所示，只介绍变化之处。另外，推杆11没有变化。为了清楚，在图4和5中只采用了理解该变化所需的参考标号。

在图2和3所示的类型中，弹簧结构26-29的主要目的是在滚子和坡道结构30、10’、22’上施加偏压，以便获得上述功能。

在根据图4和5的变化形式中提供了类似的弹簧结构，但是它的压缩弹簧126提供相对较小的力，只用于将推杆11的不同部件保持在一起。

滚子和坡道结构所需的偏压由线圈弹簧132提供，该线圈弹簧由稍微变化的滚子支承架131支承。该线圈弹簧132的各端安装到推杆齿轮10和螺母22A上，如图5所示。

该变化的推杆11的功能与上述相同。

在图6中以剖面形式表示了另一变化形式的推杆11。该图6对应于图2，且尽可能在这两个图中采用相同的参考标号，即使所指的部件并不相同或不可替换。

因此，可以在图6中发现下面的部件：具有滑动件1A和锁定环1B的盘式制动器卡钳1、齿轮10、轴20、安装板21、具有螺母22A和管22B的螺母部件22、固定环23、径向轴承24、轴向轴承25、压缩弹簧26、环形垫片27、滚子30和滚子支承架31。

在图2所示形式中的轴承29在图6所示形式中移动到新位置，如下面将介绍的那样。轴承29的位置由第二环形垫片27取代，该第二环形垫片27在这里称为摩擦环，其理由将在下面介绍。

这样，压缩弹簧26布置在两个摩擦环27之间，图6中左侧的摩擦环由卡钳1支承，右侧的摩擦环与端板61啮合。该端板61通过螺钉63安装在凸缘轴62上，因此，该螺钉将防止两部件61和62之间产生轴向相对运动和旋转相对运动。也可以采用其它能获得同样效果的装置，例如花键和锁定装置。螺母22在该区域有一螺母轮毂22C，且在轴62的凸缘和螺母轮毂22C之间有一轴向轴承64(对应于图2所示形式中的轴承29)。通过所示设计，压缩弹簧26的力在图中右侧施加在螺母22上，与图2所示形式相同。任意已知类型的单向联轴器65布置在螺母轮毂22C和凸缘轴62之间。

在制动过程中，通过在轴承64(对应于图2中的轴承29)上旋转的螺母22，图6的推杆的功能与图2的推杆相同。沿该旋转方向，单向联轴器允许自由旋转。

在复位行程中，凸缘轴62相对于螺母22的旋转由单向联轴器65阻挡，这意味着当螺母22沿返回方向旋转时，摩擦环27中的一个必须产生滑动。

这又意味着当齿轮10沿返回方向旋转时，在螺母22开始旋转之前，将迫使滚子30返回其在坡道端表面10″和22″处的所需位置(图3)。在每次制动过程之后，滚子30将位于适当位置，准备进行新的操作。

作为根据图6的结构的一种可选形式，可以有弹簧26、环绕螺母管22B的衬套以及由该螺母管上的弹簧圈或凸缘支承的轴向轴承所构成的轴向结构，单向联轴器布置在该螺母管和衬套之间。

在这两种情况下，所速结构的结果是，返回运动通过弹簧26而传递，且同一弹簧26使坡道10’、22’与滚子30配合，并产生返回运动，这样，滚子30处于正确位置，以便进行下一次操作程序。

在前面所介绍的推杆结构中，总的原理是，螺母部件在中心轴上旋转，该中心轴与用于盘式制动块的安装板连接，因此不可旋转。在图7和8中所示的设计方案中，该原理“倒置”，即有不可旋转的衬套，该衬套与安装板连接或与该安装板成一体，并与螺母部件相对应，而螺母部件可在该衬套内旋转。

在图7和8中，与前面结构中的类似部件相对应的部件分别以加有前缀7和8的相应参考标号表示。

在图7中，表示了大致与图2中的装置相对应的“倒置”装置，它有不可旋转的衬套部件720，该衬套部件720与用于盘式制动块的安装板721成一体或相连。衬套部件720有内螺纹，螺母部件722与该内螺纹螺纹啮合。

推杆齿轮部件710可旋转地支承于卡钳部分701中，该卡钳部分701覆盖轴向轴承725。齿轮部件710由制动器的驱动部件进行旋转驱动，如前面所述。齿轮部件710有柱形延伸部分710’，螺母部件722可运动地布置在该柱形延伸部分710’上。

