CN102278398A - 盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

一种盘式制动器包括一个制动盘、一个滑动式制动钳、一个单一活塞、一个制动衬块支座，该制动衬块支座包括由该制动盘的通常的转动方向所确定的一个前导部分和一个尾随部分，该制动衬块支座包括多个安装特征用于将该制动衬块支座紧固到一台车辆的相关结构上，这些安装特征限定了制动器的一个安装侧和一个非安装侧，一个安装侧制动衬块包括安装侧摩擦材料而一个非安装侧制动衬块包括非安装侧摩擦材料，其中这种非安装侧摩擦材料的压力中心与该活塞是环圆周地对齐的并且该安装侧摩擦材料的压力中心相对于该活塞是朝向该支座前导部分偏置的。

Description

盘式制动器
技术领域
本发明涉及一种用于商用车辆的盘式制动器，具体涉及一种气动盘式制动器。
背景技术
盘式制动器是常见的既用于商用(重型)车辆又用于私用(轻型)车辆上。一些盘式制动器是液压操纵的，而其他的是空气操纵的。一些盘式制动器是由作用于制动器一侧上的活塞操纵的。由于车辆空间的局限性，通常将这类活塞安装在所讨论的车轮的内侧上，因为车辆的盘式制动器的内侧比外侧总体上具有更大的空间。
某些盘式制动衬块以一种楔形的方式发生磨损。因此外侧制动衬块以及内侧制动衬块的前导缘将比这些制动衬块的尾随缘磨损得更多。
已知通过将内侧衬块在其前导缘方向上偏置并且将外侧衬块在尾随缘方向上偏置来对抗这个切向楔形磨损问题。这类偏置的衬块可见于US3422935(Van House)。以这种方式来移动这些衬块对抗了转动力并且在制动盘上更均等地平衡了这些衬块。一种类似的安排可见于US4533025(Carré)。US3422935没有区分内侧衬块上与外侧衬块上的磨损，而是仅提及这两种衬块的楔形的摩擦衬片磨损。这份文件坚持的观点是以这种方式将两种衬块偏置将导致围绕施加制动力的点的相等并且相反的力偶。US533025还提及每个制动衬块的楔形磨损的校正。
内侧衬块在前导方向上的偏置使在前导方向上移动了衬块的压力中心并且因此在前导方向上移动了制动盘的反作用力的压力中心。外侧衬块在尾随方向上的偏置使得外侧制动衬块的压力中心在尾随方向上发生偏置，并且因此使制动盘对该外侧衬块的反作用力在尾随方向上发生偏置。因此这些衬块在制动盘上产生一个力偶。内侧和外侧制动衬块的偏置的压力中心还在制动钳桥中产生不相等的力。
US5022500示出了一种安排，其中安装侧制动衬块相对于活塞没有偏置但是非安装侧制动衬块是朝向尾随缘偏置的。
JP932870的图1示出了相对于活塞朝向前导缘偏置的一个安装侧制动衬块以及相对于活塞朝向前导缘偏置的一个非安装侧制动衬块。在这份引用文件的图3中，相对于活塞这个安装侧制动衬块是朝向一个前导缘偏置的而这个非安装侧制动衬块是朝向一个尾随缘偏置的。
US5386890的图1示出了相对于单一活塞朝向尾随缘偏置的安装侧制动衬块。
所有上述文件都涉及轻型车辆(如小汽车)上的液压制动器。与在商用车辆(如卡车和载重汽车)上所使用的那些制动器相比，这类制动器的一个优点是其尺寸和重量。例如在更换制动衬块时，操纵这些较小的、较轻的制动器与其商用对应物的情况相比执行同一种操作要容易得多。轻型车辆的制动钳可以被部分的拧开并且用手将其抬离制动盘以便允许更换制动衬块。因此，如果制动钳或支座的桥臂正常地妨碍了触及制动衬块是没有关系的。相比之下，商用车辆的制动衬块应该是可触及的而不需要取出或操纵所使用的重得多的支座(因为这些支座如此之重以至于然后不能由一个人手工操作)，并且因此它们采用了间隔开的多个制动钳桥臂，可以在这些制动钳桥臂之间取出或者更换衬块而不必干扰这些制动钳固定件。
因为商用车辆制动器必须经受远为更高的力，于是它们趋于更重。典型地说，一个商用车辆制动器可能包括以下特征中的一个或多个或全部：
a)一个固定的支座，该固定的支座反作用于来自安装侧衬块以及非安装侧衬块两者的切向(制动)力，
b)一个滑动式制动钳，该滑动式制动钳被设计为将力施加到安装侧制动衬块以及非安装侧制动衬块上，这样使得该制动盘被夹紧而因此被制动，
