CN107035791A - 具有导向装置的颗粒捕集式刹车装置 - Google Patents

具有导向装置的颗粒捕集式刹车装置 Download PDF

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Abstract

一种无污染刹车装置，包括卡钳支架（1）、转盘（2）、由卡钳（9）夹紧的两个可移动片（5,5B），所述片包括能够释放由磨损产生的颗粒的摩擦材料，以及至少部分地设置在所述卡钳支架附近的吸引装置（3），所述吸引装置包括在每个片附近的由导向装置（4）界定的吸引区，并且在所述吸引区中产生负压，其特征在于，导向装置包括相对于片位于外部径向位置的至少一个部分。

Description

具有导向装置的颗粒捕集式刹车装置
技术领域
本发明涉及无污染刹车***，尤其是那些用于道路或铁路车辆的刹车***。本发明特别涉及能够通过吸引捕集由摩擦刹车排放的由磨损产生的颗粒和粉尘的刹车***。
已知这些颗粒在释放到周围环境中时对健康有害。用于机动车辆的电动机的发展增强了对处理由摩擦刹车***的磨损产生的颗粒和粉尘的需求。
背景技术
文献WO2014072234公开了一种基于尽可能接近片/盘界面的吸力原理的简单且完全自主的装置。
然而，捕集速率不是最佳的，因为其取决于气象条件，特别是取决于刹车片附近的相对风。
因此，需要改进解决方案以便以消除一些或全部上述缺点的方式捕集由刹车产生的颗粒和粉尘。
发明内容
为此，本发明提出一种无污染刹车装置，包括
- 卡钳支架，
- 围绕轴线X旋转的转盘，相对于所述轴线限定径向方向R，
- 两个可移动片，用于抵靠所述盘，以便在由卡钳提供的夹紧力下刹车，所述片包括摩擦材料，所述摩擦材料能够释放由磨损产生的颗粒，
- 以及至少部分地设置在所述卡钳支架附近并且附接到所述卡钳支架的吸引装置，
所述吸引装置包括在每个片附近的由导向装置界定的吸引区，在吸引区中产生负压，
其特征在于，所述导向装置包括相对于所述片位于外部径向位置的至少一个第一延伸部。
通过这些设置，能够增加不同气象条件下刹车装置附近的颗粒捕集率。
尤其是，人们会发现吸引区ZA相对于盘的正常旋转方向FW主要位于片前方，但是局部气象变化能导致颗粒不全部在切线方向释放，并且有利的，第一延伸部能够捕集趋于向外运动的颗粒。
在本发明的多种实施例中，可用到下列布置中的一种或多种：
- 所述导向装置包括相对于所述片位于内部径向位置的至少一个第二延伸部。
吸引区ZA因此得到优化，尤其是对趋于向内移动的颗粒；
- 所述吸引装置能完全设置在所述卡钳支架附近并且附接到所述卡钳支架，并且其中所述吸引装置还包括：
- 用于收集颗粒的至少一个罐，
- 从吸引区通向罐的管，
- 叶轮，其由驱动装置驱动并且构造成在所述罐中产生负压；由此提高机械集成化和自动化；
- 所述驱动装置可以是机械的，并且包括在所述盘上摩擦的辊；由此提供完全自动化。
- 所述驱动装置可以是电动的，并且包括由控制单元控制的电动机；由此在其控制中提供多功能化和灵活化。
- 所述导向装置具有最接近所述盘的边缘，所述边缘有利地距离所述盘表面的距离（H）在1和2mm之间。
- 根据一个实施例，所述导向装置能与所述卡钳支架一体模制；这简化了方案的结构并且能够降低成本——注意这不会妨碍进一步的加工；
- 这种情况下，所述管能部分地由所述卡钳支架中的通孔形成；进一步提供了方案的紧密性；
- 导向装置是由铸铝材料制成的独立部件；该材料能够经受那些位置可能出现的高温；
- 在一个实施例中，导向装置的自由边缘紧密地并且连续地配合抵靠所述片衬套的所述前端，并且至少部分地抵靠所述内部径向部分和外部径向部分，所述导向装置的自由边缘在离所述衬套的切线方向上在0.5mm和1.5mm之间的距离（K）处；因此在制造和捕集质量方面需要并具有足够的游隙来容纳统计离差。
附图说明
通过阅读作为非限制性实例给出的本发明的两个实施例的以下描述，本发明的其它特征，目的和优点将变得显而易见。 参考附图，还将更好地理解本发明，其中：
- 图1A是根据本发明的第一实施例的刹车装置的总体示图，
- 图1B是根据本发明的第二实施例的刹车装置的类似于图1A的总体示图，
- 图2是横截面图，
- 图3是示出了颗粒轨迹的说明示图，
- 图4A是根据第一实施例的刹车装置的分解图，
- 图4B是根据第二实施例的刹车装置的分解图，
- 图5示出了捕集区，
- 图6示出了片和导向装置之间的界面面积。
具体实施方式
在各图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。应当注意，附图不一定是按比例的，为了描述的清楚，一些尺寸被放大，特别是某些安全间隙或间隙。
图1A示出了根据本发明的第一实施例的刹车装置10，其涉及盘式刹车构造。这样的盘式刹车构造在汽车，多用途车辆，重型车辆和公共汽车中以及在铁路机车车辆和两轮车辆中非常普遍。在这种构造中，刹车作用施加到称为“盘”的转子，该转子与轮缘成一体但不同于轮缘。
由于车辆交通量的增加，尤其是在城市地区，刹车***排放的颗粒数量正在增加。医学研究证实这些颗粒通常对呼吸***和健康有害。因此，重要的是基本上减少这些颗粒释放到周围环境中，这是本发明的目的。
虽然正在努力在可能的情况下使用无摩擦刹车***，例如再生电刹车或涡流刹车，但结果是摩擦刹车***不能完全消除，因为它们在所有速度下都是有效的，它们允许将车辆保持在停止，并且它们为紧急刹车提供了充分和有效的解决方案。
在摩擦刹车中，刹车基于围绕车轮的轴线X旋转的转子2，两个片施加摩擦力，以便通过将动能转化为热量来减小其速度。围绕轴线X的旋转使得可以限定切向（或圆周）方向T和径向方向R（局部正交于轴线和切向方向T）。
还限定了对应于向前行进的正常旋转方向FW。应当注意，对于沿任一方向行进的铁路设备，下面描述的吸引装置能被复制以便处理与FW相反的方向。
