盘式制动器和制动执行机构的制作方法

本发明涉及用于盘式制动器的制动执行机构以及尤其用于卡车的具有这种制动执行机构的盘式制动器。

本发明包含如下盘式制动器，其要么具有滑动钳，要么具有固定钳，并叠盖一个或更多个制动盘。本发明主要但非排它地涉及局部衬片盘式制动器。

尤其用于重型卡车的盘式制动器在不同的实施方式中被公开，这不仅关系到制动执行机构的类型、制动力传递至一个或更多个制动盘的方式，也关系到用于补偿制动衬片磨损的调节方式。

应用在盘式制动器中的制动执行装置的一个特殊版本例如由申请人的国际申请wo2011/113554a2公开了。从该申请中知道的制动执行机构的特点是结构极其紧凑，随之而来的是制动钳的壳体内的空间需求较小且重量较轻。该制动执行机构的所有部件借助沿轴向安装在制动钳的壳体内的杆以功能上协作的方式安装在制动钳内，从而它们平行于制动盘的旋转轴线工作。因为增力机构的位移运动，受压件与调节装置一起完成朝向制动盘的平移运动以便传递压紧力。

用于补偿磨损的调节装置具有转矩离合器，其是转矩控制的并用于在转矩离合器的部件之间选择性地传递与旋转方向相关的旋转。此外，该调节装置还具有一个单向离合器，其中，两个可旋转地安装在所述杆上的部件、即一个内安装套和一个空心轴借助一个飞轮弹簧相互连接，其中，此时该单向离合器被设计成，使得其在制动执行期间在两个部件之间传递旋转运动，而在制动解除期间滑转。

从现有技术已知的制动执行机构中的关于与制动力的供应和传递相关的准确工作方式以及调节运动兹明确参照wo2011/113554a2的公开内容。其它相似设计的制动执行机构例如由申请人的wo2013/083857a2、wo2014/106672a2或者wo2015/140225a2公开了，兹也明确参照这些文献。

现有技术的上述制动执行机构的共同点是，可旋转安装在杆上的空心轴作为用于调节器的输入件并且通过增力机构的杠杆被直接置于旋转中。为此在空心轴的合适部位设有销或类似构件，其中该销在径向上从空心轴突出并且在其枢转支承面区域内被杠杆内的凹槽以规定间隙容纳。由此一来，空心轴可以被杠杆的枢转运动带动旋转，这种旋转随后被传入调节装置。随着杠杆的枢转运动不断进行，作用于仅可旋转安装的空心轴的销上的压力增大，由此，一方面来自杠杆的压力主要在轴向方向上作用于制动盘，由此，作用于销的杠杆作用增强，并且由此，另一方面，在旋转期间因在制动杆凹槽与销之间的相对运动而引起升高的表面压力，其导致在销表面与凹槽表面之间的在共同接触点处的更大的摩擦力。

在就像可能出现在公共短途交通中的公共汽车中那样的频繁制动操作情况下，由销和凹槽构成的接合结构因此可能遇到严重磨损，这出于功能安全性和使用寿命考虑显然是不希望有的。

鉴于此，本发明提出以下任务，提供一种制动执行机构，其就此而言在具有紧凑或更紧凑的结构的同时带来更高的功能安全性。另一任务在于，提供一种用于尤其是卡车用盘式制动器的制动执行机构，在此，调节器的致动磨损较小。此外，一项任务在于提供一种采用这种制动执行机构的盘式制动器。

所述任务通过根据权利要求1的制动执行机构和根据权利要求12的具有这种制动执行机构的盘式制动器来完成。

总体上，原则上独立于制动执行机构、其中所实现的调节装置以及与调节装置相关所采用的转矩离合器的具体设计，本发明的核心在于，提供一种用于盘式制动器的制动执行机构，其具有：

-用于引入用于制动过程的压紧力的增力机构，

-用于传递压紧力至制动盘的受压件，其中，该增力机构和该受压件如此协作，即该受压件通过该增力机构的位移运动执行朝向制动盘的运动，以及

-用于补偿衬片磨损的调节装置，该调节装置与该受压件协作，

其中，该增力机构、该受压件和该调节装置能够借助沿轴向不可移动且无法旋转地安装在盘式制动器的制动钳壳体内的杆以功能协作方式安装在制动钳内，并且其中，该调节装置的输入件可旋转且可轴向移动地安装在该杆上。

