专利名称：汽车鼓式制动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车的制动器，尤其涉及汽车鼓式制动器。
背景技术：
汽车鼓式制动器是制动系中产生制动力的部件。目前，一般汽车上所使用的制动器的制动力矩都是来源于固定元件和旋转元件工作表面之间的摩擦，即摩擦式制动器。用液压缸张开的制动器分为鼓式制动器和盘式制动器两大类。
鼓式制动器的摩擦副中的旋转元件是制动鼓，其工作表面是内圆柱面；固定元件是制动蹄。制动蹄的张开是由液压机构控制的制动轮缸驱动的。用制动轮缸张开的鼓式制动器，按其结构与工作特点不同，又可分为领从蹄式制动器、双领蹄式与双从蹄式制动器、双向双领蹄式制动器和自增力式制动器。
图1是领从蹄式制动器，其中包括制动鼓100，两个左右对称的制动蹄200以及双活塞式制动轮缸300，其中制动蹄的外表面上铆接有摩擦片，制动蹄一端分别用支撑销400支撑。制动时，两制动蹄在同一个双活塞式制动轮缸的液压作用下，绕各自的支撑销向外旋转张开，压靠到旋转的制动鼓上，制动蹄与制动鼓之间产生摩擦力矩(即制动力矩)，其方向与车轮的旋转方向相反，对车轮产生制动作用。解除制动时，液压轮缸中的液压撤除，两制动蹄在回位弹簧的作用下回位。
当汽车前进行驶时，制动鼓的旋转方向如图1中的箭头所示。制动时，两制动蹄绕各自的支撑销向外旋转张开。第一制动蹄的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同，称为领蹄；第二制动蹄的旋转方向与制动鼓的旋转方向相反，称为从蹄。当汽车倒驶制动时，第一制动蹄变成从蹄，第二制动蹄变称领蹄。这种在汽车前进制动和倒驶制动时，都有一个领蹄和一个从蹄的制动器即称为领从蹄式制动器。
图2是双领蹄式制动器，该制动器与图1中的领从蹄式制动器基本相同，不同之处只是采用了上下布置的两个单活塞式制动轮缸分别驱动两个制动蹄向外旋转张开。在汽车前进时，两个制动蹄均为领蹄，故称为双领蹄式制动器。这种制动器前进制动时效能高，但在倒车时两制动蹄都变成从蹄，制动效能下降很多。
图3是双从蹄式制动器，该制动器与图2中的制动器相比，只要将图2中的双领蹄式制动器翻转180度就变成了图3中的双从蹄式制动器。显然，双从蹄式制动器的前进制动效能低于双领蹄式和领从蹄式制动器。但其制动效能对摩擦系数变化的敏感度铰小，即具有良好的制动效能稳定性。
图4是双向双领蹄式制动器，该制动器与图1中的领从蹄式制动器相比，其差别就是在制动轮缸的对面又加了一个制动轮缸，两制动蹄的两端都为浮式支撑。在前进制动时，两轮缸活塞都在液压作用下向外移动，将制动蹄压靠在旋转的制动鼓上。之后，在制动鼓摩擦力的作用下，两制动蹄绕车轮中心点沿车轮旋转方向转过一个角度，将两轮缸活塞外端的支座推回，直到顶靠在轮缸端面上为止，此时的支座便成为制动蹄的支撑点，制动器为双领蹄式制动器。倒车制动时，制动鼓对制动蹄的作用相反方向的摩擦力矩，此时可调支座便成为制动蹄的支撑点，两个制动蹄仍为领蹄。这种在前进制动和倒车制动时，两制动蹄都为领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器。
图5是单向自增力式制动器，其中使用一个单活塞驱动轮缸驱动第一制动蹄，该制动蹄的另一端通过可调顶杆连接第二制动蹄。当行车制动时，第一制动蹄在驱动轮缸的作用下向外张开，压靠在制动鼓上，同时通过可调顶杆的作用，第一制动蹄对第二制动蹄发生作用，使第二制动蹄也向外张开而压靠在制动鼓上，产生自动增力作用。
图6是双向自增力式制动器，其中使用了双活塞式驱动轮缸，工作原理类似于图5中的单向自增力式制动器。
在上文中对汽车鼓式制动器的大体情况作了说明。各种现有制动器的具体结构型式可以参照各种汽车结构方面的书籍，例如由关文达主编的《汽车构造》，清华大学出版社2004年9月第1版。
在上述的各种制动器中，鼓式制动器以其结构紧凑、简单、散热良好、易用作驻车制动器等优良特性在各类汽车中得到广泛应用。在鼓式制动器中，双向双领蹄式制动器的制动效能最高，在汽车前进和倒车制动时两制动蹄均为领蹄，两制动蹄摩擦片的磨损均匀，因此应用最为广泛。但是，随着汽车行驶速度的普遍提高，对汽车鼓式制动器制动性能的要求也越来越高。在实际应用中，各种制动器的制动性能并不是很理想，制动时间、制动距离过长等主要问题依然存在。
