专利名称：盘式制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆如汽车或摩托车的盘式制动器，特别涉及一种包括脚刹车和停车制动设施的制动器。这种制动器能够以脚刹车和停车制动方式工作，可以称之为“整体盘式制动器”，在本说明书的下文中将使用该术语描述这样的制动器。
过去已经设计出了多种整体盘式制动器，这些制动器包括设有液压驱动活塞的液压脚刹车执行机构，和以手刹车制动方式通过合适机构驱动活塞的停车制动执行机构。这一结构布置使得液压执行机构能够进行操作，而使活塞向着安置活塞的活塞缸体外部移动，以便接合盘式刹车片，并推入刹车片而使其与盘形转动体接合。通过已知技术手段，使刹车片与盘形转动体接合，这导致了设置在转动体相对侧上的第二刹车片进行移动而与转动体的该侧面接合，因此将转动体夹在刹车片之间而产生制动作用。
可以操作上述制动器中的停车制动执行机构而使盘形刹车片进行同样移动，从而夹住转动体，在该已知结构中，可以操作停车制动执行机构而使液压执行机构的活塞与相应刹车片形成接合。为了实现上述位移，已经将停车制动执行机构设置或部分设置在安置有活塞的缸体中，从而在启动停车制动时作用于活塞。在该类型的结构设置中，为了将停车制动执行机构设置或部分设置在活塞缸体中而使制动器结构非常复杂，特别是，由于在活塞缸体中安置停车制动执行机构而形成了附加的泄漏通道，从而增加了活塞缸体中泄漏的可能性，因此多少会导致制动器结构变复杂。由于需要提供防止增大泄漏可能性的合适密封，因此不可避免地使结构复杂，并降低了制动器的可靠性。
在申请人已知的不同结构设置中，设置停车制动执行机构以作用于活塞，但是使其位于活塞缸体外部。该结构设置有利地减轻了其它已知整体盘式制动器形式的困难，并降低了其对复杂密封的要求，但是这种结构设置还要求设有复杂结构，用于改变在这种结构设置中产生的偏心执行载荷作用线或方向，反映在活塞上，则有损于其使用，并潜在地促使其发生故障。该结构设置缺乏刚性，因此停车制动执行机构的位移效率很低。因此，需要较大的输入位移来实现合适施加停车制动所必须的活塞位移。此外，施加停车制动需要进行较大位移意味着，延长了施加过程所需的时间。
有关上述执行机构的另一缺点是，脚刹车或停车制动执行机构之一的故障影响了其它机构。可以由于多种原因中的一个或多个原因导致该问题。例如，如果液压执行机构的活塞卡住了，则脚刹车或停车制动都不能工作。因此，执行机构的共用部分将有损制动器的整体性。
本发明的目的是，提供一种可在脚刹车方式和停车制动方式下操作的盘式制动器，它克服了或至少减少了现有技术的缺点。本发明的另一目的是，提供整体类型的盘式制动器，与现有技术结构设置相比，其结构较简单。
本发明的盘式制动器包括进行脚刹车作动的液压执行机构和进行停车制动作动的电动执行机构，其特征在于每个执行机构包括作动装置，该作动装置设置成靠着盘形刹车片后部进行作动，使作动的多个活塞分隔开。
上述类型的盘形制动器与现有技术不同，因为电动执行机构包括设置成靠着盘形刹车片后部进行作动的作动装置，它与液压执行机构的作动装置(通常是液压活塞)分离。因此，电动执行机构不需要与液压执行机构相互作用，如不需要穿入液压执行机构的活塞缸体内，也不需要在活塞缸体内部或外部作用于液压活塞。因此，在本发明制动器中不明显存在现有技术整体盘式制动器中难于密封问题。此外，由于电动执行机构可进行操作而不与液压执行机构的作动装置相互影响，因此不需要在液压活塞和电动执行机构之间设置现有技术中复杂的连接装置，而且由于脚或停车执行机构之一的故障不影响其中另一机构，因此能够提高制动器的可靠性。