基于以下事实，至少该输入件在所述杆上除了由增力机构的位移运动引起的旋转运动外一般还可以因增力机构的杠杆的旋转运动而轴向移动运动，确切地说，在杆的轴向上相对于制动盘来回运动，当压紧力被引入时，在增力机构与呈空心轴状的用于调节装置的输入件之间的、即一般在空心轴的径向销与杠杆内的凹槽之间的接合部位处的表面压力和摩擦力减小，这是因为在这些部件之间进行的相对运动的规模总体被减小。

然而在所提出的现有技术中，销只进行围绕杆轴线的旋转运动，此时杠杆内的凹槽执行向前的、即朝向制动盘的且与杠杆的枢转运动相对应的旋转或圆周运动，由输入件以及通常整体设置在其上的销执行连转带移动的运动。换言之，销随同凹槽轴向移位，同时销可在凹槽内相对运动。销因此沿着一条螺旋线运动或者说执行局部螺旋运动。

与此相关，所述凹槽相比于现有技术也可以具有其它不同的内轮廓，在考虑发生在两个部件之间的相对运动的情况下，该内轮廓与销的外轮廓相协调，以保持尽量小的摩擦力。

在一个实施方式中，所述输入件处于规定的预紧力下，使得该杠杆的位移运动抵抗该预紧力。

为此，可以设置弹簧件，例如尺寸被相应设定的且同轴包围所述杆的螺旋弹簧，其间接作用或直接作用在支座与输入件或者说整个调节装置之间。

在一个优选实施方式中，该弹簧件被嵌装在一个支承体中、例如被容装在一个轴承套中，该轴承套相对于所述支座保持一定的规定距离。通过该轴向距离，从结构上讲确定了所述输入件以及通常进而整个调节装置最多能在所述杆上走过的移动距离。该轴承套以传力方式间接或直接支撑在所述输入件上。

该最大行进距离为此也对应于所述销与凹槽之间的接触点在类似螺旋线的轨迹上所能走过的最大距离。

所述支座优选位于所述杆的朝向制动盘的端部，确切地说，位于如下部位，其在制动执行机构完成安装之后与增力机构的其它部件、调节装置、复位装置以及受压件的最大长度相协调地确定了弹簧件的预紧力值。换言之，这些部件以及所述杆的所述尺寸或者说最大结构长度是如此选择和相互协调的，一方面，弹簧件提供期望的预紧力，另一方面所述复位装置也还施加期望的复位力。

在本发明制动执行机构的另一个实施方式中，弹簧件为了预紧而朝向制动盘支承于其上的所述支座可旋转地安装在所述杆上。

该支座由此可以与其它构件以传力和/或传递转矩的方式协作，诸如复位装置的弹簧抵靠其上的承盖。该承盖又与调节装置的一个构件例如空心轴杆处于传递转矩、但允许轴向移动的接合中。

用于弹簧件的所述承盖和进而支座借助紧固件保持在所述杆上的规定的轴向位置处。

在此，根据本发明，作用在所述杆和紧固件之间的摩擦力旨在通过其尺寸设定和摩擦面的表面设计产生规定的扭矩或力矩，其被传入所述调节装置中并同时被选择成，使得所述调节装置的活动部分之间的磨损可被减小。

被设计为套管或空心轴的输入件通过第一飞轮弹簧连接至向心轴承套以形成第一转矩离合器。用作输出件的向心轴承套在轴向上与用作驱动件的输入件相接，其中，这两个部件在径向内侧包围第一飞轮弹簧并且第一飞轮弹簧相对于所述杆保持一定径向距离。

向心轴承套通过向心球轴承与关于制动盘看过去的前转矩套或前离合环处于抗旋转但可轴向移动的接合中。前离合环通过滚子-斜坡机构与后转矩套或后离合环相接合，以形成第二转矩离合器。

