CN105452703A - 带有磨损指示器的制动衬片装置和用于制动衬片装置的磨损指示器 - Google Patents

Abstract

一种带有磨损指示器(18)的制动衬片装置(10)包括平面的衬片托架(12)，所述衬片托架(12)带有与基本上平面的保持表面(20)附接的制动衬片(22)，其中，所述磨损指示器具有支承部分(28)和指示器部分(24)，所述磨损指示器通过所述支承部分(28)支承在所述衬片托架上，所述指示器部分(24)延伸超出所述保持表面，使得所述指示器部分重叠所述制动衬片的材料厚度并且指示衬片磨损极限值，其中，所述指示器部分和所述支承部分借助过渡部分(26)彼此连接，其中，所述过渡部分具有过渡部分轴线(27)，所述过渡部分轴线相对于所述保持表面以锐角倾斜。

Description

带有磨损指示器的制动衬片装置和用于制动衬片装置的磨损指示器

本发明涉及带有磨损指示器的制动衬片装置，所述制动衬片装置包括平面的衬片托架，所述衬片托架带有与基本上平面的保持表面附接的制动衬片，其中，所述衬片指示器具有支承部分和指示器部分，所述衬片指示器通过所述支承部分支承在所述衬片托架上，所述指示器部分延伸超出所述保持表面，使得所述指示器部分重叠所述制动衬片的材料厚度并且指示衬片磨损极限值，其中，所述指示器部分和所述支承部分经由过渡部分彼此连接，其中，所述过渡部分具有过渡部分轴线。

这种制动衬片装置是现有技术中一般已知的并且特别用于机动车辆的制动***。为了在这些装置中得到制动动作，在制动衬片面向外的接触表面和待制动车辆部件(诸如，例如，与车轮共同旋转的制动盘)之间进行摩擦接触。制动衬片装置以本身已知的方式在外部力动作下从没有摩擦接触的静止位置移动到制动启动位置并且以变化的强度挤压待制动部件。

制动衬片开始具有初始材料厚度，制动衬片以该厚度相对于衬片托架的保持表面横向延伸。随着制动衬片装置的操作时间增加，在摩擦接触期间由于磨损现象，材料厚度逐渐减小。然而，在达到一定量的磨损之后，无法再确保制动衬片装置可靠地发挥作用。特别地，制动衬片的材料厚度减小的风险增加，以致于衬片托架直接接触待制动部件，由此相应部件会受损。

因此，一般最迟在达到最大衬片磨损极限值(即，制动衬片的材料厚度的最大可允许减小)时，必须更换制动衬片装置或者更新衬片托架上的制动衬片。这预先假定的是，可由机动车辆的驾驶员或维修技工来检测是否达到衬片磨损极限值或接近该极限值。

为了得到关于制动衬片磨损状态的反馈，在现有技术中使用在开始时描述的那种磨损指示器。文献WO2013/011490A1、US5,033,590、EP0596761A1、DE29514892U1、DE102011087140A1、DE4110867A1、US5,299,663A、US4,085,824A和JPS64-79435A公开了关于磨损指示器的典型示例。在这些文献之中，磨损指示器以基本上平面的指示器部分延伸超出相应衬片托架的保持表面的方式延伸，使得磨损指示器突出到制动衬片的横截面平面中或者与制动衬片的材料厚度重叠达衬片磨损极限值的量。这意味着，指示器部分初始提供关于制动衬片磨损状态的可视反馈，因为可通过检查来检测制动衬片的接触表面和指示器部分的重叠端之间的距离。维修技工因此可通过查看这个距离来检测达到衬片磨损极限值的可能性并且估计是否更换制动衬片装置或更新制动衬片。

