CN1948778A - 基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器，涉及一种适用于中、重型商用车辆的制动器。本发明的结构是：从右向左，压力臂组件(10)、转轴组件(20)、回位弹簧(30)、推板(40)、内摩擦片(50)、制动盘(60)、外摩擦片(70)、支架(80)和卡钳体(90)依次排列。本发明利用矩形截面扭簧功能特性，在特定的环境下不但实现单向传递扭矩，还能有效实现过载保护；压力臂组件(10)设计合理，制动过程中增力比恒定，提供稳定制动力矩；双推杆运动同步性好；制动力矩显著增加，扩大气压盘式制动器应用范围；制动器磨损间隙自动调整；提供2万Nm以上制动力矩，满足13t额定载荷车桥使用需求。

Description

基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器

技术领域

本发明涉及一种适用于中、重型商用车辆的制动器，尤其涉及一种基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器；该制动器能显著降低制动噪声，提供较大的制动力矩，有效扩大盘式制动器的应用范围。

背景技术

气压盘式制动器作为盘式制动器的一种，始于上世纪90年代，能广泛应用于M1、M2类乘用车和N1类以上货车。气压盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、磨损间隙自动调整；特别是耐高温性能好，制动效果稳定，能显著减少制动距离，为车辆提供可靠的行车安全保障。同时，气压盘式制动器能降低制动噪声，有效解决城市公交制动引起噪声污染。作为鼓式制动器换代产品，欧洲拖车安装率已经超过50％，城市公交是作为标准配置安装。为了迎接2008年北京***和2010上海世博会，北京、上海公交全面改造，重要一环就是将制动器鼓式改盘式，减少制动噪声。国内目前唯一能够批量提供的气压盘式制动器为单推杆结构(见实用新型专利，专利号ZL 01 2 12585.7)，受制动力输出结构限制，能够提供的制动力矩有限，不能匹配11t以上车桥和13m以上公交车制动需求。

国内获得实用新型专利的双推杆气压盘式制动器尚处试验阶段，双推杆间隙补偿同步采用链条传动。受铁链张力影响，间隙补偿过程中，双推杆补偿位移存在差异，长时间差异累积，两推杆之间出现较大距离，造成摩擦片异常磨损，制动器寿命降低。

气压盘式制动器推广瓶颈有：

1、与同类型鼓式制动器比较，制动力矩偏小；

2、制动器摩擦片磨损间隙自动补偿机构工作不稳定，可靠性差；

3、已有的双推杆气压盘式制动器双推杆补偿同步性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有单推杆和双推杆气压盘式制动器存在的缺点和不足，提供一种基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器。

本发明的目的是这样实现的：

开发结构合理的制动器间隙自动调整机构；设计新的气压制动器增力机构，提高增力传递机构整体传递效率；保证制动器制动过程中制动力矩稳定，卡钳体滑动顺畅，磨损间隙自调机构稳定可靠，耐久性好。

具体地说，本发明包括常规通用件内摩擦片50、制动盘60、外摩擦片70、支架80和卡钳体90；还包括压力臂组件10、转轴组件20、回位弹簧30、推板40；从右向左，压力臂组件10、转轴组件20、回位弹簧30、推板40、内摩擦片50、制动盘60、外摩擦片70、支架80和卡钳体90依次排列，如图1；

所述的压力臂组件10包括压力臂11、支点圆柱12、小滚针副13、大滚针副14、拨叉15，如图2；

所述的转轴组件20包括调整套21、大扭簧22、转动圈23、小扭簧24、主动转轴25、基准座26、从动转轴27、螺杆28、齿轮29，如图3；

本发明上述各功能部件之间的连接关系是：

基准座26上的轴与卡钳90内孔配合，回位弹簧30处于基准座26轴内孔、卡钳90内孔之中，支撑基准座26；压力臂组件10通过大滚针副14与基准座26相配合，通过回位弹簧30紧压在卡钳90腔体内；支架80与卡钳90通过销杆构成浮钳式结构，内摩擦片50和外摩擦片70置于支架80安装面上；推板40与螺杆28连接在一起，贴合内摩擦片50。

本发明的工作原理是：

制动时，气室顶杆推动压力臂11球窝O₃；在气室顶杆推动作用下，压力臂11绕支点圆柱12的中心0₁旋转；压力臂11和支点圆柱12构成凸轮机构，压力臂11的旋转，除增力还会产生输出位移即制动位移；增力后的制动力和制动位移通过基准座26传递给主、从动转轴25、27，主、从动转轴25、27传递给螺杆28，螺杆28将制动位移和制动力传递给推板40；推板40推动内摩擦片50，内摩擦片50推动制动盘60，通过卡钳体90的滑动，外摩擦片70和内摩擦片50夹紧制动盘60，形成制动。

制动结束，气室顶杆松开，回位弹簧30推动基准座26，基准座26将回位弹簧30推力传递给由压力臂11和支点圆柱12形成的凸轮机构；凸轮机构受推力旋转，从而保证压力臂11回到制动初始位置。