后离合环又与调节装置的径向包围它的调节轴杆处于抗旋转接合中，调节轴杆与受压件的抗旋转但可移动地安装在制动钳壳体内的套筒状或杯状的受压片处于螺纹接合中。调节轴杆被设计成包围整个调节装置的空心轴杆。

后离合环通过优选低摩擦轴承件可旋转地安装在轴承座体上。因为调节轴杆还在其背对制动盘的端面与轴承座体处于直接接触中，故在制动执行时，由杠杆传入的压紧力的力流从杠杆的轴承座体直接经调节轴杆并通过螺纹接合进入受压片，进而通过与之接合的制动衬片到达制动盘。调节装置因此基本上与压紧力脱离关联。

复位装置的复位弹簧作用在前离合环上，其中，在复位弹簧与前离合环之间设有定位环，并且前离合环通过另一低摩擦轴承件可旋转地安装在该定位环上。在与定位环相对的一侧，复位弹簧支承在可旋转地安装在所述杆上的承盖上，此时复位弹簧在承盖与定位环之间延伸经过规定的轴向距离。承盖通过用于预紧用弹簧件的支座和可被固定在所述杆的制动盘侧一端上的紧固件被轴向定位并通过复位弹簧的弹簧力被保持在那里，其中，承盖在制动盘侧向前封闭调节轴杆，进而保护密封完全容装在调节轴杆内的调节装置以及由复位弹簧构成的复位装置。

所述增力机构、调节装置、受压件和复位装置的轴向尺寸与其在所述杆上的布置以及由其规定的在制动钳内的安装位置相关地被设计成，使得复位弹簧对第二转矩离合器施加规定的弹簧力，同时提供规定的转矩限制作用，这根据本发明总体上再考虑要实现的预紧力而进行。

另外，本发明还涉及一种盘式制动器，其具有根据上述设计中至少一个的制动执行机构。尤其是，本发明涉及一种盘式制动器，其中根据上述设计中至少一个的制动执行机构至少以模块形式或者总体上作为自承载单元可借助一个杆安装在该盘式制动器的制动钳的壳体内。

从以下对结合附图所示的实施例的说明中得到本发明的其它优点和特征，其中：

图1示出了沿根据本发明的制动执行机构的轴向的侧向纵剖面；

图2a示出了制动执行机构的局部分解图；

图2b示出了制动执行机构的另一局部分解图；

图3示出了从前面看的组装好的制动执行机构的立体图；

图4a示出了沿图1的m-m的横截面；

图4b示出了沿图1的l-l的横截面；

图4c示出了沿图1的s-s的横截面；

图5示出了根据本发明的制动执行机构的从上方看的轴向纵截面；

图6示出了根据本发明的安装在杆上的调节装置和复位装置的轴向纵截面；

图7示意性地示出了与受压件相互作用的制动衬片座的立体图。

图1至图3总体上示出了根据本发明的制动执行机构的所有部件。关于根据本发明的这种制动执行机构在制动钳壳体中的准确安装位置，例如应参照本申请人的wo2011/113554a2，兹明确参照其公开内容。

根据本发明的制动执行机构基本上由功能协作的四个模块组成，即一个增力机构a、一个调节装置b、一个受压件c和一个复位或返回装置d，其中该制动执行机构可作为自承载单元借助居中的杆1安装在自身上并由此安装在制动钳的壳体内。

增力机构a用于将操作力作为压紧力从一个液压、气压或机电致动器(在此未示出)传入制动执行机构并且根据由其结构决定的传动比增强。杠杆2可旋转地安装在制动钳(在此也未示出)的背侧壳体部中，该杠杆2可相对于辊3旋转地安置，其中该辊3相对于杠杆2的旋转轴线偏心定位。在辊3与杠杆2的相应面之间设有滚针轴承或滚针轴承保持架4。

在与辊3对置的一侧，杠杆2通过相应的滚针轴承或滚针轴承保持架5可旋转地安装在优选是一体式的轴承座体6的相应支承面上。

如此设计增力机构a，使得杠杆2通过绕辊3的旋转而相对于它执行偏心位移运动，该位移运动导致作用于杠杆2的操作力的相应增强，该操作力于是作为压紧力通过为此可在制动钳的壳体内被间接或直接线性引导的轴承座体6的对准(在此未被示出)制动盘的运动被传递至调节装置b和受压件c。