然而，如果在制动***操作期间达到或超过衬片磨损极限值，则指示器部分接触待制动部件。由于所得的摩擦接触，产生例如车辆的驾驶员能察觉到的噪声，使得驾驶员意识到需要查看制动***。然而，这预先假定的是，磨损指示器被设计成在摩擦接触期间补偿横向力的高动作并且在较长的操作时间和较大量的制动过程内保持摩擦接触。如果例如指示器部分仅在少量制动过程之后停止或者以它可不再与待制动部件摩擦接触这样的方式塑性变形，则仅仅暂时实现的噪声效果可能可以足够地吸引驾驶员注意到已达到制动磨损极限值的事实。

因此，一般必须将磨损指示器设计成将在摩擦接触期间在磨损指示器中产生的应力保持低，使得作用力单纯被弹性补偿并且确保高疲劳强度。以下为了简化起见以术语磨损指示器的“强度”组合这些性质。

为了实现足够强度，通常，将一件式金属条弯曲多次，以产生开始提到的顺序的指示器部分、过渡部分和支承部分。指示器部分在这种情况下是基本上平面的形式并且以与保持表面成直角地从在此处重叠制动衬片的材料厚度的衬片托架的一侧延伸到衬片托架的背离制动衬片的那一侧。在此处，它通过过渡部分连接到同样的平面支承部分或合并到平面支承部分中。从过渡部分开始，支承部分通常起初平行于指示器部分延伸并且另外具有倾斜的紧固部分，以已知方式用紧固部分将磨损指示器紧固于保持托架。过渡部分因此连接起初平行延伸的支承部分和指示器部分，在这样做时，通常遍及大致180°的角度。过渡部分绕着以下被称为“过渡部分轴线”的轴线弯曲，过渡部分轴线基本上横向穿过过渡部分延伸，并且根据现有技术平行于保持表面。

这种解决方案在文献US6691835B1中也是已知的。在这种情况下，磨损指示器被形成为一件式金属弯曲部分，该金属弯曲部分借助支承部分附接到制动衬片托架的背离制动衬片的后侧。此外，提供了矩形臂形式的指示器部分，指示器部分延伸到制动衬片托架的前侧并且重叠制动衬片。为此目的，指示器部分相对于支承部分倾斜，该倾斜区域构成磨损指示器的过渡部分。过渡部分轴线因此在平行于保持表面或者在制动衬片托架的平面上延伸。另外，在这个解决方案中，指示器部分绕着其纵轴线螺旋扭曲。

当在磨损指示器和待制动部件之间产生摩擦接触时，特别地，过渡部分承受高负载。这个部分连接指示器部分和支承部分，该指示器部分形成磨损指示器自由端，该支承部分支承在衬片托架上或直接紧固于衬片托架。在指示器部分中的对应力作用下，指示器部分以相对于支承部分摆动的方式偏转，从而导致过渡部分中有高弯曲应力。因此，过渡部分对磨损指示器的强度来说特别是临界区域。然而，结果是，在从现有技术中得知的解决方案中强度是不足的并且没有确保从足够可靠地持续产生噪声的意义上磨损指示器发挥安全作用。

因此，本发明的目的是提供带有磨损指示器的制动衬片装置，该制动衬片装置在达到衬片磨损极限值之后相对于噪声产生具有更大的可靠性。

用开始描述的那种制动衬片装置实现这个目的，其中，规定：所述过渡部分轴线相对于所述保持表面以锐角倾斜。

关于以上讨论的现有技术，发明人已发现，通过将过渡部分轴线布置成平行于保持表面，即使过渡部分承受明显更高的负载，也没有实现过渡部分例如相对于指示器部分或支承部分的足够强度改进。替代地，在现有技术中，提到的所有部分都形成为相等宽度进而形成为相等的横截面面积，然而，不一定限制过渡部分的强度。

有别于从现有技术中得知的制动衬片装置，根据本发明因此提供了过渡部分轴线不再平行于衬片托架的保持表面延伸。确切地，发明人已发现，通过相对于保持表面以锐角倾斜过渡部分轴线，可实现过渡部分的横截面面积的增大，使得可更大程度地补偿这个部分中的增大的负载。换句话讲，根据本发明的过渡部分绕着倾斜于保持表面延伸的轴线弯曲，因此具有比根据现有技术的已知解决方案中更大的宽度。因此，在磨损指示器或材料厚度的大小和重量没有显著增大的情况下，可实现强度的显著改进，因为过渡部分的刚度增大，因此在该过渡部分中出现的应力减小。