c)这种浮动制动钳在起作用，以便不将切向制动负载传递到车辆上(这种功能是由固定的支座来执行的)，
d)安装侧以及非安装侧的制动衬块，它们通过支座的多个间隔开的臂是可拆卸的，
e)安装侧以及非安装侧的制动衬块，它们通过制动夹钳的多个间隔开的臂是可拆卸的。
楔形衬块磨损还可以发生在重型车辆的制动器上，例如在商用车辆(如，卡车和载重汽车)的制动器上。
US2007/0256900示出了一个与活塞对齐的安装侧制动衬块以及一个朝向尾随缘偏置的非安装侧制动衬块。US7461725在此方面是类似的。
所要求的是一种减少商用盘式制动器的安装侧衬块(例如，在将运行制动器的活塞安装于制动盘的内侧上时为内侧衬块)的切向楔形磨损的装置，这种装置使得在制动钳或制动盘中(具体在间隔开的桥臂中)产生的不平衡的力最小化。这是特别重要的，因为在使用商用车辆盘式制动器时所涉及的夹紧力远高于较轻型车辆(如，小汽车和摩托车)的盘式制动器上所涉及的夹紧力。
发明内容
根据本发明，在此提供了一种气动盘式制动器，它包括一个制动盘、一个滑动式制动钳、一个单一活塞、一个制动衬块支座，该制动衬块支座包括由该制动盘的通常的转动方向所确定的一个前导部分和一个尾随部分，该制动衬块支座包括多个安装特征用于将该制动衬块支座紧固到一台车辆的相关结构上，这些安装特征限定了该制动器的一个安装侧和一个非安装侧，一个安装侧制动衬块包括安装侧摩擦材料而一个非安装侧制动衬块包括非安装侧摩擦材料，其中这种非安装侧摩擦材料与该活塞是环圆周地对齐的而该安装侧摩擦材料相对于该活塞是朝向该支座前导部分偏置的。
有利的是，该非安装侧和安装侧衬块相对于活塞的这种安排对抗了该安装侧衬块由于在施加力的这些点而引起的转动，并且因此还对抗了在其前导缘处的切向磨损。该非安装侧衬块的定位防止了发生不平衡的力。
在此还提供了一种制造第一和第二制动衬块支座的方法，该方法包括以下步骤：
创建一个支座模具；
由所述模具铸造第一和第二支座铸件；
对所述第一支座铸件进行机加工，这样使得一个第一制动衬块孔口相对于一个第二制动衬块孔口是偏置的以便形成一个第一支座；
对所述第二支座铸件进行机加工，这样使得一个第三制动衬块孔口相对于一个第四制动衬块孔口是偏置的以便形成一个第二支座；
其中，在该第一支座上的第一和第二制动衬块孔口的位置是在该第二支座上的第三和第四制动衬块孔口的位置的镜像。
有利的是，这种方法通过将相同的模具用于左侧和右侧支座(尽管在它们之间所要求的差异)而减少了制造成本。
这个支座可以被配置为一个固定的支座，这个固定的支座是可运行的以便将来自一个安装侧制动衬块和一个非安装侧制动衬块的扭力传递到其他车辆结构上。这个制动钳可以是一种滑动式制动钳。
附图说明
现在将参见附图仅通过举例来说明本发明，在附图中：
图1是根据本发明的一种盘式制动器组件的透视图；
图2是图1的支座的平面视图；
图3是图2的带有多个制动衬块及活塞的支座的平面视图；并且
图4是图3的实施方案带有一个制动盘的侧视图，取自箭头F1的方向，示出了安装侧衬块。
具体实施方式
重型车辆(如，商用载重汽车)具有一个通常(向前)的行进方向。在以下说明中，术语“前导(leading)”“尾随(trailing)”指的是在采取制动盘的通常的转动方向(即车辆向前而不是倒车移动的转动方向)的情况下该制动器的多个部分。与用于向前行进所用的时间相比，用于在倒车方向行进所用的时间量是极短的(并且是以比较低的速度)。
图1示出了一个盘式制动器组件10的一部分，该部分包括一个滑动式制动钳2，该滑动式制动钳安装在一个支座11上，该支座进而安装在车辆的一个悬架部件上(未示出)。制动钳2包括一个内侧4和一个外侧6。这两侧4、6由一个前桥臂7和一个后桥臂8来连接。这些桥臂7、8定位在制动钳2每一端上，从而留下一个基本上为制动衬块长度的孔口。