调节装置b在与制动盘相关的轴向上看紧随在用于杠杆2的轴承座体6后。

调节装置b包括多个功能协作的部件。

用于调节装置b的呈空心轴状的输入件7可旋转地安装在杆1上。空心轴7具有一体式销8，该销容纳在杠杆2内的凹槽9中，如图4a示例性示出的。杠杆2的旋转运动通过销8与凹槽9接合使输入件7处于旋转中，如以下还将结合图4a详细说明的。

输入件7通过飞轮弹簧11连接至输出件10，其因此形成第一转矩离合器。输出件10也可旋转地安装在杆1上并且被设计成向心轴承套，其具有轴向纵向沟槽12，球轴承架14的球体13在该轴向纵向沟槽内被导向移动。

通过这种方式，通过飞轮弹簧11被输入件7驱动旋转的输出件10可将旋转运动传递至第二转矩离合器的第一前离合环15，但还是可相对于该离合环15轴向移动地安置，其中，离合环15在内侧还具有用于容纳并引导球体13的纵向沟槽12′。

第二转矩离合器被设计成，使得前离合环15通过球轴承圈16与第二后离合环17协作。在此情况下，球18在球轴承圈16内在相应斜面19上被引导，该斜面周向地布置在第一离合环15和第二离合环17的彼此相向的端面中，如从图1中看到的那样，从而形成与转矩相关的相应滚子-斜坡机构。

于是，后离合环17借助榫-槽连接将至此引起的旋转运动传递至空心的调节轴杆20，为了实现该过程，后离合环17具有径向凸出的均匀分散于周围的榫头21，榫头插入在调节轴杆20的径向内侧面上的互补设计的相应槽22中，如在图4b和图5中示例性看到的那样。

调节轴杆20通过螺纹接合与受压件c的受压片23相接合，受压片在制动钳的壳体内可线性移动、但无法旋转地被引导，从而为了调节轴杆20的调节的旋转运动导致受压片23线性错移。如能看到的，调节轴杆20完全包围调节装置b的其它部件。受压件c的呈柱塞或杯状的受压片23在其正面与一个(在此未示出)制动衬片座合作，以将压紧力传递至制动衬片。

压紧力通过将调节轴杆20直接支承在杠杆2的轴承座体6上而被传入受压片23中。就是说，通过杠杆2的枢转运动被传入轴承座体6内的压紧力被传递到调节轴杆20中并且通过螺纹接合被传递给受压片23并随后在制动作动时从那里经制动衬片被传入制动盘中。

另外，后离合环17通过低摩擦支撑轴承24支承在轴承座体6上。轴承座体6与调节轴杆20直接传力接触，其中调节轴杆20的径向局部环绕的轴向凸起25插入轴承座体6的相应设计的环形凹槽26中。由此实现了该压紧力的主力流从轴承座体6直接进入调节轴杆20并通过螺纹接合到达受压片23，而因为有低摩擦支撑轴承24，后离合环17以及进而调节装置b总体在轴向上基本保持与压紧力脱离关联。

在与支撑轴承24相对的一侧，前离合环15通过另一个低摩擦支撑轴承27在轴承座圈28上被可旋转引导。

复位装置d的弹簧29抵靠在轴承座圈28上。呈螺旋弹簧状设计的复位弹簧29又在中间垫有滑动环30的情况下支承在承盖31上，该承盖被附接到杆1的朝向制动盘的端部上。复位弹簧29被设计成对第二转矩离合器施加规定的预紧力，该预紧力确定离合环15、17之间的极限传递力矩。