在优选实施例中，本发明的盘式制动器包括壳体和固定架，将其连接以便在制动作动中作相对移动。壳体具有桥接部分，在使用中用于使盘形制动转动体和一对刹车片安装部桥接，刹车片安装部垂直于桥接部分延伸，以便在使用中置于转动体两侧中的任一侧。刹车片可以安装在每个安装部上而并与转动体相对侧面相对。制动器还包括液压脚刹车执行机构和电动停车制动执行机构，执行机构各自包括作动装置，用于靠着成对刹车片的第一刹车片后部进行作动，以使片远离相应安装部并与转动体的一侧进行接合。在刹车片与转动体接合时，通过壳体和固定架之间的相对移动，使成对刹车片中的另一个向着转动体的相对侧位移，从而将转动体夹住而施加制动载荷。
下面为便于说明，将电动和液压执行机构描述成包括呈作动构件形式并与液压执行机构有关的作动装置，将作动构件描述成置于缸体内部的活塞。但是要理解，每个执行机构的作动装置可以是任何适于靠着盘形刹车片后面作动的形式，特别是液压执行机构可以包括除活塞外的作动装置。
现有技术中典型的液压制动器可以包括单活塞或双活塞结构设置。可以采用其它多个活塞，但是这些活塞通常设置在重载车辆重，尽管这样的制动器落入本发明范围内，但是在设计原理上本发明是适用于单活塞或双活塞结构设置的。
在本发明的盘式制动器中，液压执行机构的活塞最好在作用线位置或沿着作用线接合盘形刹车片后部，使得通过刹车片支承的并面对转动体的摩擦衬垫，向横穿摩擦衬垫表面的转动体施加大体均匀的压力。这有益于保证摩擦衬垫的均匀磨损，从而最大程度延长其寿命并获得最大制动效率。在单活塞制动器中，这是通过活塞经刹车片的大概中心位置或经刹车片中心区域于盘形刹车片后部接合而实现的。接合的中心特点是由于刹车片的通常对称结构。但是其目的是，在刹车片有效压力中心的区域形成接合，以便使摩擦衬垫均匀磨损，而摩擦衬垫的磨损通常是处于刹车片中心或中心区域，但是可以根据刹车片的结构而位于别处。相反，在双活塞制动器中，活塞通常沿制动片相对侧之间的中心线在其两侧中任一侧上呈对称方式接合制动片后部。但是它是通常限定了双活塞相应位置的有效压力中心，使得当中心是刹车片中心或处于其中心区域时，活塞在中心线两侧中任一侧的对称定位是合适。但是，如果刹车片的有效压力中心不与刹车片相对侧之间的中心线对准，则活塞位置可以改变。
在包括单活塞的本发明制动器中，可允许电动执行机构的作动构件通过关于液压执行机构活塞中心作用线的偏心作用线与盘形刹车片的后部接合，也就是说，作动构件沿圆周方向或径向偏置于活塞中心线。因此，通过电动执行机构施加在刹车片上的载荷是偏心载荷。可接受偏心载荷或接合是由于停车制动应用具有通常的静止特点，其中在摩擦衬垫和制动面之间通常没有相对移动。因此，在停车制动应用中，没有摩擦衬垫磨损，因此尽管施加有偏心载荷，但衬垫不会产生非均匀方式的磨损，或其至少相对于脚刹车作动中发生的磨损来说是可以忽略不计的。在这方面，偏心的停车载荷应用可以降低停车制动的效率，但是尽管如此，可以通过应用由电动执行机构施加的大作对力，缓解了任何这样的效率降低。但是通过有益方式，作动构件可以向盘形制动片施加载荷，导致通过制动器桥接部分施加的弯曲应力减小。这可以通过使施加的载荷比活塞更靠近制动器中心轴来实现。有效的夹持半径以及通过作动构件施加的合成扭矩为此而更大。