如图1A至4B所示，并且与各种实施例相同，刹车装置10包括与待刹车的车轮（或待刹车的车轴的车轮）一体的厚度恒定的盘式的转子2，以及设计成抵靠所述转子以便通过刹车钳9的作用刹车所述转子的两个片5,5B（也称为“刹车片”）。
盘包括毂，垂直于轴线X标记为21的第一环形侧面和平行于第一环形面的第二环形面22；侧面的径向外边缘通过称为盘边缘23的边缘连接。
刹车钳9通过浮动安装件附接到卡钳托架1。这种沿着X例如在销95（也称为“引导销”）上浮动的安装是公知的，因此不再进一步描述。
卡钳支架1包括用于刚性地固定到悬架臂或轮毂架的U形夹11和跨在该盘上的U形连接器（有时也称为“桥”）：更准确地说是在前侧的第一桥12，在后侧的第二桥13，以及连接与U形夹相对的桥的连接弧19。
在公路车辆的情况下，U形夹11相对于盘2布置在车辆的内侧，并且连接弧19相对于盘2布置在车辆的外侧。U形夹11用于通过接纳紧固螺钉的孔17固定到悬架臂或轮毂架上。
片5安装成能够相对于卡钳支架1沿X移动，但是它们通过互补形状在圆周方向T和径向方向R上基本上固定，如下文将进一步详细描述的。
片5容纳在刹车钳9内并且围绕盘2，其衬套分别面向第一盘面21和第二盘面22。
如本身已知的，两个片5,5B可以通过活塞91朝向彼此推动，使得它们夹住转子2，产生平行于轮的轴向方向X定向的力PF。卡钳具有大致U形构造并且包括主体90和与活塞91相对布置的指状物92。
每个片5具有金属背衬50和压力施加本体51，压力施加本体51包括可能释放由于摩擦导致的磨损的颗粒8的摩擦材料。压力施加体也称为“衬套”51，并且摩擦材料有时被称为其品牌名称。摩擦面用52表示，并且当衬套51磨损时，该面逐渐更靠近背板50移动。
背板50在每个端部包括舌部56，每个舌部接纳在卡钳支架1的形状配合的壳体14中。这提供了沿切向T和径向R方向的固定，并且壳体允许舌部在轴向X运动。
根据本发明，刹车装置10包括吸引装置3，吸引装置3能够捕集由于刹车导致的磨损所产生的颗粒和灰尘8。
吸引装置3具有便于其集成到卡钳支架1的直接环境中的尺寸。
更具体地，吸引装置3包括：
- 具有导向装置4的吸引区ZA，其使得可以限定靠近片衬套的捕集区，
- 用于收集摩擦材料8的颗粒的收集罐38，
- 从吸引区ZA通向收集箱38的管31,32，即用于一侧的第一管31和用于另一侧的第二管32，可能具有通向罐的公共段，
- 叶轮36，由将在下面描述的驱动装置驱动，并且因此可以在罐中产生负压。
在罐中设置过滤器；过滤器允许空气通过，以便产生负压，而不允许颗粒8通过。
通过叶轮的旋转在罐38中产生负压。该负压也存在于管道中，在吸口47中以及在由导向装置4限定的捕集区ZA中。负压足以将颗粒从捕集区ZA吸入罐38。
换句话说，导向装置4与盘2和衬套51一起限定了被称为吸引区ZA的略微封闭的空间。
有利地，与现有技术的某些解决方案不同，不使用将导致颗粒分散的吹风。
根据一个有利的方面，导向装置包括相对于片位于外部径向位置的第一延伸部41。
导向装置还可以包括相对于片位于内部径向位置的第二延伸部42。
如图3所示，取决于在时间t占优势的气象，颗粒的喷射不一定发生在严格切向的喷射配置ET中。在相当频繁的情况下，观察到离心喷射EF，并且在其它更罕见的情况下甚至可观察到向心喷射EP。当然，在轨迹中可能存在显着的离差，同时离心和向心喷射。
可以看出，来自分别位于外部和内部径向位置的延伸部41,42的覆盖范围在图3中相当广泛，但不及图6中广泛。
在实践中，衬套具有形成以X为中心的圆弧的外边缘58，该外边缘具有前端59，并且发明人已经确定外部延伸部41必须至少延伸到所述前端59（见图6）。优选地，外部延伸部41覆盖外边缘58的形成圆弧的前端59。
如图2所示，导向装置4具有最靠近盘的边缘，该边缘位于距盘表面在1和2mm之间的距离H处。换句话说，H是导向装置4相对于盘表面的间隙。将注意到，在图2中，未示出卡钳支架1。
导向装置的自由边缘45的形状紧密且连续地贴靠片衬套的前端54，并且至少部分地抵靠内部径向部分和外部径向部分。在一个有利的实施例中，导向装置的自由边缘距离衬套的距离K在0.5mm和1.5mm之间。
导向装置的覆盖仅是严格必需的，对片和其他部件的冷却的影响是最小的。
将注意到，盘2也经受磨损并且释放也被吸引装置捕集的金属颗粒。
将注意到，直到这一点，对于不同的实施例的描述是相同的。
根据特别在图1A和4A所示的第一实施例，驱动装置基于文献WO2014072234中已经提到的机械解决方案。辊39搁置在转子的边缘23上，该辊通过摩擦驱动。弹簧加载安装允许调整施加的压力。可以提供增速/减速齿轮，以便获得盘的速度和对于期望负压令人满意的叶轮速度之间的比例常数。
在所示的示例中，导向装置4是由诸如铸铝的材料制成的单独部件。
根据图1B和4B所示的第二实施例，电动机35用作驱动叶轮的装置。该电动机由包括软件的控制单元（未示出）控制，该软件被配置成例如基于驾驶员对刹车踏板的刹车动作来启动电动机。
根据一个变型（未示出），在通过管道连接到每个刹车装置的集中单元中使用负压产生元件。
在所示的示例中，导向装置4是由诸如铸铝的材料制成的单独部件。
在所示的两个实施例中，导向装置4,4B相对于卡钳支架1被刚性地安装。由于卡钳支架相对于盘的位置是非常精确的，无论片的磨损程度如何，导向装置4,4B都恰当地维持相对于盘的位置；因此可以获得适当维持的尺寸H和尺寸K（见上文），而与片5的衬套51的剩余厚度无关。
在所示的两个实施例中，导向装置4,4B形成为由诸如铸铝的材料制成的单独部件。
根据一个变型（未示出），导向装置与卡钳支架1一体模制。在这种情况下，如图4B所示的情况，管可以部分地由卡钳支架中的通孔18形成。
注意，根据一个变型（未示出），卡钳可以固定地安装在卡钳支架上。