在此情况下，承盖31通过支撑环32和紧固件33以可旋转布置的形式被保持在杆1上，就像以下还将描述的那样。

在杆1的前端区域内设有一个轴承套34，该轴承套在背对制动盘的一侧直接支承在输出件10的端面上。

轴承套34容纳一个弹簧件35，该弹簧件又支承在支撑环32上。通过这种方式，根据本发明，由弹簧件35通过输出件10对输入件7施加规定的预紧力。

在朝向制动盘的一端，轴承套34具有距支撑环32的距离x，其中该弹簧件35穿过承盖31内的开口36。

显然，由此可以实现输入件7和进而还有输出件10连同轴承套34最多沿轴向向制动盘移动该距离x，由此，轴承套34移动穿过承盖31内的开口36，直至其抵靠支撑环32。

在杠杆2枢转时，杠杆2内的凹槽9沿圆形轨迹向前朝制动盘移动。直至凹槽9的上边缘接触到销8之前，首先要越过一个间隙a，该间隙对应于致动器的不能调节的与磨损无关的空隙，如图4a所示。

随后，凹槽9沿对应于旋转运动的圆形轨迹带动销8并因此使杆1上的输入件7处于旋转中。

同时，由于凹槽9或杠杆2的旋转运动而由所述圆形轨迹导致的进给朝向制动盘将一个力施加到销8。因为输入件7以及原则上还有整个调节装置b可轴向移动地安装在杆1上，故输入件7与调节装置b一起执行在杆1上的轴向前进运动，该轴向前进运动与弹簧件35的预紧力相反取向。

当在越过距离x之后该轴承套34抵靠支撑环32时，前进运动到头。

因为以下事实，即销8除旋转外还与凹槽9一起能向前运动最大长度x，故在凹槽9和销8之间的接触点处作用的力沿轴向减小并且接触摩擦由此被减至最小，由此，在减小磨损情况下可显著延长装置使用寿命。

根据本发明，此时应如此选择该距离x，即，在力能够充分减小的同时，针对任何磨损状态始终保证在杠杆2和销8之间传递力的功能安全性以操纵调节装置b。

承盖31以传递转矩方式与调节轴杆20相接合，做法是承盖31的凸起37以可替代的方式在调节轴杆20内表面上的轴向长槽38中被导向移动，如图3所示。

因为承盖31随调节轴杆20旋转，故复位弹簧29的朝向制动盘的端部通过安装在承盖31中的滑动环30而脱离。

套装在杆1的环形槽39上的紧固件33和支撑环32因此可以随承盖31一起旋转。根据本发明，在这种旋转期间，环形槽39内的紧固件33与杆1之间的摩擦状况通过所述构件的相应尺寸设定和/或在接触面中的表面状况的确定被确定成，作为应对而对整个制动执行机构施加规定的反向转矩，其能够减小特别是调节装置b的彼此相对活动安装的部件之间的磨损。

如图1所示，整个制动执行机构通过可旋转安装在杆1上的紧固件33保持在制动盘侧并且通过杆1上的紧固环40保持在制动盘的相反侧，做法是增力机构a、调节装置b、受压件c和复位装置d功能协作地布置，在此，空心的调节轴杆20完全容纳调节装置b的其余部件以及复位装置d。该制动执行机构可作为单元借助杆1被安装和固定在制动钳的壳体内。

在制动执行开始时，当尚未接触到制动衬片和制动盘并因此没有传递制动力时，并且当杠杆2在轴承座体6的前进运动期间通过销8使空心轴7旋转时，第一转矩离合器的飞轮弹簧11锁定输入件7连同向心轴承套10，使得两者共同旋转。接着，通过向心轴承13、14，该旋转被相应传递至前离合环15。

作用于第二转矩离合器的滚子-斜坡机构的且被相应设定尺寸的复位弹簧29限制了相对于与调节轴杆20抗旋转联接的后离合环17的转矩。取决于螺旋弹簧29所施加的弹簧力，前离合环15也使后离合环17以及进而通过楔-槽接合与之抗旋转连接的调节轴杆20旋转。滚子体18此时固定不动地在一侧停留在形成于前离合环15内的坡面19中以及形成在后离合环17中的坡面(未示出)中。坡面19以连续的圆形形状被设计成彼此融合的斜坡，从而一个滚子体18可以根据需要跳到下一坡面19中。

因为受压片23在制动钳的壳体中仅被轴向引导并因此无法旋转，故调节轴杆20的旋转造成受压片23的轴向位移，从而越过对应于杠杆2内的凹槽9中的间隙a的空隙。

如果现在该制动衬片在制动执行期间接触到制动盘，则形成一条具有针对传入力的相应反力的闭合的力流。当在轴向上的力增大时出现如下这样的点，在该点处，受压片23与调节轴杆20之间的由螺纹接合中的摩擦决定的转矩将变得大于由螺旋弹簧29引发至第二转矩离合器中的用于转矩限制的转矩。因此，调节轴杆20以及进而后离合环17保持不动。

