盘式制动片底座以及保持系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于车辆的盘式制动器，并且特别地涉及一种在盘式制动器中安装、移除和保持制动片的系统和方法，盘式制动器诸如用于商用车的气动的盘式制动器。
【背景技术】
[0002]至少从20世纪70年代起气动的盘式制动器经历了在商用车辆上的发展和应用，并且由于在诸如冷却、抗褪色性和使用可靠性领域的优势开始替换鼓式制动器。德国专利申请DE 40 32 886 Al，并且特别地该文件的图1，公开了这种空气盘式制动器的实例。在该设计中，气动隔膜室(气动致动器)附接于盘式制动器卡钳外壳的后表面，并且通过线性致动器棒将制动致动力施加到卡钳内的制动致动器杆。制动器的致动器杆反过来将由致动棒施加的力传送到一个或者多个轴并且倍增，该轴强制制动片抵靠制动盘或者转子。术语“制动盘”、“转子”和“制动转子”在这里可以互换使用。
[0003]如DE 40 32 886 Al的图1所示，致动器大部分安装在制动器卡钳上，因为商用车辆轮辋的尺寸仅仅提供用于过去在这种车辆上采用的鼓式制动器的足够的间隙。因为车轮和其轮轴之间包覆的产生空间是被限制的，致动器必须位于邻近车轮的空间中。基于相同理由，制动片必须被构造成符合被限制的可用的径向空间，并且因此典型地已经利用横向悬挂销和/或利用配置在制动片的整个外径的板簧类型金属条被定位和保持在制动器卡钳或者制动器卡钳支架/底座中的一个上。制动片已经通过将制动片捕捉在卡钳底座框架和制动器卡钳的跨设在制动盘上的部分之间被保持。(如本领域的技术人员会意识到的，同样的制动片支撑功能可以通过被设计成支撑制动片的制动器卡钳支架/底座或者通过与卡钳底座结构分离的制动片支架设置。为了方便描述，术语卡钳支架、卡钳底座和制动片支架可以在不将制动器标准支撑结构限制到任何具体的制动片和制动器卡钳承载结构的情况下相互替换。)
[0004]常规的商用车辆空气盘式制动器一般需要安装辅助的制动片保持机构，和/或使用制动器卡钳本身以在工作期间保持制动片。这两种方法，并且特别地使用制动器卡钳作为保持装置，需要拆卸制动片保持机构和/或移除制动器卡钳从而替换磨损的制动片和安装新的制动片。因此，在先前的气动盘式制动器设计中的制动片的替换已经是劳动密集型的，并且因此是成本高的程序。
[0005]现有技术制动片的进一步问题为在制动操作期间制动片旋转和/或振动的趋势。如图6所示，当制动片101抵靠在方向DR上旋转的制动盘(图中未示)的摩擦表面被施加时，制动盘的旋转引起制动片101和其相邻的底座抵接表面(为了清晰图中未示)之间的运动和反作用力。具体地，在制动片的引导边缘102，制动片试图响应于沿着制动片的表面的摩擦力(这里通过越过制动片101的表面的力的箭头表示)在方向LU上向上移动。在制动片的尾随边缘103，制动片试图在方向TD上向下移动。然而，因为制动片101通过相邻的底座抵接表面被束缚，制动片的总体移动大致绕着平行于制动盘旋转轴线的轴线旋转。该运动可以在制动施加期间是单侧的，或者可以清楚表明运动本身在其底座中是制动片的中度到重度的振荡，显著地增加抵接制动片和底座表面的磨损。