Claims (8)

1.一种无污染刹车装置，包括：
- 卡钳支架（1），
- 围绕轴线（X）旋转的转盘（2），相对于所述轴线限定径向方向（R），
- 两个可移动片（5,5B），用于抵靠所述盘，以便在由卡钳（9）提供的夹紧力（PF）下刹车，所述片包括摩擦材料，所述摩擦材料能够释放由磨损产生的颗粒（8），
- 以及至少部分地设置在所述卡钳支架附近的吸引装置（3），
所述吸引装置包括在每个片附近的由导向装置（4）界定的吸引区（ZA），在吸引区中产生负压，
其特征在于，所述导向装置包括相对于所述片位于外部径向位置的至少一个第一延伸部（41），并且所述导向装置（4）与所述卡钳支架（1）一体模制。
2.根据权利要求1所述的刹车装置，其特征在于，所述导向装置包括相对于所述片位于内部径向位置的至少一个第二延伸部（42）。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的刹车装置，其特征在于，所述吸引装置完全设置在所述卡钳支架附近并且附接到所述卡钳支架，并且其中所述吸引装置还包括：
- 用于收集颗粒的至少一个罐（38），
- 从吸引区通向罐的管（31,32），
- 叶轮（36），其由驱动装置驱动并且构造成在所述罐中产生负压。
4.如权利要求3所述的刹车装置，其特征在于，所述驱动装置是机械的，并且包括在所述盘上摩擦的辊（39）。
5.根据权利要求3所述的刹车装置，其特征在于，所述驱动装置是电动的，并且包括由控制单元控制的电动机（35）。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的刹车装置，其特征在于，所述导向装置具有最接近所述盘的边缘，所述边缘距离所述盘表面的距离（H）在1和2mm之间。
7.根据权利要求1所述的刹车装置，其特征在于，所述管部分地由所述卡钳支架中的通孔形成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的刹车装置，其特征在于，所述导向装置（45）的自由边缘紧密地并且连续地配合抵靠所述片衬套的所述前端（54），并且至少部分地抵靠所述内部径向部分和外部径向部分，所述导向装置的自由边缘在离所述衬套的切线方向上在0.5mm和1.5mm之间的距离（K）处。
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