在这种情况下，磨损指示器一般可与衬片托架形成为一件，被紧固于或一体形成在与衬片托架附接的其它部件上，或者如以下说明的形成为独立部件。

本发明的发展形式规定：所述过渡部分轴线性对于所述保持表面以40度至70度的角度倾斜。过渡部分轴线相对于保持表面倾斜达如此角度量已证实特别有利于增大磨损指示器的强度，因为过渡部分中出现的最大应力在这种情况下显著减小。

为了实现均匀的应力分布，本发明的发展形式规定：所述过渡部分是呈圆形的形式。这样确保了在过渡部分内出现的局部应力峰值的风险减小。就此而论，根据本发明还可规定：所述过渡部分形成为具有1mm至3.5mm的半径。已证实，此半径特别有利于减小应力峰值。

此外，根据本发明可规定：所述支承部分和所述指示器部分至少部分地彼此平行地延伸。由此，确保了磨损指示器有特别紧凑的设计。

在本发明的发展形式中，规定：所述过渡部分布置在所述衬片托架的背离所述制动衬片的那一侧。这样能够特别精确地设置指示器部分延伸超出保持表面达到的量并且大体将保持该量低。此外，磨损指示器的其它部分可相对自由地设计并另外形成得略大，因为它们大部分位于衬片托架的与制动衬片相反的那一侧并且因此也远离待制动的任何部件。另外或替代地，根据本发明可规定：所述支承部分完全布置在所述衬片托架的背离所述制动衬片的那一侧。这同样增加了设计自由度和可用于形成至少这个部分的空间。

此外，根据本发明可规定：所述过渡部分包围大于180°的角度。这是增大过渡部分的强度的特别有效的措施，因为过渡部分的刚度可由此显著提高。

为了增大强度，根据本发明还可规定：所述指示器部分基本上在一个平面上延伸并且所述过渡部分至少部分地延伸超出这个平面。换句话讲，这个发展形式规定：所述指示器部分相对于所述过渡部分的径向向外点向后移或者凹进。就此而论，根据本发明还可规定：所述过渡部分延伸超出所述指示器部分的所述平面达0.25mm至1.5mm的距离。已确定，该范围特别有利于实现高强度。

本发明的发展形式规定：所述磨损指示器形成为独立于所述衬片托架的部件。通过独立形成磨损指示器，能够进行特别是一件式金属弯曲部件形式的简单制造。这种磨损指示器是紧凑且易于操纵的部件，还可在需要时或取决于变量地附接于制动衬片装置或针对制动衬片装置进行翻新。

就此而论，还可规定：所述支承部分包括紧固部分，所述磨损指示器通过所述紧固部分紧固于所述衬片托架。通过提供单独的紧固部分，可确保当磨损指示器与待制动部件接触时传输的力可按限定方式被引入衬片托架。

就此而论，此外可规定：所述紧固部分包括接纳开口，所述接纳开口接纳所述衬片托架的塑性变形的安全销，其中，所述接纳开口形成为非圆形轮廓。通过形成此接纳开口，使磨损指示器能够尤其以防止旋转的方式紧固于衬片托架。大体实现了紧固效果，因为接纳开口开始被形成为相对于塑性未变形的不变紧固销过盈配合并且被推到紧固销上。随后，安全销发生塑性变形，由此其直径或横截面增大，使得它接触接纳开口。由此在磨损指示器和衬片托架之间产生销锁定或摩擦锁定。通过根据本发明形成具有非圆形轮廓的接纳开口，在这种情况下形成另外作用形式的锁定，以防止磨损指示器绕安全销旋转。就此而论，还可规定：所述接纳开口形成为D形轮廓。接纳开口的这种轮廓是用于形成对应形状锁定的特别安全可靠的措施。

