CN107120367B - 制动钳单元 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆盘式制动器的制动钳单元，其具有至少两个彼此相对布置的制动衬片底座(40)，盘式制动器的制动盘(50)被引入所述制动衬片底座(40)之间。所述制动钳单元包括卡钳杆臂结构(110，210)，其被配置成在盘式制动器的致动期间将制动作用力传递给制动衬片底座(40)，卡钳杆臂结构(110，210)能够弹性扭转，从而，卡钳杆臂结构(110，210)的相对端(111，112)能绕它们的杆臂范围弹性扭转最大角度(α)。本申请还涉及具有所述制动钳单元的一种盘式制动器，以及具有所述盘式制动器的一种车辆。

Description

制动钳单元

技术领域

本发明涉及制动钳单元，具体而言，涉及用于补偿不带有悬架托架的制动钳单元中的轴向倾斜的单元。

背景技术

一种制动钳单元通过制动衬片底座将制动衬片保持在制动盘两侧，在制动操作的情况下，将制动力矩传递给车辆(例如，轨道车辆)框架或转向架。为了实现最优的制动作用，制动盘应该平行于制动衬片定位，从而使得制动衬片的全部表面区域在制动操作期间位于对方上。但是，由于转向架(框架)通常并没有刚性地连接到车轴上，而是以弹簧支撑方式固定至一定程度，因此，在悬挂压缩期间制动衬片和制动盘之间会出现相对扭转。这从而导致制动衬片不均匀地位于制动盘上。

为了保证即使在制动盘绕x轴(在纵向方向上)扭转的情况下表面压力均匀，例如使用旋转底座补偿相对扭转。例如，在现有技术中，通过与卡钳的可类似旋转的悬架(弹性悬架)组合的悬架托架或通过可在纵向方向上(例如，通过中心销)旋转的悬架，能补偿所述旋转运动。

美国专利第US 8,006,812 B2号公开了一种具有悬架托架的制动钳单元，图4中示出了该制动钳单元的一个实施例。该制动钳单元包括被弹性连接到车辆转向架上的制动导轨，以附随旋转运动。制动衬片45被紧固在制动衬片底座440上，制动衬片底座440通过由附图标记410、411、420、430指示的部件的装配连接到制动单元450上。制动单元450将制动衬片45固定在与制动盘(图4中未示出)间隔预定距离的位置处，在盘式制动器的致动期间通过制动衬片45上的底座施加制动力。

制动衬片底座440通过两个卡钳杆410、411和悬架托架结构420、430被固定。制动器的致动期间，卡钳杆410、411将卡钳压力传递给制动衬片45，悬架托架结构420、430被配置成使制动衬片45能相对于制动盘相对扭转。因此，即使在所述旋转运动的情况下，也能保证制动衬片45相对于制动盘平行定位。悬架托架包括底座430和可旋转部分420，在制动钳单元相对于盘式制动器倾斜的情况下，通过扭转制动衬片底座440，所述悬架托架能让制动衬片45平行定位(即，扭转被补偿)。此外，图4中的制动钳底座具有传递制动力的第一制动钳臂410和第二制动钳臂411。此外，对于所述传统制动钳单元，还具有另外的实施例，在这些实施例中，制动导轨刚性地连接到转向架上。

文献DE 295 15 260 U1公开了一种不具有悬架托架的紧凑制动钳单元的结构，如图5所示。在所述的制动钳单元中，制动衬片底座40上的制动衬片45通过两个卡钳杆臂310连接到制动单元350上。制动期间，制动单元350被致动而使得制动钳杆310通过杆作用将制动压力施加在制动衬片45和制动盘(图5中未示出)上。

通过旋转底座360补偿制动盘和制动钳单元之间的相对扭转，旋转底座360能让所示的制动钳单元绕平行于制动钳杆延伸的旋转轴线旋转。为此，例如，一中心销在纵向方向上被设置在底座360上，该中心销能通过底座360上的开口绕车辆纵向轴线旋转。不具有悬架托架的所述紧凑制动钳单元保证制动钳的运动***顺应轮组轴的每个运动(因此，顺应制动盘的每个运动)，而不会产生约束力，即，能够以完全运动的方式顺应轮组轴的每个运动(因此，顺应制动盘的每个运动)，而不会产生约束力。

