盘式制动器组件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有一个或多个旋转盘的盘式制动器组件，所述旋转盘上具有环形摩擦表面，抵靠摩擦表面的是用于向旋转盘施加制动力的受力的静止的摩擦片/垫片。特别地，本发明涉及具有制动摩擦片的类型的盘式制动器，所述制动摩擦片由用于提供所需制动力的弹簧促动以接触转子盘上的环形摩擦表面来断开或启动所述盘上的转矩。这种类型的盘式制动器利用响应于在环形压力腔室中施加的流体压力的环形活塞以沿轴向移动该活塞从而使活塞片从环形盘释放并因此释放盘上的制动力。
【背景技术】
[0002]上述类型的盘式制动器用于重型机器应用，例如油井钻具和地面开采设备；以及，在特定应用中，可以用作紧急止动制动器。这种类型的制动器的一个示例采用具有50英寸(127cm)的直径和5，578，000in-lbs (630, 282牛米)的断开或起动转矩的转子盘。
[0003]参见图6和7，摩擦片已经安装在压力板1上，压力板1由间隔件4和螺栓5固定至形成环形压力腔室3的壳体2。设置于腔室3中的环形活塞6具有可滑动地定位于间隔件4上的孔口。压力板1具有可滑动地被接纳在间隔件7上的孔口 ；以及，活塞6经由越过间隔件7的螺纹柱19的外围阵列和锁定螺母19a紧固至环形静止安装板8上，使得腔的流体加压导致壳体和压力板1轴向移动。转子盘9、10被接纳在驱动轮毂11上并在其上花键连接以允许所述盘在花键10上关于轮毂11轴向移动，同时维持与轮毂的转动驱动接合。多个制动压力弹簧12围绕活塞6以外围阵列设置，每个弹簧的一端抵接活塞6，每个弹簧的对向端抵接压力板1。在操作中，腔室3中没有流体压力时，弹簧12在图6和7中的向左方向上推动压力板1和壳体2，从而将设置在转子盘9周围的摩擦片14压靠在转子的环形摩擦表面上，并使转子盘9移动以与安装在轴向可动的环形反作用板16上的摩擦片15接触，反作用板16在间隔件7上可滑动地轴向移动，但被螺栓19和间隔件7限制而不能转动。反作用板16具有设置在其周围的摩擦片17，摩擦片17被迫压在第二转子盘10上的环形摩擦表面上，第二转子盘10抵靠设置于压力板1上的摩擦片18轴向移动，因此将全部摩擦片压靠在转子上的全部摩擦表面上并产生所需的止动转矩。
[0004]在操作中，当流体压力施加于腔室3时，壳体2移动并使压力板1在向右方向上移动，使弹簧12压靠在压力板1上，因此释放摩擦片14、15、17、18，可动板16，转子盘9、10，和压力板1上的压力，从而释放转子盘9、10上的制动动作。
[0005]上述现有技术的制动器在服务中具有压力板1的径向向内区域在弹簧12的促动下发生悬臂式轴向弯曲的问题，使得压力板1的径向向内部分沿图6和7中的向左方向轴向弯曲，导致制动力在转子盘的径向向内区域上局部化；并且，因此，通过制动接合提供了小于所需水平的初始止动转矩。因此，期望提供一种消除盘式制动器的反作用部件的弯曲影响并由此对于通过弹簧作用在摩擦片上的力的给定设计水平实现期望的初始止动转矩的方法或手段。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种具有一个或多个转子盘的盘式制动器组件，所述转子盘在其轴向的相对侧上具有环形摩擦表面，该盘通过用花键连接至转动轴而能沿轴向移动。环形壳体具有环形活塞腔，环形活塞设置于该腔中，以形成流体压力腔室。活塞螺栓连接至静止不动的环形安装板并与其用间隔件轴向隔开。定位板轴向设置于活塞和相邻的转子盘之间，并且其中设置有多个沿周向和径向隔开的孔口。每个定位板孔口中都设置有用于相对于孔口的有限轴向运动的可动托架/支架(poppet)，每个托架具有设置于其上、邻接转子盘的摩擦表面。托架中的每一者都通过设置于托架和活塞之间的弹簧被沿轴向偏压，以使其上的摩擦表面抵靠相邻的转子盘；并且，在弹簧力的作用下，托架上的摩擦表面的力使转子轴向移动以抵靠摩擦片，并且摩擦片抵靠转子和转子盘与安装板(通过螺栓连接至活塞)之间的可动反作用板，以产生制动动作。托架被保持在相邻转子盘周围的期望位置，但除此之外在弹簧促动下可在轴向方向自由移动一有限的量。在向流体压力腔室引入流体压力后，壳体和定位板沿轴向移动离开安装板；并且，在壳体和定位板进一步运动后，托架和其上的摩擦表面与相邻的转子脱开接触，因此，制动力被释放。