在单活塞制动器中，停车制动执行机构的作动构件最好设置成，使作用线平行于液压活塞作用线，而且最好以制动器结构所允许的方式尽可能靠近液压活塞作用线，以便最大程度减小停车制动载荷的偏心距和制动器的体积。
因此，电动执行机构的作动构件最好设置成紧靠液压活塞。在双活塞制动器中，电动作动构件最好位于相应活塞之间。在该结构设置中，电动执行机构的作动构件可以有利地设置成沿作用线动作，作用线位于盘形刹车片后部的大体中心处或非偏心位置。
有利的是，本发明制动器的液压执行机构可以具有与现有技术液压执行机构相同的操作和结构，从而包括设置在缸体中的活塞，该活塞可在液压力作用下抵靠着盘形刹车片后面而在缸体内位移，以便使刹车片的摩擦衬垫与转动体进行接合。该结构设置包括任何合适的液压连接装置和密封结构。
本发明制动器的电动执行机构可以采用任何合适的结构，在一种结构中，包括具有盘形刹车片接合部的执行构件和与电动传动装置合作的装置，电动传动装置与接合部分离。作动构件可以呈长杆，并且可以将其设置成，通过绕其纵轴转动而沿该纵轴作轴向移动。在该结构设置中，杆的一部分外表面可以具有螺纹，即外螺纹，其与固定内配合螺纹啮合，该固定内配合螺纹可以设置在制动器中安置杆的管或孔的内壁上，通过电动传动装置使杆旋转，借助螺纹啮合引起杆在孔内沿轴向移动。可以采用轴向移动，使制动器的盘形刹车片与盘形制动主动体接合或脱离接合。
在一种结构设置中，电动传动装置可以包括电动机，该电动机驱动与蜗轮配合的蜗杆，蜗轮相对于杆固定。蜗轮可以以任何合适的方式固定于杆，如通过键连接。通过上述结构设置，由电动机驱动蜗杆而带动与杆连接的蜗轮旋转，由此使杆绕其纵轴旋转。杆和制动器之间的螺纹连接将杆的转动转变成轴向的直线移动，沿一个方向移动盘形刹车片而使其与转动体接合。可以在单活塞或双活塞制动器中或应用三活塞或更多个活塞的制动器中，采用该结构设置。
根据需要，本发明制动器可包括第二或另一电动执行机构，以便为车辆提供停车制动。例如，可以提供双电动停车制动执行机构，或可以是包括两个或多个作动构件的单电动执行机构。可以根据决定提供多液压活塞的相同或类似理由，提供单电动执行机构或作动构件。
执行机构的电驱动装置可以是上述的电动机，或者可以是其它各种形式中的一种。例如，电动执行机构可以包括传动装置，以改变其速度和扭矩特性。通常，应用于电动机的该传动装置会降低电动机驱动的速度而因此提高输出扭矩。这样的传动装置可以采用变速箱形式，如偏心、行星、正齿轮、蜗轮、蜗轮蜗杆变速箱，如果采用上述类型的螺杆驱动，则可以包括任何合适的螺杆形式，如球头螺杆(ballscrew)、梯形螺杆(ACME)、导螺杆或不对称导螺杆、调和螺杆或滚柱螺杆。此外，作动构件可以进行下述的线性位移，或者可以是偏心凸轮面的或径向的，或是齿轮齿条副。电动执行机构可进一步包括柔性连杆如钢片，以便随位移减小而增大载荷。可以采用双级执行机构。可以理解，会获得关于电动执行机构结构和操作的各种各样替代物。
附图示出了上述类型的本发明实施例。这些附图的细节和相关说明不取代本发明上述概括描述的普遍性。
图1是本发明单活塞整体盘式制动器的横截面图。
图2是本发明双活塞整体盘式制动器的横截面图。