在滚子支承架731中的传力滚子730布置在齿轮部件710和螺母部件722上的坡道表面之间。用于将螺母部件722偏压在滚子730上的压缩弹簧726通过轴向轴承729由该延伸部分710’支承。

作为一种变化形式，齿轮部件可以通过在延伸部分710’的轴向右端处的齿轮来驱动。

该简化装置的功能基本与图2所示装置的功能相同。

在图8中，表示了一种“倒置”的装置，该装置基本与图6的装置对应，也可以发现如下部件：不可旋转的衬套部件820、安装板821、螺母部件822、推杆齿轮部件810、卡钳部分801、轴向轴承825、传力滚子830、滚子支承架831、压缩弹簧826以及轴向轴承829。

这时，柱形延伸部分801’是卡钳部分801的固定延伸部分，螺母部件822、压缩弹簧826和轴向轴承829布置在该柱形延伸部分801’上。而且，推杆齿轮部件810布置在该延伸部分801’上。单向联轴器832也布置在该延伸部分801’上，并在压缩弹簧826和轴向轴承829之间。

该简化装置的功能基本与图6所示装置的功能相同。

本文中通过盘式制动器与一个制动盘一起使用来表示和介绍该盘式制动器，但是应当知道，当在结构中有超过一个制动盘时，例如有两个制动盘时也可以使用该盘式制动器。

Claims (13)

1.一种盘式制动器，用于重型道路车辆，有一个卡钳(1)，该卡钳(1)布置在安装于车辆轮轴上的至少一个制动盘(2)附近，其特征在于：推杆(11)用于将驱动装置(3)的旋转输入运动转变成线性输出运动，以便传递给盘式制动块(12)，从而将与所述至少一个制动盘(2)进行制动配合，该推杆有：

一个不可旋转的部件(20；720；820)；

一个可旋转的螺母部件(22；722；822)，该螺母部件与该不可旋转的部件螺纹啮合；

一推杆齿轮(10；710；810)，用于接受所输入的旋转运动；以及

可操作地插在螺母部件(22；722；822)和推杆齿轮(10；710；810)之间的偏压滚子和坡道结构(30、10′、22′；730；830)，该偏压滚子和坡道结构用于在不可旋转的部件处于低反力情况时使螺母部件在该不可旋转的部件上旋转，而在不可旋转的部件处于高反力情况时使螺母部件与该不可旋转的部件一起沿轴向平移。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于：该不可旋转的部件是轴(20)，螺母部件(22)布置在该轴上。

3.根据权利要求2所述的盘式制动器，其特征在于：

该推杆齿轮(10)可旋转地布置在螺母部件(22)上，以及

该滚子(30)的轴线沿径向朝着该轴(20)，该滚子(30)布置在径向平行的坡道表面(10′、22′)之间，该坡道表面有斜度或倾角，并分别布置在推杆齿轮(10)和螺母部件(22)上。

4.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于：该滚子和坡道结构(30、10′、22′)由弹簧偏压。

5.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于：该推杆齿轮(10)和螺母部件(22)通过压缩弹簧(26)而彼此相对偏压。

6.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于：该推杆齿轮(10)和螺母部件(22)通过线圈弹簧(132)而可旋转地相互偏压。

7.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于：滚子(30)布置在滚子支承架(31)中。

8.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于：坡道表面(10′、22′)的倾角或斜度在其表面的整个长度上保持恒定。

9.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于：坡道表面(10′、22′)的倾角或斜度在其表面的长度上变化。

10.根据权利要求9所述的盘式制动器，其特征在于：在坡道表面(10′、22′)的开始阶段的斜度大于坡道表面的其余部分。

11.根据权利要求5所述的盘式制动器，其特征在于：装置(61-65)用于只沿螺母(22)的旋转方向用于该盘式制动器的复位行程时才将压缩弹簧(26)的力传递给螺母(22)。

12.根据权利要求11所述的盘式制动器，其特征在于：压缩弹簧(26)布置在卡钳(1)和安装在凸缘轴(62)上的端板(61)之间，并伸入螺母(22)内，轴向轴承(64)布置在螺母和凸缘轴之间，单向联轴器(65)布置在螺母和凸缘轴之间。

13.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于：该不可旋转的部件是衬套部件(720；820)，螺母部件(722；822)布置在该衬套部件内。

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