因此，它们对转向架运动产生的影响小。此外，能够准确引导和密封接合件。

但是所示的传统制动钳单元由于以下原因而存在不足。使用在图5中的底座360上的销与图4中的弹性悬架和悬架托架都是附属结构元件，它们都要求安装空间，也容易出现故障和其他磨损。但是尤其在轨道车辆的现代电动转向架中，制动器的安装空间十分有限，制动器的整体高度降低因此能对现有转向架的设计带来好处。此外，所述的附属结构元件(销悬架和悬架托架)重量相当大，从而传统的制动钳单元十分沉重，将制动钳单元稳定地紧固到转向架上要求更高的复杂性。

制动钳单元和转向架之间通常存在的连接会产生另外的问题。所述连接例如包括用于服务蓄能器缸或弹簧力蓄能器缸的空气软管或鲍登线，能将横向力施加在制动钳单元上，该横向力引起从竖直位置扭转。制动钳单元然后在每次制动操作期间必须首先扭转回位。此外，存在下述风险：这些持续运动随着时间推移而可导致连接件松脱或因摩擦所致的损害(例如，对空气软管)，从而能引起有缺陷的制动操作。

因此，要求满足所述规范的替换的制动钳单元。

发明内容

可通过根据本发明的制动钳单元实现上述技术目的。本发明的其他方面涉及所述制动钳单元的有利的改进形式。

本发明涉及用于车辆盘式制动器的制动钳单元，其具有至少两个彼此相对布置的制动衬片底座，盘式制动器的制动盘可被引入所述制动衬片底座之间。制动钳单元包括卡钳杆臂结构，该卡钳杆臂结构被配置成在盘式制动器的致动期间将制动作用力传递给制动衬片底座，卡钳杆臂结构可弹性扭转，从而使得卡钳杆臂结构的相对端能绕它们的杆臂范围弹性地扭转最大角度。

术语“制动盘”应被理解为意指：连接到待被制动的车轮或轴上，从而使得车轮可通过制动制动盘而被制动的每个盘。制动盘也可以是待被制动的车轮的一部分。制动钳单元通常以如此方式被设置在车辆上，使得卡钳杆臂结构沿x轴(车辆纵轴线)延伸。但这绝不是必须的。术语“制动作用力”应该理解为：包括由两个相对地布置在制动盘上的制动衬片所施加，从而制动车辆的每个力。

根据典型实施例的制动钳单元由于其内部弹性能补偿相对于转向架或框架(例如，相对车辆纵轴线)的相对轴向运动，从而能实现上述技术目的。例如，由于卡钳杆是可扭转的软配置，因此可实现上述目的。因此，制动钳单元的壳体能以刚性方式附接到转向架上，使得由于空气软管和/或鲍登线所致的横向力不会对制动钳单元和/或制动衬片的位置产生影响。

例如，卡钳杆以如此方式被设计：使得在用于单侧悬挂压缩的惯常倾斜位置最多为1°的情况下，制动作用力不会过度地不均匀分布在上下卡钳杆臂孔之间。最大角度的其他可能值是：0.5°、2°、5°；本发明并不局限于特定值，这些值仅为实例。

在其他实施例中，卡钳杆臂结构包括用于固定制动衬片底座的第一突出部和第二突出部，第一突出部和第二突出部能相对于彼此弹性伸展，从而使所述弹性扭转能达到最大角度。也可以具有两个以上的突出部，即，第一和第二突出部可以是多个突出部的一部分。为了实现弹性效果，所述的(至少)两个突出部在每种情况下具有最小长度，以能通过伸展这两个突出部而扭转最大角度。

在其他典型实施例中，卡钳杆臂结构能绕旋转轴线旋转。所述突出部例如能通过卡钳杆臂结构上的凹陷或切口(例如其从旋转轴线延伸得尽量远)形成。但是，切口也可以是较短或较深的配置，从而，第一突出部和第二突出部比卡钳杆臂结构的相应杆臂更长或更短。第一突出部和第二突出部从而能从旋转轴线延伸至制动衬片底座，以形成卡钳杆臂结构的杆臂。

在其他典型实施例中，制动钳单元包括固定结构，其被配置成将制动钳单元固定地紧固到车辆转向架或框架上。在此，所述固定结构可相对于所有三个旋转轴固定制动钳单元，从而，卡钳杆臂结构不能相对于框架或转向架移动。具体而言，例如，卡钳杆臂结构和框架或转向架之间没有设置弹性连接。

在另外的典型实施例中，制动钳单元包括至少一个制动衬片底座，其被直接紧固到卡钳杆臂结构上。具体而言，在该典型实施例中，没有设置允许制动衬片底座相对于制动钳单元或相对于框架或转向架相对运动的悬架托架或类似配置。