如图2和图3所示，支座11包括一个内侧12和一个外侧13，这两侧由一个前导支座桥臂38和一个尾随支座桥臂39联结。支座11的内侧12包括多个固定孔15，这些孔用于将该支座附接(或安装)于车辆(未示出)上。这些固定孔限定了该制动器的“安装”侧。在这种情况下，该安装侧是内侧。这个制动器的与安装侧相反的一侧被称作非安装侧(在这种情况下是外侧)。多个支座桥臂38、39被定位在支座11每一端处，并且延伸超过这些制动钳桥臂7、8并且在这些制动桥臂的下方。这些臂被间隔足够远以便能够将这些制动衬块从这些臂之间取出。支座11进一步包括一个内侧前导支点35和一个内侧尾随支点34、连同一个外侧前导支点37和一个外侧尾随支点36。内侧衬块14装配在这些内侧支点34、35之间而这些外侧衬块装配在这些外侧支点36、37之间。
内侧衬块14包括一个背板20以及摩擦材料22，并且具有一个前导缘14a和一个尾随缘14b。类似地，外侧衬块16包括一个背板24以及摩擦材料26，并且具有一个前导缘16a和一个尾随缘16b。在本实施方案中，内侧背板20厚于外侧背板24。
图4示出了一个制动盘40，该制动盘定位于在这两个制动衬块14、16之间所限定的孔口18(见图3)中。在运行中，由一个气动活塞28(见图3)施加一个制动力，从而将内侧衬块14向外侧移动直到它与制动盘40发生接触。活塞28继续施加一个制动力，从而导致反作用力使制动钳2在内侧沿多个销钉(未示出)滑动直到外侧制动衬块16接触到制动盘40。
当车辆正向前移动时，这个制动盘在图1、图2、图3和图4的箭头X所指明的方向上运转，从而限定了该支座的一个前导部分30和一个尾随部分32。这个活塞的中心线A与外侧衬块16的中心线C对齐。内侧衬块14的中心线B在该支座的前导部分30的方向上相对于中心线A是偏置的。为了产生这种偏置，这些内侧支点34、35对应地相对于这些外侧支点36、37被偏置5mm。
来自活塞F1的力作用于内侧背板20上以便应用这些制动器。注意，力F1是在一个相对小的区域(活塞区域)上被施加到背板20上。这随着该内侧制动衬块抵靠在制动盘40上而产生一个摩擦力F3。摩擦力F3受到由支点34产生的力F2的反作用。从图3和图4可见，将内侧衬块的中心线B相对于活塞的中心线A朝向前导缘移动将在逆时针方向上(当观察图3时)在一定程度上对抗内侧衬块的转动、并且将因此减少这个前导缘处的切向楔形磨损。
在图2中可见，为了容纳该内侧衬块的偏置，在该支座的内侧上的这些支点34、35已经相对于在该支座的外侧上的这些支点36、37朝向支座11的前导部分30移动了一段距离Y。在本实施方案中，这个距离Y是5mm。在本发明的其他实施方案中，这个距离可以在3mm与15mm之间改变，可替代的是在3mm与10mm之间改变。最佳的偏置距离很大程度上取决于盘式制动衬块的尺寸。
当内侧制动衬块接合了制动盘时，所以制动钳向内侧移动并随其拉动制动钳外侧6，这进而导致该外侧制动衬块向内移动并且最终接合并制动该制动盘的外侧。显著地，制动钳外侧6在外侧背板24的基本整个区域上与外侧衬块16接合。因为外侧衬块16在外侧背板24的基本整个区域上正被推到制动盘上，于是该外侧衬块的由倾斜所引起的楔形磨损的趋势被明显地减小。显著地，因为该外侧制动衬块背板反作用于支点36上并且因为该外侧背板薄于内侧背板，所以在由支点36产生的反作用力与由该制动盘的外侧产生的反作用力之间的距离小于内侧上F2与F3之间的距离。这样，因为该外侧制动衬块背板薄于内侧制动衬块背板，于是该外侧制动衬块的由反作用力所引起的倾斜的趋势小于在内侧上的趋势。因此，该内侧制动衬块背板与该外侧制动衬块背板之间的厚度之差有助于减小在外侧制动衬块上的楔形磨损。
由于这些制动钳桥臂7、8和这些支架桥臂38、39的这种定位，可以容易地将这些制动衬块14、16从支座11中取出而不需要拆卸支座。如图1所示，提供了一个搭接板9以便防止这些制动衬块14、16在使用时脱落。
图1至图4示出了一种用于车辆的右手侧的盘式制动器安排。
当车辆装配有右手侧和左手侧制动器二者时，右手侧制动器可以如图1至图4中所示。然而，左手侧制动器将要求支座11的这些衬块支点的镜像版本。然而，没有必要为装配在车辆的左手侧上的制动钳2提供一个镜像版本。
有利的是，适合于装配到车辆的右手侧和左手侧上的这些支座可以如下经济地生产：
首先生产一个模具，然后由该模具铸造两个完全相同的支座铸件。将第一支座铸件机加工以便提供一个右手侧支座并且将第二支座铸件机加工以便提供一个左手侧支座。