实用新型内容因此，本实用新型的目的是提供一种能显著改进制动性能的汽车鼓式制动器。
本实用新型提供的汽车鼓式制动器包括制动鼓，制动蹄以及制动轮缸，其特征在于，该制动器还包括定轴轮系，该定轴轮系包括大齿圈、行星轮和太阳轮，其中大齿圈固定到制动鼓上，太阳轮与制动蹄以及制动轮缸固定在一起，行星轮位于大齿圈与太阳轮之间，并且行星轮的轴通过行星架固定。
采用本实用新型的汽车鼓式制动器，利用增加的定轴轮系，在汽车制动时能够使制动蹄相对于制动鼓反向旋转，从而大大提高其制动性能，在制动时间和制动距离等方面均大大优于现有的各种制动器。
图1至图6是现有技术中制动器的结构示意图；图7a和图7b是本实用新型一种实施方式的制动器的结构示意图，其中图7a是图7b中的A-A剖视图，图7b是图7a中的B-B剖视图；图8是本实用新型中定轴轮系的结构示意图；图9a和图9b是本实用新型第二种实施方式的制动器的结构示意图，其中图9a是图9b中的A-A剖视图，图9b是图9a中的B-B剖视图。
附图标记说明1-车桥 10-推力盘 19-大齿圈2-制动油管 11-制动蹄 20-行星轮3-车轴 12-定位壳 21-太阳轮4-行星架 13-轮毂 22-同步锁环5-行星齿轮轴 14-制动轮缸 23-接合套6-环形油缸体 15-活塞 24-滑块7-环形活塞 16-制动主活塞 25-定位钢球8-制动鼓 17-推杆 26-弹簧9-滚珠 18-环形油腔具体实施方式
如背景技术部分所述，现有的各种鼓式制动器的制动原理都是通过旋转元件与固定元件之间的摩擦来实现制动。基于能量的观点，汽车的制动过程是将汽车机械能的一部分通过摩擦转变为热能而耗散的过程。汽车制动时，制动蹄上的摩擦片与制动鼓相互摩擦产生热能，此热能在数值上等于消耗掉的汽车机械能。如果制动器在单位时间内转换掉(消耗掉)的汽车机械能越多，那么汽车制动时所用的时间就会越短，制动距离跟着缩短，根本原因在于此时的汽车制动减速度的绝对值在增加。换言之，在制动力、制动蹄的摩擦片摩擦系数、制动器主要尺寸均和一般的制动器相同的情况下，如果通过改变结构，使得改进型制动器制动时在单位时间内消耗掉的汽车机械能增加，那么就能够缩短制动时间和制动距离。
因此，基于这种考虑，下面以双向双领蹄式制动器为例对本实用新型的汽车鼓式制动器的优选实施方式进行详细说明。
图7a和图7b是本实用新型第一实施方式的汽车鼓式制动器的示意性结构图，图8是图7a和图7b中使用的定轴轮系的示意性结构图。
如图7a和图7b所示，本实用新型提供的汽车鼓式制动器包括制动鼓8，制动蹄11以及制动轮缸14，此外，该制动器还包括定轴轮系，该定轴轮系包括大齿圈19、行星轮20和太阳轮21，其中大齿圈19固定到制动鼓8上，太阳轮21与制动蹄定位壳12固定在一起，行星轮20位于大齿圈19与太阳轮21之间，并且行星轮20的行星齿轮轴5通过行星架4固定，如固定在车桥1上。
该实施方式中的汽车鼓式制动器与传统汽车鼓式制动器相比，主要区别在于增加了一个定轴轮系，通过该定轴轮系，汽车鼓式制动器在制动时能够使得制动蹄11相对于制动鼓8反转，从而在相同的时间内能通过摩擦消耗掉更多的机械能，从而明显缩短制动器的制动时间和制动距离。下面参照图7a、图7b和图8对这种定轴轮系以及具有这种定轴轮系的汽车鼓式制动器进行详细说明。
定轴轮系包括大齿圈19、行星轮20和太阳轮21，其中大齿圈19的内齿与行星轮20的齿啮合，行星轮20的齿与中心的太阳轮21的齿啮合，并且行星轮20相对固定不动。因此，从图8中可以看出，通过行星轮20的作用，大齿圈19的旋转方向总是与太阳轮21的旋转方向相反，这是本实用新型的最关键特征。
大齿圈19固定在制动鼓8上，与制动鼓8同步，在图7a和图7b中所示的是通过螺栓固定在制动鼓8上，但是很明显，在现有技术中有各种各样的固定手段，例如焊接、铆接等，因此本实用新型对具体的固定方式不作限制。在下面的说明中以及权利要求书中，出现的术语“固定”在没有特殊说明的情况下应当作同样解释。