图1没有显示完整的盘式制动器10，但是未示出的组件对于本领域技术人员来说是显而易见的。例如，所示壳体11未示出跨设于转动体上的桥接部分，也没有示出使壳体11连接车轮总成的固定架。但是，图1表示了那些与本发明有关的特征，特别是，图1示出了容纳每个电动停车制动执行机构12和液压脚刹车执行机构13的壳体11。如图所示，制动器10还包括安置在转动体16两侧的一对盘形刹车片14和15。刹车片14和15各自包括支承件17和摩擦衬垫18。以已知方式通过壳体11支承盘形刹车片14和15，以便使其移向和移离转动体16。简而言之，刹车片14相对于壳体11向前移动而与转动体16的一侧接合，随后刹车片15随壳体11移动而与转动体16另一侧接合，从而将转动体16夹住，并由此在其上施加制动载荷。刹车片和壳体的移动是已知的，因此不需要对该移动作进一步的说明。当使停车或脚刹车作动停止时，以公知方式使刹车片14和15移离转动体16，同样地不需要对其作进一步的详述。
通过电动或液压执行机构12或13，使促使盘形刹车片14进行与转动体16形成接合的移动。液压执行机构13包括设置在缸体20内的活塞19，施加在活塞19后部21的液压力起作用而使活塞移向转动体16。液压用液体通过合适的液压连接(未示)流入缸体20，同时环形密封22防止了液体由缸体20内泄漏。活塞19压靠着刹车片14的支承件17后面23，大致穿过上下邻接部17a(如图1所示)之间和其横向相对端部(图1中未示)之间的刹车片14的中心。通过此结构布置，刹车片14的摩擦衬垫18在甚至贯穿其整个表面的压力作用下，与转动体形成接合，因此摩擦衬垫会趋于均匀磨损并提供最大制动效率。如上所述，当刹车片14接合转动体16时，连续的液压传动随后使壳体11和刹车片15移动而与转动体16的相对侧接合，以便将转动体16夹住并产生所需的制动作用。
电动执行机构12产生与液压执行机构13相同的盘形刹车片移动，但是通过不同机构。电动执行机构12包括呈长杆24形状的致动件。杆24包括盘形刹车片接合端或接合部25、外螺纹部26和键槽27。外螺纹部26与设置在壳体11的孔29内表面上的配合内螺纹部28旋合。接合端25设置在杆24上未设有螺纹的杆部30的一端，杆部30的直径小于孔29的内径，以便在其间形成间隙G。间隙G使密封31得以插入孔29内表面和杆部30外表面之间，从而形成密封而防止异物进入。
与蜗杆34啮合的蜗轮33通过键32与杆24相连。通过电动机35驱动蜗杆34，从而带动蜗轮33并由此使杆24旋转。借助螺纹杆部26和孔螺纹28之间的螺纹接合，杆24沿一个方向旋转而使杆向着转动体16移动，而其沿相反方向的转动使杆24远离转动体16从而退回。通过该机构，杆24的接合端25能够在刹车片14的后面23上施加力，从而使刹车片14向着转动体16一侧移动而与其接合。因此，电动驱动不限于电动机，而是可以包括可供选择的电动驱动，组合有电磁驱动，或组合有压电驱动。
由图1清楚显示电动和液压执行机构12和13各自的相应作用线彼此分离并且平行。如上所述，活塞19的作用线大体穿过刹车片14的中心，因此电动执行机构12的杆24必定沿关于活塞19作用线的偏心作用线移动。因此，通过杆24向刹车片14的后面23施加的载荷是偏心载荷，这是刹车片14的摩擦衬垫18靠着转动体16而产生的不均匀载荷。但是，如果在转动体16和摩擦衬垫18之间通常没有趋于以不均匀方式磨损衬垫的相对移动，则允许有偏心载荷。
通过使杆24的位置比活塞19更靠近制动器桥接部分中心轴而能够有利地设置制动器10，从而在停车制动执行中通过制动器的桥接部分形成小弯曲应力。减小的弯曲应力是相对于上述现有技术脚刹车/停车制动器而言的，其中活塞是每个执行机构的盘形刹车片接合组件。