本发明还涉及以上描述的那种独立形成的磨损指示器，其中，关于磨损指示器的全部上述特征可独立地设置或者相互以任何组合形式设置。

以下参照附图以举例方式描述本发明，其中：

图1示出根据本发明的制动衬片装置，所示出的视图示出衬片托架的背离制动衬片的那一侧并且该图还出于比较目的示出根据现有技术的磨损指示器；

图2示出贯穿图1的制动衬片装置的剖视图，剖视轴线延伸通过根据本发明的磨损指示器；

图3示出图1的制动衬片装置的另一视图；

图4用单个部件图示出图1至图3的衬片指示器的图示；以及

图5示出图4的磨损指示器的剖视图，剖视轴线延伸通过磨损指示器的过渡部分。

在图1中，示出根据本发明的制动衬片装置并且总体用10来指代该制动衬片装置。制动衬片装置10包括平面衬片托架12。平面衬片托架12以公知方式具有用于将制动衬片装置10布置在制动***中的引导突出部14，并且还具有用于将制动衬片固定于该衬片托架的紧固装置16，该紧固装置被接纳在孔中。在示出的情况下，制动衬片22布置在衬片托架12的背离纸张平面的那一侧。

在图1中的左下端示出根据现有技术的磨损指示器，在右下端示出根据本发明的磨损指示器18。根据现有技术的磨损指示器在这里仅仅是出于说明的目的。各个磨损指示器被形成为单独部件并且被紧固于衬片托架12，如以下更详细说明的。

在图2中，按照图1中的剖视轴线A-A用剖视图示出制动衬片装置10。可看到，衬片托架12在其在图1中不可见侧包括平面保持表面20，制动衬片22布置在平面保持表面20上。制动衬片22在其面向外的侧具有接触表面23，该接触表面平行于保持表面20的平面延伸。此外，可看到磨损指示器18被形成为一件式部件并且包括以呈圆形或倾斜方式相互合并的多个部分。更准确地，在示出的情况下，磨损指示器18被形成为一件式金属压印和弯曲部件并且具有基本上恒定的材料厚度。

磨损指示器18包括平面指示器部分24，平面指示器部分24延伸超出保持表面20并且重叠制动衬片22的材料厚度。指示器部分24借助呈圆形形式的过渡部分26连接到起初与指示器部分24平行延伸的同样的平面支承部分28。换句话讲，过渡部分26连接指示器部分24和支承部分26的直接毗邻过渡部分26平行延伸的平面。可明白，通过这样做，过渡部分26包围超过180°的角度γ，并且指示器部分24和支承部分26彼此分隔达距离t。此外，过渡部分26具有过渡部分轴线27，过渡部分26绕过渡部分轴线27弯曲并且过渡部分轴线27横向贯穿过渡部分26。

支承部分28还包括紧固部分30，紧固部分30与平行于指示器部分24延伸的支承部分28的毗邻部分成直角。紧固部分30包括接纳衬片托架10的安全销34的接纳开口32。安全销34以它完全填充接纳开口32这样的方式塑性变形，从而形成摩擦锁定。如从图1中可看到的，接纳开口32形成为D形轮廓，使得在安全销34和接纳开口32之间存在形状锁定。另外，此形状锁定固定磨损指示器18以防止绕安全销34的旋转。

在图1和图2中，示出处于无磨损初始状态的制动衬片装置。在这种状态下，制动衬片22具有预定材料厚度y，制动衬片22以该厚度横向于保持表面20的平面延伸。从图2中还可看到，指示器部分24突出超出保持表面20达预定长度x并且重叠材料厚度y达对应量的距离x。因此，相对于指示器部分24观看到，制动衬片22从保持表面20突出达距离z，距离z为距离y和x之差。距离z因而限定制动衬片22的材料厚度y的可允许减小或者因制动过程期间指示器部分24接触待制动部件(未示出)造成的磨损量。换句话讲，距离x对应于磨损指示器与待制动部件相互作用并从而产生警报噪声所对应的衬片磨损极限值，距离z对应于在达到衬片磨损极限值x之前可被去除的材料厚度的量。