在另外的典型实施例中，卡钳杆臂结构包括第一卡钳杆臂和第二卡钳杆臂，它们在每种情况下都具有用于固定相应的制动衬片底座的第一突出部和第二突出部。这两个制动衬片底座能定位在制动盘的相对侧上。此外，第一卡钳杆臂(和第二卡钳杆臂)的第一突出部和第二突出部能弹性伸展，以能让第一卡钳杆臂(和第二卡钳杆臂)弹性扭转最大角度。

在另外的典型实施例中，制动钳单元包括制动执行器，其被配置成将杆作用力施加在第一卡钳杆臂和第二卡钳杆臂上，从而在两个制动衬片底座之间产生制动作用力。本发明并不局限于一个制动执行器，还可具有多个制动执行器。

本发明还涉及具有上述制动钳单元的盘式制动器。此外，本发明还涉及具有所述盘式制动器的轨道车辆。

本发明的典型实施例具有下述优点。与传统悬架***相比，可省掉附属结构元件，如，销悬架、悬架托架等。因此能降低重量，同样能减小所要求的安装空间。根据本发明，所述附属结构元件的功能可由可扭转的弹性卡钳杆臂结构实现。卡钳杆臂结构可让制动钳单元补偿相对于典型车辆纵轴线的相对扭转，而不会出现相对大的阻力或不会让制动钳单元的载荷大。因此，还可以解决制动钳单元或紧固到其上的单元由于空气软管或鲍登线的运动而偏转的问题。

可通过使用下面的详细描述和不同典型实施例的附图，以改进的方式来理解本发明的典型实施例，但是它们不应该理解为限制特定实施例的公开内容，而是用于解释和理解。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个典型实施例的制动钳单元。

图2示出了卡钳杆臂结构的沿图1中的截面线A-A剖开的横截面图。

图3示出了根据本发明的另一典型实施例的制动钳单元。

图4示出了传统的制动钳单元。

图5示出了另一传统的制动钳单元。

具体实施方式

图1示出了用于车辆的盘式制动器50的制动钳单元的一个典型实施例。在选定的坐标系中，车辆纵轴沿x方向延伸，z方向表示竖直轴，y轴限定车辆横向方向。盘式制动器包括至少两个制动衬片底座40，它们相互相对，设置在盘式制动器的制动盘50的相对侧，在制动盘的致动期间将卡钳压力施加在制动盘50上(图1仅示出了一个制动衬片底座40)。此外，制动钳单元包括至少一个卡钳杆臂结构110，其被配置成在盘式制动器的致动期间将制动作用力传递给制动衬片底座40，从而传递给紧固到制动衬片底座40上的制动衬片。

此外，制动钳单元连接到制动单元或施加制动作用力的制动执行器150上。根据杠杆作用，制动执行器150因此能提供压缩力或张力(或压缩力和张力)。例如，为此，卡钳杆臂结构110能延伸到制动执行器150中或能绕旋转轴线可旋转地安装，从而，通过制动执行器150，在旋转轴线一侧产生压缩力，在另一侧产生张力。制动执行器150可具有多个施加压缩力和/或张力的致动器。卡钳杆臂结构110将所述压缩力和/或张力传递到制动衬片底座40上，以将制动作用力施加到制动衬片上。此外，制动钳单元通过紧固或固定结构160例如被固定(例如，非弹性地或非柔性地)连接到车辆转向架上。

根据本发明，卡钳杆臂结构110是可扭转的弹性配置，从而，卡钳杆臂结构110的相对端111、112绕杆臂范围(如，沿x轴的车辆纵向方向)能够弹性扭转最大角度。扭转之后，相对端111、112自动返回到其开始位置上，而卡钳杆臂结构110不会发生塑性变形。

图2示出了卡钳杆臂结构110的沿截面线A-A(参见图1)剖开的截面图，示出了弹性配置式卡钳杆臂结构110。在相对端111、112(参见图1)绕卡钳杆臂结构110沿之延伸的轴线相对扭转最大角度α(如虚线所示)的情况下，卡钳杆臂结构110自动返回到其开始位置上(使用实线所示)。该轴线例如可沿车辆纵轴线延伸，或者也可表示不同方向。由于这种弹性，因此，能补偿制动盘与制动衬片之间(例如，在车辆的悬挂压缩期间)的相对扭转，从而可确保它们的平行定位。

例如，由于卡钳杆臂结构110具有的特定材料能绕杆臂纵轴线(图1中的x轴)弹性扭转，而不发生塑性变形，因此，能实现上述特性。这种情况下，卡钳杆臂结构110可被整体配置成一个组件。但是，这种情况并不是必须的。