图2是本发明双活塞盘式制动器40的横截面图。制动器40包括壳体41，壳体41容置有液压脚刹车执行机构和电动停车制动执行机构。液压执行机构包括一对活塞42，每个活塞42设置在相应活塞缸体43中，以便靠着盘旋刹车片45的后面44。在图2实施例中，制动器40包括分隔开的并与刹车片45相对的另一盘形刹车片(未示)，其设置方式与图1所示方式相同。刹车片45包括摩擦衬垫支撑件46和支撑于其上的摩擦衬垫47。
图2中实施例液压执行机构的结构布置可以与图1所示的实施例相同。换句话说，除了具有两个活塞42外，活塞的操作及其结构布置可以与图1所示的相同。因此，可假设图2中液压执行机构的细节例如关于液压密封结构与图1中的实施例相同。
制动器40包括电动停车制动执行机构48，它结构与图1中的电动停车制动执行机构12相同。也就是说，它包括设置在壳体41的孔50内的长杆49，该杆包括形成于其外表面的螺纹，其用于与孔50内表面上形成互补螺纹进行旋合。蜗轮51通过键连接与杆49相连，通过蜗杆52驱动蜗轮，蜗杆52本身由电动机53驱动。杆49可沿其纵轴方向进行轴向移动。
图2中的实施例与图1中的实施例不同之处在于电动执行机构48的非偏心作用线。也就是说，杆49大体穿过通过刹车片45的中心进行动作，而成对活塞42在杆49的两侧以对称方式动作。因此，尽管不认为图1中实施例电动停车制动执行机构的偏心载荷作用产生了实际的不利作用，但是在双活塞制动器中避免了这样的偏心载荷。
图2中的实施例还显示了置于杆49的接合端55与摩擦衬垫支承件46的后面44之间的片54。片54可以是很硬的钢片，与采用图1所示点载荷结构布置的情况相比，其作用是更好地将杆49的载荷分布在支承件46上。片54可以连接接合端55或支承件46。
除了这些特别描述的实施例外，可以对所述的本发明作各种改变、修改和/或增加，应该明白本发明包括落入上述说明的精神和范围内的所有改变、修改和/或增加。
权利要求
1.一种盘式制动器，包括壳体和固定架，将其连接以便在制动作动中作相对移动，所述壳体具有桥接部分，在使用中用于桥接盘形制动转动体和一对制动安装部，制动安装部垂直于所述桥接部分延伸，以便在使用中置于盘形制动转动体两侧中的任一侧，并用于安装刹车片，使刹车片抵靠在所述转动体的相对侧上而与其相对，所述制动器还包括液压脚刹车执行机构和电动停车制动执行机构，所述执行机构各自包括作动装置，用于靠着所述成对刹车片的第一刹车片后部进行作动，以使片远离相应安装部并与所述转动体一侧进行接合，所述相应作动装置靠着所述第一刹车片后部的作动位置是分隔开的。
2.如权利要求1所述的盘式制动器，所述液压和电动执行机构各自包括相应液压作动构件和电动作动构件，这些作动构件布置成在所述分隔开的位置接合所述第一刹车片所述后部。
3.如权利要求2所述的盘式制动器，，所述液压执行机构包括单液压作动构件，将其设置成接合所述第一刹车片的所述后部，处于使所述刹车片的摩擦衬垫对横穿衬垫表面的盘形制动转动件施加大体均匀压力的位置。
4.如权利要求3所述的盘式制动器，将所述单个液压作动构件设置成，在所述片有效压力中心的区域内接合所述第一刹车片的所述后部，而将所述电动作动构件设置成，关于所述液压作动构件以偏心方式接合所述第一刹车片所述后部。
5.如权利要求3所述的盘式制动器，将所述单个液压作动构件设置成，接合所述第一刹车片的所述后部，处于通常与所述片同心的位置，而将所述电动作动构件设置成，关于所述液压作动构件以偏心方式接合所述第一刹车片所述后部。