当摩擦片和制动盘之间间隙值超过初始设定间隙值，制动时，压力臂11旋转，带动拨叉15旋转；拨叉15旋转，拨动调整套21旋转；调整套21带动大扭簧22、转动圈23旋转，转动圈23、小扭簧24和主动转轴25三者构成一单向离合器；压力臂11制动旋转时，转动圈23带动小扭簧24旋转，小扭簧24旋转抱住主动转轴25，带动主动转轴25一起旋转；主动转轴25和螺杆28采用螺纹配合，螺杆28与推板40之间有限位配合，螺杆28不能旋转；所以主动转轴25旋转，螺杆28被旋出，补偿摩擦片和制动盘之间的间隙值；从动转轴27和主动转轴25通过齿轮29传递旋转，保证两推杆伸出位移的一致，避免摩擦片偏磨。

制动结束，调整套21、大扭簧22和转动圈23随压力臂11一起回转，小扭簧24松开主动转轴25。压力臂11回位仅受回位弹簧40的影响，回位位移一定，这样摩擦片磨损间隙值得到补偿。

由此可见，本发明的总体采用浮钳式结构；气压盘式制动器采用双推杆进行制动；从而提供较大的制动力矩。尤其是：

1、压力臂设计形式保证制动过程中制动力比恒定；

2、与压力臂配合皆为滚针副，提高制动效率；

3、间隙自调机构采用二级扭簧构成单向离合器；

4、双推杆间隙调整同步采用齿轮传递来保证。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、利用矩形截面扭簧的旋转与功能特性，在特定的环境下不但实现单向传递扭矩，还能有效实现过载保护。新型的单向离合器，由调整套21、大扭簧22、转动圈23、小扭簧24和主动转轴25构成。

2、压力臂组件10设计合理，制动过程中增力比恒定，提供制动力矩稳定。设计压力臂组件10中压力臂11时，充分利用杠杆原理，输入力中心O₃、旋转中心O₂和输出力中心O₁处于同一直线上，保证增力比恒定，制动力矩稳定，避免左右轮制动跑偏；压力臂组件10采用上下皆为滚针副配合，提高传递效率，传递效率达95％以上。

3、双推杆运动同步性好。双推杆之间采用齿轮29连接，齿轮高效精确的传递保证双推杆运动同步性稳定可靠。

4、制动力矩显著增加，扩大气压盘式制动器应用范围。通过双推杆的应用和增力机构传递效率的提高，极大提高气压制动器的制动效率；

5、制动器磨损间隙自动调整。

6、提供2万Nm以上制动力矩，满足13t额定载荷车桥使用需求。

附图说明

图1—本发明总成结构图(剖视)；

图2—压力臂及其配合件结构图(剖视)；

图3—间隙自调机构和传力机构总成结构图(剖视)；

图4—压力臂结构图；

图5—支点圆柱结构图；

图6—调整套结构图；

图7—大扭簧结构图；

图8—转动圈结构图；

图9—小扭簧结构图；

图10—主动转轴结构图；

图11—基准座结构图；

图12—从动转轴结构图；

图13—螺杆结构图；

图14—齿轮结构图；

图15—推板结构图。

其中：

10—压力臂组件，

11—压力臂，    12—支点圆柱，13—小滚针副，

14—大滚针副，  15—拨叉；

20—转轴组件，

21—调整套，    22—大扭簧，    23—转动圈，

24—小扭簧，    25—主动转轴，  26—基准座，

27—从动转轴，  28—螺杆，      29—齿轮，

30—回位弹簧；

40—推板；

50—内摩擦片；

60—制动盘；

70—外摩擦片；

80—支架；

90—卡钳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

1、压力臂组件10

前述，压力臂组件10包括压力臂11、支点圆柱12、小滚针副13、大滚针副14、拨叉15，如图2；

压力臂11是一种增力杠杆，与支点圆柱12构成凸轮机构，如图4。

支点圆柱12是一种纵向切除一块的圆柱体，其功能是提供旋转支点，如图5。

小滚针副13是一种半圆形圆柱滚针副，其功能是减少旋转副之间的摩擦力，如图2。

大滚针副14是一种半圆形圆柱滚针副，其功能是减少旋转副之间的摩擦力，如图2。

拨叉15是一种滚针，其功能是拨动调整套21，如图2。

其连接关系是：

压力臂11与支点圆柱12之间通过小滚针副13连接，压力臂11与转轴组件20的基准座26之间通过大滚针副14连接，在压力臂11上设置有拨叉15。

2、转轴组件20

前述，转轴组件20包括调整套21、大扭簧22、转动圈23、小扭簧24、主动转轴25、基准座26、从动转轴27、螺杆28、齿轮29，如图3；

其连接关系是：

调整套21与转动圈23之间采用大扭簧22连接，转动圈23与主动转轴25之间采用小扭簧24连接；主、从动转轴25、27和转轴组件20的基准座26之间采用轴孔配合方式连接；螺杆28与主、从动转轴25、27采用螺纹配合。

