制动器及车辆的制作方法

本发明涉及车辆制动系统，具体地，涉及一种制动器及具有该制动器的车辆。

背景技术：

制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件。目前，各类汽车上广泛采用的摩擦制动器根据旋转元件的不同可以分为鼓式和盘式两大类。

鼓式制动器存在以下问题：①制动器效能受摩擦因数的影响较大，效能不够稳定；②浸水后效能降低较大；③尺寸和质量比较大。盘式制动器没有鼓式制动器的以上缺点，但也存在效能较低、制动促动管路压力较高的问题。

除此之外，以上两大类制动器应用在汽车上时，其零部件一般占据整个车轮中心的空间，不利于布置轮边驱动装置、主动悬架等系统。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种制动效能较高的制动器。

本发明的另一目的是提供一种车辆，该车辆设置有本发明的制动器，使得其具有更好的制动性能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种制动器，包括转子、导向件和摩擦件，所述转子具有锥台形的内周面，所述导向件呈与所述转子同轴线设置的大体圆柱状，所述摩擦件可轴向滑动地设置在所述导向件的圆柱面上且相对于该导向件在周向上锁止，所述摩擦件的工作面位于该摩擦件的背离所述导向件的一侧，并且该工作面形成为与所述转子的内周面相 匹配的锥台面，所述摩擦件能够在与所述转子的轴线平行的促动力的作用下沿所述导向件的轴线滑动，以使该摩擦件的工作面压靠在所述转子的内周面上。

优选地，所述摩擦件形成为摩擦滑块，所述制动器包括沿所述导向件的圆周方向间隔布置的多个所述摩擦件，该多个所述摩擦件同步运动。

优选地，所述摩擦件形成为沿所述导向件的整个圆周方向延伸的环状件，所述摩擦件套接在所述导向件上，所述摩擦件的所述工作面为该摩擦件的外周面。

优选地，所述导向件包括主体部、径向边缘部和轴向边缘部，所述主体部呈圆柱形，所述摩擦件套接在所述主体部上，所述径向边缘部从所述主体部的圆柱面上沿该主体部的径向延伸，所述轴向边缘部从所述径向边缘部上沿所述主体部的轴向延伸，所述主体部、径向边缘部和轴向边缘部限定出围绕所述主体部设置的环形凹槽，所述摩擦件的沿其轴向背离所述转子的一端配合在所述环形凹槽中。

优选地，所述摩擦件的横截面呈直角三角形或直角梯形。

优选地，将所述摩擦件的工作面与所述转子的内周面之间的摩擦系数定义为μ，将所述摩擦件的工作面的半锥角定义为α，满足μ≤tanα。

优选地，所述导向件和摩擦件通过花键连接。

优选地，所述导向件形成为中空圆柱体。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆，包括车轮轮毂、车桥和悬架，其中，所述车辆还包括如上所述的制动器，该制动器的所述转子固定在所述车轮轮毂上或者与该车轮轮毂一体成型，该制动器的所述导向件固定在所述悬架或车桥上。

优选地，所述导向件形成为中空圆柱体，所述车辆还包括设置在所述导向件内部的轮边电机，该轮边电机的输出轴从所述导向件中穿出以连接于所 述转子的中心。

通过上述技术方案，使得摩擦件与转子之间形成楔形配合结构，从而使促动力得到放大，提高了制动效能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1和图2均为本发明的制动器的纵向剖视示意图，两者的区别仅在于摩擦件的横截面形状不同，其中，为了表示清楚，同时示出了轮胎、轮边电机及悬架等装置；

图3为摩擦件的受力分析图；

图4为根据本发明的一种实施方式提供的制动器中，导向件和摩擦件的装配图；

图5为根据本发明的另一种实施方式的制动器中，导向件和摩擦件的装配图；

图6为图5中的摩擦件的一种实施方式的示意图；

图7为图5中的摩擦件的另一种实施方式的示意图；

图8为图2的局部放大图；

图9为向摩擦件施加促动力的一种实施方式的示意图；

图10为向摩擦件施加促动力的另一种实施方式的示意图；

图11为图10中的B部分的放大图。

附图标记说明

1 轮胎 2 转子 21 内周面

3 导向件 31 主体部 32 径向边缘部

33 轴向边缘部 34 环形凹槽 4 摩擦件

41 工作面 42 安装面 43 端面

5 轮边电机 51 电机定子 52 电机转子

53 输出轴 6 轴承 7 螺母

8 悬架 9 凸轮

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、前、后”是指相应附图的图面方向的上下左右。

如图1和图2所示，本发明公开了一种制动器，该制动器包括转子2、导向件3和摩擦件4。转子2作为制动器的旋转部分，随车轮一起转动。在图1示出的实施方式中，转子2与车轮轮毂做成一体，轮胎1套装在转子2上。在其它实施方式中，转子2可以与车轮轮毂分体制成并固定在车轮轮毂上。转子2呈一端开放或两端均开放的筒形，并且转子2的内周面21呈锥台形，该内周面21作为转子的工作面。

导向件3和摩擦件4作为制动器的固定部分，其固定在车桥或悬架8上，不随车轮一起转动。导向件3形成为与转子2同轴线设置的大体圆柱形状，摩擦件4通过其安装面42安装在导向件3的圆柱面上并能够沿导向件3的轴向滑动，摩擦件4在导向件3的周向上相对于导向件3锁止摩擦件4的工作面41位于与安装面42相反的一侧，并且摩擦件4的工作面41形成为与转子2的内周面21相匹配的锥台面。当向摩擦件4施加与转子2的轴线A-A (即，车轮的中心轴线)平行的促动力F时，摩擦件4沿导向件3滑动，致使其工作面41压靠在转子2的内周面21上，两者之间产生摩擦力，从而使转子2和车轮制动。