然而此刻输入件7、输出件10以及前离合环15继续旋转，这造成滚子体18不再保持固定不动，而是在坡面19中继续运动并且逆着坡面升起。

因为后离合环17相对于轴承座体6通过低摩擦支撑轴承24来支承，故滚子体18的升起造成前离合环15朝向制动盘移动离开后离合环17，因此螺旋弹簧29压缩。所述压缩在整个制动执行运动期间进行并且近似形成用于随后的复位运动的弹性量。

如果致动器不再将力引入制动执行机构，则由复位装置d支持的复位运动开始。

一开始，制动盘与制动衬片之间还存在接触，此时还有相当大的力仍在作用。这些单独部件、即后离合环17和前离合环15连同位于其间的滚子体18还有输入件7于是沿相反的旋转方向旋转，直到它们又处于其在制动开始时的初始角位。这些部件因此在制动行程期间根据前述弹性量使它们的运动反向。

当在完成制动行程时，在制动衬片上未出现磨耗且因而在制动衬片上不存在磨损时，制动衬片与制动盘之间的传力接触恰好在如下时刻结束，在该时刻所述部件即后离合环17、前离合环15和输入件7又处于其初始角位。这些部件于是一致保持在其位置上，直到销8在凹槽2沿相反的旋转方向进行旋转运动时抵靠在杠杆2的凹槽9的对置的止挡面上。然后，通过杠杆2的朝向后侧的旋转运动，输入轴7(可能由弹簧件35的预紧力支撑)主动沿相反方向旋转，而所述输出件10和前离合环15由于飞轮弹簧11保持不动。在此阶段中，飞轮弹簧11于是滑行经过这样的角度，其对应于制动行程期间的空隙调节。

如果另一方面，在制动行程后(例如在强力紧急制动后)在制动衬片上存在磨损，则制动衬片与制动盘之间的传力接触消除，随后所述部件即后离合环17和前离合环15在滚子体18位于其间的情况下又能处于其初始角位。

此刻，通过螺旋弹簧29沿轴向施加至第二转矩离合器的力造成调节轴杆20处于旋转中，由此补偿所述磨损。接着，这些部件的进一步运动过程宛若没有磨损的上述情况那样。

在调节轴杆20上设置有齿轮41，该齿轮41距轴承座体6有一定轴向距离地就位，从而没有直接将压紧力传入该齿轮中。齿轮41用于在须更换制动衬片时复位该调节装置b。它为此与一个单独的可从制动钳外操作的机构(未示出)协作。在所示实施方式中，齿轮41也与第二转矩离合器的输出件即后离合环17脱离关联。但也可以想到，离合环17代替直接驱动调节轴杆20地驱动位于其上的齿轮41并进而间接驱动调节轴杆20，齿轮为此可具有沿径向向内的凸起，该凸起穿过调节轴杆20内的相应开口并与离合环17一起实现相应的传递转矩的楔-槽接合或类似结构，但在这里，齿轮41始终位于压紧力的力流之外。

在图7中举例示出了用于制动衬片43的制动衬片座42，其与受压件c的受压片相互作用。

如上所述，受压片不必在制动钳的壳体内被可旋转地引导，从而调节轴杆20的旋转可导致受压片的线性调节运动。

制动衬片座42在背侧具有环形槽44，该环形槽由径向靠外的环形壁45和径向靠内的柱形部46构成。受压片(未示出)的朝向制动盘的一端被相应设计成是形状互补的，因此它能与环形槽44一起在考虑相应配合情况下实现在两个轴向上的传力接合。

环形壁45具有向上指向的外轮廓47，其在滑动导向机构48中被线性引导，其中该滑动导向机构48优选形成在用于衬片定位弹簧50的压板49的底面上。通过这种方式，受压片以及进而或许整个制动执行机构可以通过制动衬片定位板在制动钳的壳体内被线性引导。