根据另一典型实施例，卡钳杆臂结构110可由多个部件组成。例如，被平行引导的多个杆臂能沿杆纵轴线延伸。这种情况下，可通过能弹性弯曲的杆臂实现这种弹性扭转。

在另外的典型实施例中，卡钳杆臂结构110包括多个能相对于彼此移动或弹性伸展的突出部，以可能实现图2所示的弹性扭转弯曲。

图3示出了这种类型的制动钳单元的一个典型实施例。所示的制动钳单元通过固定结构160例如被紧固到典型轨道车辆的转向架上。此外，制动钳单元包括相对布置的第一卡钳杆臂结构110和第二卡钳杆臂结构210。第一卡钳杆臂结构110被紧固到固定结构160上，使得第一卡钳杆臂结构110能绕第一旋转轴171旋转，第二卡钳杆臂结构210被紧固到固定结构160上，使得第二卡钳杆臂结构210能绕第二旋转轴线172旋转，所述的卡钳杆臂结构110、210在制动执行器150和制动衬片底座40之间延伸。

在所示的典型实施例中，第一卡钳杆臂结构110包括第一突出部113和第二突出部114，它们沿第一杆臂结构110朝第一端延伸，制动衬片底座40紧固到所述第一端上。第一突出部113和第二突出部114例如在切口115两侧平行延伸，切口115被配置在卡钳杆臂结构110中。第一突出部113和第二突出部114在每种情况下固定制动衬片底座40，制动衬片45附接到制动衬片底座40上。用于紧固制动执行器150的第一紧固元件151位于卡钳杆臂结构110上，(沿杆臂范围)与第一突出部113和第二突出部114相对定位。

第二卡钳杆臂结构210例如以与第一卡钳杆臂结构110相同的方式被构造，同样包括沿第二卡钳杆臂结构210的杆臂朝第二制动衬片底座40延伸的两个突出部(图3中看不到)，在相对端处具有第二紧固元件152，所述相对端同样连接到制动执行器150上。

制动执行器150例如被配置成将压缩力施加在第一紧固元件151和第二紧固元件152之间，由于所述压缩力的作用，使得第一卡钳杆臂结构110绕第一旋转轴线171执行旋转运动，第二卡钳杆臂结构210绕第二旋转轴线172执行旋转运动，从而，在相互相对布置的制动衬片45之间产生制动作用力。

可选地，设置有另一制动执行器180，其例如可施加张力，该张力同样可在制动衬片45之间产生制动作用力。所述的另一制动执行器180所施加的张力例如可使旋转轴171、172相互朝对方运动(或可使旋转轴171、172相互远离对方运动)。

制动执行器150、180通常不相互组合(即使原则上不排除这种情况)，从而，配置成“压动”制动缸150或“拖动”制动执行器180，但不同时出现这两种情况。

根据本发明，第一突出部113和第二突出部114被形成合适形状，使得它们能相对于彼此弹性伸展，能补偿制动衬片45相对于制动盘的相对扭转，所述制动盘被设置在制动衬片45之间，从而制动盘与制动衬片45在制动期间相互平行。例如，由于被配置在卡钳杆臂结构110上位于第一突出部113和第二突出部114之间的切口115被选择得相对大或深，因此，可实现上述效果。这意味着，第一突出部113和第二突出部114足够长，允许第一突出部113和/或第二突出部114的弹性弯曲(或变形)。所述弹性弯曲例如包括第一和第二突出部的伸展，这种伸展可使第一突出部113在y方向上移动，而第二突出部114在相反方向上移动。

此外，同样能选择第一突出部113和/或第二突出部114的截面结构，使得在绕x轴(即，沿卡钳杆臂结构110、210的杆臂)相对扭转的情况下可能发生弹性弯曲。应该以如此方式选择所述选定的横截面：即，使得第一突出部113和/或第二突出部114由于y方向上的作用力而可能准确地弹性弯曲，这种准确程度是扭转最大角度(参见图2)所要求的。

由于存在多种可能性，因此，本发明并不局限于卡钳杆臂结构110或特定材料的特定横截面尺寸。重要的是，选择的几何尺寸和/或选定的材料可提供限定的弹性的作用。在最简单的情况下，选择材料(柔性材料)沿弯曲方向的厚度的方式取决于作用在所述材料上的制动力。