在制动衬片装置10操作期间，材料厚度y因磨损而逐步减小，使得距离z同样地逐步减小。通过检查制动衬片装置10，可以可视地查看距离z，因此连续地估计磨损量如何接近地达到衬片磨损极限值x。因此，例如，在进行维修工作期间，可以早期检测是否需要更换制动衬片装置10或制动托架12上的制动衬片22。但最晚在达到衬片磨损极限值x时，在制动期间出现磨损指示器18和待制动部件(例如，制动盘)的接触并且由待制动部件将力引入磨损指示器18中，由此产生声学警报信号。

图3示出图1中的制动衬片装置10的其它视图。这里的观察轴线是指向制动衬片装置10的从图1的下方向上的方向。换句话讲，制动衬片装置10相对于图1中的视图与纸张平面成90°地倾斜。以类似的形式，在图3中的左端示出根据现有技术的磨损指示器，在右端示出根据本发明的磨损指示器18。可看到，磨损指示器18进而具有指示器部分24，指示器部分24从保持表面20突出并且借助弯曲过渡部分26合并入支承部分28中。

此外，可从图3中看到，过渡部分26或其过渡部分轴线27相对于保持表面20以锐角α倾斜。这样致使过渡部分的宽度b明显地超过指示器部分24的宽度b₁。

在图4中，用单个部件图示出根据以上讨论的图的磨损指示器18，观察轴线背离磨损指示器18的上方，即，正好与图3相反。可明白，通过过渡部分轴线27的上述倾斜成形，过渡部分26的宽度b也超过支承部分30的宽度b₂。因此，在示出的情况下，过渡部分26形成为比指示器部分24和支承部分28具有更大的宽度，因此具有更大的横截面面积。

如以上提到的，在图1和图3中还示出根据现有技术的磨损指示器。为了有助于理解，在对这个磨损指示器的描述中，使用与根据本发明的磨损指示器18相同的参考符号并且为这些参考符号设置后缀“s”。从图1至图3中可看到，根据现有技术的磨损指示器18s同样地具有所描述的顺序的指示器部分24s、过渡部分26s和包括紧固部分30s的支承部分28s。在图3中可看到，然而，过渡部分26s或其过渡部分轴线27s平行于保持表面20布置而没有相对于其倾斜。这带来的后果是，除紧固部分30s之外，磨损指示器18s的所有部分形成为具有相等的宽度b_s，因此具有相等的横截面面积。在各情况下，通过比较根据图3的磨损指示器18s和磨损指示器18，可明白，通过根据本发明形成倾斜的过渡部分轴线27，相对于现有技术中的惯例实现了过渡部分26的宽度b进而横截面面积的显著增大。

当达到衬片磨损极限值x时，指示器部分24接触待制动部件。结果，特别地，横向力作用于指示器部分24，这些力作用于制动衬片22的接触表面23的平面上或与保持表面20的平面平行的方向上。同样地，法向力在与保持表面20和接触表面23的平面垂直的方向上作用于指示器部分。在此期间，特别地，过渡部分26被重加载，因为指示器部分24相对于直接紧固于衬片托架12的支承部分28以摆动方式偏转并且过渡部分承受对应的弯曲负载。例如，指示器部分24因在图3的纸张平面中作用的横向力而相对于支承部分28旋转，从而使过渡部分26挠曲。指示器部分24还在与图3的纸张平面垂直的方向上相对于支承部分28偏转。在这种情况下，过渡部分26承受弯曲负载，从而增大或减小角度γ并进而增大或减小距离t，角度γ和距离t如结合图2描述的。