调整套21是一个旋转件，其功能是传递扭矩，如图6。

大扭簧22是一矩形截面扭簧，其功能是传递扭矩，如图7。

转动圈23是一旋转件，其功能是传递扭矩，如图8。

小扭簧24是一矩形截面扭簧，其功能是传递扭矩，如图9。

主动转轴25是一台阶圆柱体，内孔与螺杆28通过螺纹配合，其功能是传递制动力，如图10。

基准座26是一个铸铁件，其功能是传递制动力和制动位移，如图11。

从动转轴27是一台阶圆柱体，内孔与螺杆28通过螺纹配合，其功能是传递制动力，如图12。

螺杆28是一种螺杆，其功能是推动推板40，传递制动力，如图13。

齿轮29是一种机械齿轮，其功能是传递旋转，如图14。

3、回位弹簧30

所述的回位弹簧30是一圆柱螺旋弹簧，其功能是提供转轴组件20的基准座26的回位力，如图1。

4、推板40

推板40是一种平板冲压件，其功能是增加螺杆28与内摩擦片50之间接触面积，如图15。

5、内摩擦片50、外摩擦片70

内、外摩擦片50、70是由摩擦材料和钢背组成的片状物，其功能是增加与制动盘60之间的摩擦力，属常规通用件，如图1。

6、制动盘60

制动盘60是一铸铁旋转件，其功能是提供制动力摩擦副之一，属常规通用件，如图1。

7、支架80

支架80是一种铸铁件，其功能是支承卡钳体90和放置内、外摩擦片50、70，属常规通用件，如图1。

8、卡钳体90

卡钳体90是一种铸铁结构件，其功能是承受制动反力，为其它功能件提供装配空间，属常规通用件，如图1。

Claims (5)

1、一种基于矩形扭簧单向离合器的浮钳式双推杆气压盘式制动器，包括常规通用件内摩擦片(50)、制动盘(60)、外摩擦片(70)、支架(80)和卡钳体(90)；

其特征在于：

还包括压力臂组件(10)、转轴组件(20)、回位弹簧(30)、推板(40)；

从右向左，压力臂组件(10)、转轴组件(20)、回位弹簧(30)、推板(40)、内摩擦片(50)、制动盘(60)、外摩擦片(70)、支架(80)和卡钳体(90)依次排列；

所述的压力臂组件(10)包括压力臂(11)、支点圆柱(12)、小滚针副(13)、大滚针副(14)、拨叉(15)；

所述的转轴组件(20)包括调整套(21)、大扭簧(22)、转动圈(23)、小扭簧(24)、主动转轴(25)、基准座(26)、从动转轴(27)、螺杆(28)、齿轮(29)；

基准座(26)上的轴与卡钳(90)内孔配合，回位弹簧(30)处于基准座(26)轴内孔、卡钳(90)内孔之中，支撑基准座(26)；压力臂组件(10)通过大滚针副(14)与基准座(26)相配合，通过回位弹簧(30)紧压在卡钳(90)腔体内；支架(80)与卡钳(90)通过销杆构成浮钳式结构，内摩擦片(50)和外摩擦片(70)置于支架(80)安装面上；推板(40)与螺杆(28)连接在一起，贴合内摩擦片(50)。

2、按权利要求1所述的浮钳式双推杆气压盘式制动器，其特征在于压力臂组件(10)是：

压力臂(11)与支点圆柱(12)之间通过小滚针副(13)连接，压力臂(11)与转轴组件(20)的基准座(26)之间通过大滚针副(14)连接，在压力臂(11)上设置有拨叉(15)；

所述的压力臂(11)是一种增力杠杆，与支点圆柱(12)构成凸轮机构；

所述的支点圆柱(12)是一种纵向切除一块的圆柱体；

所述的小滚针副(13)是一种半圆形圆柱滚针副；

所述的大滚针副(14)是一种半圆形圆柱滚针副；

所述的拨叉(15)是一种滚针。

3、按权利要求1所述的浮钳式双推杆气压盘式制动器，其特征在于转轴组件(20)是：

调整套(21)与转动圈(23)之间采用大扭簧(22)连接，转动圈(23)与主动转轴(25)之间采用小扭簧(24)连接；主、从动转轴(25、27)和转轴组件(20)的基准座(26)之间采用轴孔配合方式连接；螺杆(28)与主、从动转轴(25、27)采用螺纹配合；

所述的调整套(21)是一种旋转件；

所述的大扭簧(22)是一种矩形截面扭簧；

所述的转动圈(23)是一种旋转件；

所述的小扭簧(24)是一种矩形截面扭簧；

所述的主动转轴(25)是一种台阶圆柱体，内孔与螺杆(28)通过螺纹配合；

所述的基准座(26)是一种铸铁件；

所述的从动转轴(27)是一种台阶圆柱体，内孔与螺杆28通过螺纹配合；

所述的螺杆(28)是一种螺杆；

所述的齿轮(29)是一种机械齿轮。

4、按权利要求1所述的浮钳式双推杆气压盘式制动器，其特征在于：

回位弹簧(30)是一种圆柱螺旋弹簧。

5、按权利要求1所述的浮钳式双推杆气压盘式制动器，其特征在于：

推板(40)是一种平板冲压件。

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