[0006]为了防止在其底座中制动片的不期望的旋转和/或振动(例如，绕着制动施加方向旋转)，制动片背板和相邻底座支架角状物需要相对高的径向高度以在背板的转角部接触相邻框架角状物之前最小化制动片旋转(被称为“制动片跳动”或者“制动片外旋”的运动)的量，相邻底座支架角状物在圆周方向上支撑制动片。这个相对高的结构反过来将要求制动器卡钳使其对应的底座角状物的径向外侧的相对的内表面足够削减以容纳制动片和/或底座角状物的外转角部，制动器卡钳安装在制动片和底座支架的上方。这个变薄带来的问题是:因为制动器卡钳的最大外直径通常是通过非常紧密的间隙束缚到相邻轮辋的内侧，跨设在卡钳的作用侧和反作用侧之间的制动盘上的制动器卡钳臂可能最终在这个区域中比期望的更薄从而容纳高的支架底座角状物和紧密适配的轮辋。这能够导致在薄区域上非常高的张力和弯曲应力，并且不期望地减少疲劳寿命和使用寿命。
【发明内容】
[0007]本发明通过提供一种制动片底座和保持装置与安装和移除方法而解决这些及其他问题，该安装和移除方法更容易安装和移除在原位的制动片而不需要制动器卡钳移除或者其他显著的制动器拆卸工作。该解决方案显著于高空间限制的商用车辆空气盘式制动器应用，其中制动片在不需要显著的制动器拆卸工作卡钳的情况下工作，这在先前不被相信具有商业可行性。
[0008]在本发明的一个实施例中，制动器卡钳底座制动片支撑角状物设置有在角状物的面向与制动盘相反侧的窄的竖直凹槽或者狭缝。凹槽布置成允许制动片在径向向内方向上沿着凹槽向下滑动，直到制动片到达安装位置，该制动片具有在其横向侧的对应厚度的部件。角状物进一步在其基部或者基部附近具有平行于制动盘旋转轴线延伸的横向凹槽，该横向凹槽布置成接收制动片的侧部件，从而当制动片被制动器卡钳的致动器向前推时制动片可以朝向制动盘前进。在使用期间，制动片通过以下的结合被确实地保持在制动器中:
(i)在底座角状物中的横向凹槽，该横向凹槽防止制动片从卡钳中升高和制动片的过分旋转(即，当旋转的制动盘试图在制动片的另一端向下推的同时提高制动片的一端时，在卡钳中的制动片的扭绞或者“翻转”);(?)制动盘，该制动盘防止制动片前进得太远以至于从底座角状物横向凹槽中脱出；和(iii)通过制动施加装置，该制动施加装置防止制动片退回得太远以至于到达底座角状物竖直凹槽并且滑出卡钳的顶部。
[0009]这个布置也便于简易和迅速的制动片改变，因为在轮子移除以完全地撤回制动施加装置之后移除制动片所需的只是，轴向地滑动制动片背板以到达底座角状物竖直凹槽，然后简单地使制动片从在仍然处于安装状态的制动器卡钳的顶部中的开口中抬起。新的制动片然后可以插入到竖直凹槽中直到背板的横向部件与横向凹槽对齐，接下来使制动施加装置在制动片后面前进足够距离以防止其退出横向凹槽。
[0010]本发明也提供显著地降低底座角状物的高度的能力，因此允许在高应力区域中的制动器卡钳厚度被制得更厚以增加强度和卡钳使用寿命。相对紧凑的凹槽和在制动片背板上相应的接合部件的几何形状确保在支架内制动片旋转的量相对于现有技术布置被显著地被限制。因此，因为不再有必要设置相对高的底座角状物以限制制动片的旋转(由于现在凹槽限制制动片旋转)，可以使角状物更矮。对于角状物高度的减少，在角状物的整个区域中在角状物和制动器卡钳的内表面之间新建立的额外的间隙允许卡钳在这些高负载区域中被制得更厚。卡钳材料在这些区域中的增加提供了附加负载负荷截面面积，和局部应力水平的响应减少和卡钳疲劳寿命的增加。
[0011]优选地制动片、底座和/或制动器卡钳可以设置有振动阻尼部件，诸如在背板横向延伸部上的弹簧负载支架或者在背板的上表