要理解，还可出现所描述的力作用和弯曲负载的混合形式或者磨损指示器18的其它区域可变形。例如，引入的力会影响紧固部分30偏离支承部分28的毗邻区域倾斜达到的角度量。然而，紧固部分本身的变形相对小，因为它直接接触衬片托架12。相比于此，过渡部分26在所描述的力引入的作用下承受特别大量的弯曲负载，因此对于磨损指示器18的强度而言是特别关键的区域，因为它承受对应高的应力。

通过根据本发明形成带有倾斜过渡部分轴线27的过渡部分26并因此增大这个部分的宽度b，实现了过渡部分26相比于根据现有技术的解决方案具有更大的横截面面积。这样增大了过渡部分26的刚度，使得在所描述的负载下出现的应力可相当大地减小。因此，过渡部分26的强度进而磨损指示器18的寿命可显著增加。

在图4和图5中，用单个部件图示出已经结合图1和图3描述的根据本发明的磨损指示器18。图5示出沿着图4中示出的剖视轴线A-A的剖视图。可同样看到，过渡部分26包围超过180°的角度γ并且支承部分28与指示器部分24分隔达距离t。此外，可看到，指示器部分24相对于过渡部分26的径向向外点C后移达距离P。换句话讲，过渡部分26在它的径向向外点C处从指示器部分24的平面突出达距离P。这也是用于增大过渡部分26的刚度的有效措施。

此外，在图5中，再次单独示出接纳开口32的上述D形轮廓。

Claims (15)

1.一种带有磨损指示器(18)的制动衬片装置(10)，所述制动衬片装置(10)包括平面的衬片托架(12)，所述衬片托架(12)带有与基本上平面的保持表面(20)附接的制动衬片(22)，其中，所述磨损指示器(18)具有支承部分(28)和指示器部分(24)，所述磨损指示器(18)通过所述支承部分(28)支承在所述衬片托架(12)上，所述指示器部分(24)延伸超出所述保持表面(20)，使得所述指示器部分(24)重叠所述制动衬片(22)的材料厚度并且指示衬片磨损极限值(x)，其中，所述指示器部分(24)和所述支承部分(28)经由过渡部分(26)彼此连接，其中，所述过渡部分(26)具有过渡部分轴线(30)，

其特征在于，所述过渡部分轴线(30)相对于所述保持表面(20)以锐角(α)倾斜。

2.根据权利要求1所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分轴线(30)相对于所述保持表面(20)以40°至70°的角度(α)倾斜。

3.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分(26)为呈圆形的形式。

4.根据权利要求3所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分(26)形成为具有1mm至3.5mm的半径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述支承部分(28)和所述指示器部分(24)至少部分地在彼此平行的平面中延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分(26)布置在所述衬片托架(12)的背离所述制动衬片(22)的那一侧。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述支承部分(28)完全布置在所述衬片托架(12)的背离所述制动衬片(22)的那一侧。

8.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分(26)包围大于180°的角度(γ)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述指示器部分(24)基本上在一个平面中延伸并且所述过渡部分(26)至少部分地延伸超出这个平面。

10.根据权利要求9所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述过渡部分(26)延伸超出所述指示器部分(24)的所述平面达0.25mm至1.5mm的距离(P)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述磨损指示器(18)形成为独立于所述衬片托架(12)的部件。

12.根据权利要求10所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述支承部分(28)包括紧固部分(30)，所述磨损指示器(18)通过所述紧固部分(30)紧固于所述衬片托架(12)。

13.根据权利要求11所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述紧固部分(30)包括接纳开口(32)，所述接纳开口(32)接纳所述衬片托架(12)的塑性变形的安全销(34)，其中所述接纳开口(32)形成为非圆形轮廓。

14.根据权利要求12所述的制动衬片装置(10)，其特征在于，所述接纳开口(32)形成为D形轮廓。

15.一种用于根据权利要求1至14中任一项所述的制动衬片装置(10)的磨损指示器(18)。