这里，可以采用本领域技术人员公知的各种方式向摩擦件4施加促动力F。例如，可以在摩擦件4的沿转子2的轴向背离转子2的一侧设置制动活塞或凸轮，通过该制动活塞或凸轮来向摩擦件4施加促动力F。

为了便于解释本发明的原理，将摩擦件4与转子2的摩擦系数定义为μ，将摩擦件4的工作面41的半锥角定义为α，将导向件3对摩擦件4的作用力定义为N₁，将转子2对摩擦件4的作用力定义为N₂，将摩擦件4的工作面41的平均半径定义为R。参考图3，对摩擦件4作受力分析可得出N₂＝F/sinα。因此，摩擦件4对转子2施加的摩擦力f＝μN₂＝μF/sinα，摩擦件4对转子2产生的制动力矩M＝f R＝μFR/sinα，制动器的制动效能因数(制动摩擦力与促动力之比)K＝μ/sinα。以普通盘式制动器为例，其制动效能因数为摩擦副的摩擦系数μ，也就是说，本发明的制动器的制动效能因数是普通盘式制动器的制动效能因数的1/sinα倍，制动效能大大高于普通盘式制动器。简而言之，本发明通过摩擦件与转子之间的楔形配合结构，使得促动力得到放大，提高了制动效能。

在本发明的制动器中，可以通过安装复位弹簧(未示出)，利用弹性复位力以使摩擦件4在促动力F撤销后与转子2分离。然而，为了简化制动器的结构，保证摩擦件4在促动力F撤销后能够与转子2自动分离(即，避免摩擦件4自锁)，优选地，摩擦件4与转子2的摩擦系数μ和摩擦件4的工作面41的半锥角α之间的关系满足μ≤tanα。

为了保证转子2与摩擦件4之间具有较大的接触面积，如图4所示，优选地，摩擦件4可以形成为沿导向件3的整个圆周方向延伸的环状件，摩擦件4可轴向滑动地套接在导向件3上且相对于该导向件3在周向上锁止。在 这种情况下，摩擦件4的内周面成为与导向件3的圆柱面相接触的安装面42，摩擦件4的外周面成为与转子2的内周面21相接触的工作面41。优选地，摩擦件4的横截面可以呈直角三角形(如图1所示)，或者呈以上下两条边为底边的直角梯形(如图2所示)。

作为替代的实施方式，如图5所示，摩擦件4可以形成为摩擦滑块，本发明的制动器可以包括沿导向件3的圆周方向间隔布置的多个摩擦滑块，该多个摩擦滑块在导向件3上同步运动。在这种实施方式中，每个摩擦件4可以具有楔形结构。具体地，摩擦件4的横截面例如可以呈直角三角形(如图6所示)，或者可以呈以前后两条边为底边的直角梯形(如图7所示)。

为了实现摩擦件4相对于导向件3轴向可滑动且周向锁止，可以使导向件3和摩擦件4通过键连接。具体地，可以在导向件3和摩擦件4之间设置导向平键或滑键。然而，为了保证键连接结构能够承受较大的扭矩，优选地，导向件3和摩擦件4之间可以通过花键连接。

在摩擦件4形成为环形件的情况下，优选地，如图8所示，导向件3可以包括主体部31、径向边缘部32和轴向边缘部33，其中，主体部31呈圆柱形，摩擦件4套接在主体部31上，径向边缘部32从主体部31的圆柱面上沿该主体部31的径向延伸，轴向边缘部33从径向边缘部32上沿主体部31的轴向延伸，主体部31、径向边缘部32和轴向边缘部33限定出围绕主体部31设置的环形凹槽34。摩擦件4的沿其轴向背离转子2的一端配合在环形凹槽34中，从而使摩擦件4的端面43与环形凹槽34的底面和两个侧壁共同限定出环形腔室。

在这种情况下，作为一种实施方式，如图9所示，可以向所述环形腔室中供应制动液，通过液压的方式在摩擦件4的端面43上产生促动力F。作为另一种实施方式，如图10和图11所示，可以在所述环形腔室中设置凸轮9，该凸轮抵顶在摩擦件4的端面43上，通过凸轮9的转动以向摩擦件4施 加促动力F。

为了增加制动器中部的可用空间，以方便布置轮边驱动装置(如轮边电机)及主动悬架等，优选地，导向件3可以形成为中空圆柱体。

根据本发明的另一方面，还提供一种车辆，该车辆包括车轮轮毂、车桥和悬架8和如上所述的制动器，其中，该制动器的转子2固定在车轮轮毂上或者与该车轮轮毂一体成型，该制动器的导向件3固定在悬架8或车桥上。

在图1和图2示出的实施方式中，中空的导向件3中布置有轮边电机5，该轮边电机的电机定子51和电机转子52布置在导向件3的内部，轮边电机5的输出轴53穿过导向件3并通过两个轴承6可转动地支撑在导向件3的两个端面上，输出轴53的一端通过一个螺母7紧固在转子2的中心，以驱动转子2转动，输出轴53的另一端通过另一个螺母7紧固在轴承6上。

需要说明的是，虽然附图仅示出了在导向件3中布置轮边电机的情况，但是本发明并不局限于此，本领域技术人员可以根据需要在导向件3中布置如主动悬架等任意适当的装置，这些变型方式均落入本发明的保护范围。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。