6.如权利要求5所述的盘式制动器，将所述电动作动构件设置成接合所述第一刹车片的所述后部，而比所述液压作动构件更靠近所述制动器的桥接部分。
7.如权利要求2所述的盘式制动器，所述液压执行机构包括一对液压作动构件，使其沿所述第一刹车片中心位置两侧中的任一侧对称设置，从而在使所述摩擦片的摩擦衬垫对横穿衬垫表面的盘形制动转动体施加均匀压力的位置，接合所述片的所述后部，所述电动作动构件设置在所述成对液压作动构件之间的中间并位于所述片的中心。
8.如权利要求2所述的盘式制动器，包括接合所述第一制动片的所述后部的三个或三个以上液压作动构件和一个或多个电动作动构件，将所述液压作动构件设置成，在与所述一个或多个电动作动构件的所述或每个接合位置分隔开的位置，接合所述第一刹车片的所述后部。
9.如权利要求2至8任一所述的盘式制动器，所述液压执行机构的所述作动构件为液压活塞。
10.如权利要求2至9任一所述的盘式制动器，所述电动执行机构的所述作动构件为具有纵轴的长杆。
11.如权利要求10所述的盘式制动器，所述杆具有盘形制动片接合部和与电动驱动装置合作的装置，所述电动驱动装置与所述片结合部隔开，所述合作装置与所述电驱动装置结合而使所述杆移向和移离所述盘形驱动装置，以便执行停车制动或释放停车制动。
12.如权利要求11所述的盘式制动器，所述电动驱动装置可进行操作，以便关于所述纵轴通过旋转所述杆而使所述杆沿轴向位移。
13.如权利要求12所述的盘式制动器，所述杆至少部分设置在所述壳体中的孔内，在所述杆和所述孔的壁之间形成配合螺纹，由此使所述杆与所述孔呈螺纹接合，并且由此使所述杆绕所述纵轴的旋转，导致所述杆关于所述孔进行轴向移动。
14.如权利要求13所述的盘式制动器，所述杆和所述孔之间的所述螺纹接合采用球头螺杆、不对球头螺杆、梯形螺杆、不对称导螺杆、调和螺杆或滚柱螺杆的形式。
15.如权利要求11至14任一所述的盘式制动器，所述合作装置包括蜗轮，所述蜗轮固定于杆，并与通过所述电动驱动装置驱动的蜗杆合作。
16.如权利要求11至15任一所述的盘式制动器，所述电动驱动装置包括传动装置，以便改变其速度和扭矩特性。
17.如权利要求11至15任一所述的盘式制动器，所述传动装置是设置在与所述合作装置合作的驱动机构内的变速箱。
全文摘要
一种盘式制动器(10)，包括壳体(11)和固定架，将其连接以便在制动作动中作相对移动。壳体(11)具有桥接部分，在使用中用于桥接盘形制动转动体(16)和一对制动安装部，制动安装部垂直于桥接部分延伸，以便在使用中置于盘形制动转动体(16)两侧中的任一侧，并由此将刹车片(14、15)安装成抵靠在转动体(16)相对侧上而与其相对。制动器(10)还包括液压脚刹车执行机构(13)和电动停车制动执行机构(12)。执行机构(12、13)各自包括作动装置(19、24)，用于靠着成对刹车片(14)的第一刹车片后部(23)进行作动，以使片(14)远离相应安装部并与转动体(16)的一侧进行接合。相应作动装置(19、24)靠着第一刹车片(14)后部(23)的作动位置是分隔开的。
文档编号F16D65/14GK1537203SQ02815102
公开日2004年10月13日 申请日期2002年8月8日 优先权日2001年8月8日
发明者王努, 努 王 申请人:澳大利亚Pbr有限公司