[0007]因此，本发明的制动器组件通过如下方式提供所需的起动制动力，S卩，弹簧分别将托架推靠在转子盘上，并由此在转子盘的摩擦表面上提供均匀的制动力，而与定位板的弯曲无关，由此实现期望的初始止动转矩。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的盘式制动器组件的透视图；
[0009]图2是沿图1的剖面指示线2-2剖开的剖视图；
[0010]图3是沿图2的剖面指示线3-3剖开的剖视图，示出了平面图中的定位板；
[0011]图4是图2的一部分的放大视图，示出了托架上的与相邻转子接合的制动片；
[0012]图5是与图4相似的视图，示出了托架上的与相邻转子脱开的制动片；
[0013]图6是与图2相似的剖视图的一部分，示出了现有技术的盘式制动器组件；
[0014]图7是与图2相似的视图，从图6的剖视图中为现有技术盘式制动器组件转动剖开的剖视图；
[0015]图8a和8b分别是本发明的托架的另一构型的俯视图和正视图；
[0016]图9a和9b分别是本发明的托架的另一构型的俯视图和正视图；
[0017]图10a和10b分别是本发明的托架的另一构型的俯视图和正视图；以及
[0018]图11a和lib分别是本发明的托架的又一构型的俯视图和正视图。
【具体实施方式】
[0019]参见图1-5，根据本发明的盘式制动器组件总的指示为20，并包括具有大致环形构造的壳体22，壳体22的内圆周24尺寸设置为允许所需直径的转动轴以具有所需间隙的方式穿过。壳体22包括与设置于其中的环形活塞31配合来限定环形流体压力腔室30的环形腔26。腔室30具有穿过壳体22形成的多个流体压力入口 28。活塞31通过适合的密封圈32围绕腔26的径向外围密封在环形腔26中；并且，腔26的径向内圆周通过内密封圈34绕活塞22密封。
[0020]环形活塞31具有多个沿周向隔开的径向向外延伸的沿外周间隔布置的凸耳36，每个凸耳都具有轴向贯穿其中形成的孔口 38。
[0021]用作反作用板40的环形静止安装板设置成与活塞31轴向隔开的布置，并通过管状间隔件42与活塞31隔开，并通过穿过间隔件42、一端连接至板40的螺纹柱44紧固至活塞，活塞在螺纹柱上通过螺纹锁定螺母46紧固。安装板40具有设置成邻近外圆周的多个沿周向隔开的安装孔41，该孔使得安装板能螺栓连接至未示出的静止支承结构。
[0022]轴向浮动环形反作用板48设置于环形安装板40和活塞31之间；并且，板48具有形成于其中的以周向间隔布置以与螺纹柱44的位置重合的孔口 50，以便可以沿螺纹柱44自由地轴向移动。板48借助于穿过孔口 50的螺纹柱44被紧固而不能转动。
[0023]轴向浮动反作用板48设置于一对转子盘52、54之间，转子盘中的每一个都在其轴向的对向侧上分别具有环形摩擦表面56、58、60、62。转子52、54中的每一个都分别具有轮毂64、66，其内部形成花键以用于与动力传动轴68的驱动连接；并且，盘52、54可以在花键轴68上自由地轴向移动。
[0024]环形安装板40具有环形摩擦片，或可替代地具有在其上以环形阵列布置的多个弓形片部段，如通过附图标记70标识的，其设置用于接触转子52上的环形摩擦表面56 ;并且，片70通过适合的紧固件如螺钉72紧固至安装板40。轴向浮动反作用板48在其一个轴向面上紧固有一环形摩擦片或分段的片73，以接触转子盘52的摩擦表面58。设置在轴向浮动反作用板48的对向侧上的是另一环形摩擦片或分段的片76，其通过适合的紧固件如螺钉78紧固在板48上。这样，片76设置成与摩擦表面60和转子盘54摩擦接触。
[0025]定位板80轴向设置于转子盘54和活塞31之间并通过多个周向隔开的间隔件82紧固于其中。板80由穿过设置于壳体22中的孔口 86的螺栓84紧固；并且，螺栓穿过间隔件82中的每一个并螺纹接合于定位板80中。定位板80具有多个周向隔开的孔口 88，孔口 88沿周向间隔布置并定位成与间隔件42中的每一个重合，间隔件42在孔口 88内可自由