但是，在所有的典型实施例中，重要的是，卡钳杆臂结构110能可靠地吸收制动器致动期间出现的制动力矩，制动力可靠地传递给制动衬片45。最大角度同时限定卡钳杆臂结构110所允许的可能的最大弯曲程度。

卡钳杆臂结构110的以这种方式被限定的弹性能补偿制动盘和制动衬片之间绕车辆纵轴线(例如，在悬挂压缩期间)进行的相对旋转运动，能保证制动盘和制动衬片在制动期间的平行定位。同时，由此可以在所有旋转方向上将制动钳单元固定地紧固到车辆转向架或框架上，而制动性能不会受到负面影响。因此，固定结构160可以是相对简单和紧凑的配置。制动衬片底座40同样能直接紧固到卡钳杆臂结构110上。因此不要求悬架托架或弹性连接器或旋转轴承。因为根据典型实施例，固定结构160阻止制动钳单元和转向架/框架之间的相对运动，因此，制动钳单元或能紧固到其上的单元不能由于空气软管或鲍登线的横向作用力而移动。

本发明的公开在说明书、权利要求书和附图中的特征对于以单独和任何合适的组合方式实施本发明来说是必须的。

参考数字标记表

40 制动衬片底座

45 制动衬片

50 制动盘

110，210 卡钳杆臂结构

111，112 卡钳杆臂结构的相对端

113，114 第一和第二突出部

150 制动执行器

151，152 紧固元件

160 固定结构

171，172 旋转轴

180 另一制动执行器

310 传统的卡钳杆臂

350 制动单元

360 传统的旋转底座

410，411 传统的卡钳杆

420，430 传统的悬架托架结构

450 制动单元

470 旋转轴

Claims (11)

1.用于车辆盘式制动器的制动钳单元，其具有彼此相对布置的至少两个制动衬片底座(40)，盘式制动器的制动盘(50)能够被引入所述制动衬片底座(40)之间，其特征在于，

卡钳杆臂结构被配置成在所述盘式制动器的致动期间将制动作用力传递给所述制动衬片底座(40)，所述卡钳杆臂结构能够弹性地扭转，从而使得所述卡钳杆臂结构的相对端(111，112)能绕它们的杆臂范围弹性扭转高达最大角度(α)。

2.根据权利要求1所述的制动钳单元，其特征在于，

所述最大角度为5°或2°或1°或0.5°。

3.根据权利要求2所述的制动钳单元，其特征在于，

所述卡钳杆臂结构具有用于固定所述制动衬片底座(40)的第一突出部(113)和第二突出部(114)，所述第一突出部(113)和第二突出部(114)能相对于彼此弹性伸展，从而能使所述弹性扭转高达所述最大角度。

4.根据权利要求3所述的制动钳单元，其特征在于，

所述卡钳杆臂结构能绕旋转轴(171)旋转，所述第一突出部(113)和第二突出部(114)从所述旋转轴(171)延伸至所述制动衬片底座(40)，以形成所述卡钳杆臂结构的杆臂。

5.根据权利要求3或4所述的制动钳单元，其特征在于，该制动钳单元包括固定结构(160)，该固定结构被配置成将所述制动钳单元固定地紧固到车辆转向架或框架上。

6.根据权利要求3或4所述的制动钳单元，其特征在于，制动衬片底座(40)被直接紧固到卡钳杆臂结构上。

7.根据权利要求3或4所述的制动钳单元，其特征在于，

所述卡钳杆臂结构包括第一卡钳杆臂(110)和第二卡钳杆臂(210)，所述第一卡钳杆臂(110)和第二卡钳杆臂(210)在每种情况下都具有用于固定相应制动衬片底座(40)的第一突出部(113)和第二突出部(114)，

所述至少两个制动衬片底座(40)能够定位在所述制动盘(50)的相对侧，

第一卡钳杆臂(110)和第二卡钳杆臂(210)的第一突出部和第二突出部在每种情况下都能弹性伸展，从而让第一卡钳杆臂(110)和第二卡钳杆臂(210)能够弹性扭转高达所述最大角度。

8.根据权利要求7所述的制动钳单元，其特征在于，该制动钳单元包括制动执行器(150，180)，该制动执行器被配置成对第一卡钳杆臂(110)和第二卡钳杆臂(210)施加杆作用力，从而在所述至少两个制动衬片底座(40)之间产生制动作用力。

9.一种盘式制动器，其具有根据上述权利要求之一所述的制动钳单元。

10.一种车辆，其中，该车辆具有根据权利要求9所述的盘式制动器。

11.根据权利要求10所述的车辆，其特征在于，该车辆为轨道车辆。