该右手侧支座铸件将具有这些适当机加工的衬块支点以便提供一个右手侧支座，而该左手侧支座铸件将具有这些不同方式机加工的衬块支点，由此提供一个左手侧支座。在该右手侧支座上的这些衬块支点的位置将位于考虑左手侧支座时的一个镜像位置处。特别注意的是，没有必要使右手侧和左手侧支座成为彼此的镜像，全部所要求的就是在该右手侧支座上的这些衬块支点的位置是在该左手侧支座上的这些衬块支点的位置的镜像。
因此，除了这些衬块支点的镜像定位之外，右手侧和左手侧支座可以是完全相同的。这样，这就有可能在车辆的右手和左手两侧上使用完全相同的制动钳(不必在右手侧和左手侧上使用制动钳的镜像(或反手)的版本)。

Claims (12)

1.一种气动盘式制动器，包括一个制动盘、一个滑动式制动钳、一个单一活塞、一个制动衬块支座，该制动衬块支座包括由该制动盘的通常的转动方向所确定的一个前导部分和一个尾随部分，该制动衬块支座包括多个安装特征用于将该制动衬块支座紧固到一台车辆的相关结构上，这些安装特征限定了该制动器的一个安装侧和一个非安装侧，一个安装侧制动衬块包括安装侧摩擦材料而一个非安装侧制动衬块包括非安装侧摩擦材料，其中该非安装侧摩擦材料与该活塞是环圆周地对齐的而该安装侧摩擦材料相对于该活塞是朝向该支座前导部分偏置的。
2.根据权利要求1所述的气动盘式制动器，其中，该安装侧制动衬块进一步包括一个安装侧背板，该安装侧背板相对于该活塞是朝向该支座前导部分偏置的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的气动盘式制动器，其中，该非安装侧制动衬块进一步包括与该活塞环圆周地对齐的一个非安装侧背板。
4.根据从属于权利要求2时的权利要求3所述的气动盘式制动器，其中该支座包括：多个安装侧支点，这些安装侧支点被配置为接收该安装侧背板；以及多个非安装侧支点，这些非安装侧支点被配置为接收该非安装侧背板；并且其中这些安装侧支点相对于这些非安装侧支点是朝向该支座前导部分偏置的。
5.根据从属于权利要求2时的权利要求3、或者根据权利要求4所述的气动盘式制动器，其中，该安装侧背板厚于该非安装侧背板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气动盘式制动器，其中，该安装侧摩擦材料被偏置了在3mm与15mm之间的一个距离。
7.根据权利要求6所述的气动盘式制动器，其中，该安装侧摩擦材料被偏置了在3mm与10mm之间的一个距离。
8.根据以上权利要求中的任一项所述的气动盘式制动器，其中，该支座包括多个间隔开的支座桥臂，这些支座桥臂被配置为允许将该安装侧制动衬块以及该非安装侧制动衬块***该支座中和从该支座中取出。
9.根据权利要求8所述的气动盘式制动器，其中，该制动钳包括多个间隔开的制动钳桥臂，这些制动钳桥臂被配置为允许将该安装侧制动衬块以及该非安装侧制动衬块***该支座中和从该支座中取出。
10.一种车辆，包括安装在该车辆的一个第一侧上的根据权利要求1至9中的任一项所述的一个第一气动盘式制动器以及与该第一气动盘式制动器相对地安装在该车辆的一个第二侧上的根据权利要求1至9中的任一项所述的一个第二气动盘式制动器，其中该第一气动盘式制动器的支座与该第二气动盘式制动器的支座是彼此的镜像。
11.如权利要求10所述的车辆，其中，该第一气动盘式制动器的滑动式制动钳与该第二气动盘式制动器的滑动式制动钳是完全相同的。
12.一种制造第一和第二制动衬块支座的方法，包括以下步骤：
创建一个支座模具；
由所述模具铸造第一和第二支座铸件；
对所述第一支座铸件进行机加工，这样使得一个第一制动衬块孔口相对于一个第二制动衬块孔口是偏置的以便形成一个第一支座；
对所述第二支座铸件进行机加工，这样使得一个第三制动衬块孔口相对于一个第四制动衬块孔口是偏置的以便形成一个第二支座；
其中在该第一支座上的第一和第二制动衬块孔口的位置是在该第二支座上的第三和第四制动衬块孔口的位置的一种镜像；并且
用于一个第三制动衬块的一个支点相对于用于一个第四制动衬块的一个孔口是偏置的。
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