太阳轮21固定在制动蹄定位壳12上，该制动蹄定位壳12与制动轮缸14固定在一起。行星轮20啮合在大齿圈19与太阳轮21之间，并且行星轮20的行星齿轮轴5通过行星架4固定在车桥1上。由于车桥1相对于汽车固定不动，所以行星轮20也相对于汽车固定不动，即只能自转而不能绕着太阳轮21公转。
因此，通过上述的结构，在汽车正常行驶时，大齿圈19与制动鼓8以及车轮轮毂13一起转动。行星齿轮20通过行星齿轮轴5和行星架4固定在车桥1上，从而位置相对于汽车而言保持不变(即只能自转而不能公转)。太阳轮21位于定轴轮系的中心，与制动蹄定位壳12固定在一起，通过行星轮20的自转而发生转动，并且转动方向与大齿圈19的转动方向(也是制动鼓8以及车轮轮毂13的转动方向)相反，从而带动制动蹄定位壳12、制动蹄11以及制动轮缸14一起反相旋转。当需要制动时，通过液压轮缸14的作用，制动蹄11向外张开而压靠在制动鼓8的内圆柱表面上，由于此时制动蹄11按照与制动鼓8旋转方向相反的方向旋转，所以能在更短的时间内通过摩擦消耗掉更多的机械能，从而使汽车的制动时间以及制动距离显著缩短，这在发生紧急情况而需要急刹车时是特别有用的。
在该实施方式中，由于大齿圈19直接与制动鼓8固定在一起，所以在汽车正常行驶中，大齿圈19将会一直与制动鼓8作同步转动，从而行星轮20、太阳轮21以及制动蹄11、制动轮缸14等都将一起转动，因此会造成不必要的能量损失。为了克服这种不足，本实用新型提出了另一种实施方式，即使用接合套和同步器将大齿圈19固定在制动鼓8上，而不是通过螺栓直接将大齿圈19固定在制动鼓8上。下面参照图9a和图9b对这种实施方式进行详细说明。
如图9a和图9b所示，该第二实施方式与上述的第一实施方式不同之处仅仅在于大齿圈19与制动鼓8之间的连接是通过接合套和同步器来实现的。接合套和同步器在汽车变速器中广泛使用，以便在换档过程中不产生齿轮间的冲击，其具体结构在各种汽车构造方面的书籍中均有详细记载，例如在关文达主编的《汽车构造》，清华大学出版社2004年9月第1版中的变速器章节中便有记载，因此在图9a和图9b中仅仅很简单地给出了示意图，而没有作很详细的图示。
如图9a和图9b所示，该实施方式与第一实施方式相比，取消了大齿圈19与制动鼓8之间的螺栓连接，取而代之的是在大齿圈19与制动鼓8之间加装了接合套23和同步器，同步器包括同步锁环22、滑块24、定位钢球25、定位弹簧26等，并且在大齿圈19的外面也加工有齿，与接合套23的内齿处于常啮合状态，在制动鼓8的部分外表面也加工有齿。这样，在制动时先使得接合套23沿轴向滑移，在同步器的作用下，接合套23的内齿迅速与制动鼓8的外齿啮合，然后接合套23就将大齿圈19与制动鼓8固连在一起，起到了螺栓连接的作用，然后再通过驱动轮缸的作用进行制动。与第一实施方式相比，因为只有在制动时定轴轮系和制动蹄11等才开始旋转，所以减少了制动前定轴轮系和制动蹄11等旋转时的能量损失，这对于节约能源方面是有益的。
再次参照图7a和图7b，从图中可以看出，由于在现有的制动器中增加了定轴轮系，所以可以根据定轴轮系的具体结构而采用适当的制动器驱动机构，当然，不改变现有的制动器驱动机构同样可以实现本发明的目的。下面，通过一种优选的实施方式对制动器的驱动机构进行详细说明。
制动油管2插入到行星齿轮轴5的中心孔内，油管2的另一端接通到制动器外部的制动主缸(未图示)。行星齿轮轴5的端部嵌入环形油缸体6中，因为行星齿轮轴5通过行星架4和车桥1固定，所以环形油缸体6也相对固定不动。环形油缸体6和环形活塞7形成环形油腔18，同时环形活塞7又和滚珠9、推力盘10组成向心推力轴承。推力盘10和制动主活塞16用推杆17固定连接。并且，制动轮缸14使用的是三通式制动轮缸。
通过上述结构，在制动时，首先踩下制动踏板，液压油经过制动主缸(未图示)、制动油管2、行星齿轮轴5到达环形油腔18，并推动环形活塞7移动。该推力又经过滚珠9、推力盘10以及推杆13传递给制动主活塞16，制动主活塞16则通过三通式制动轮缸14将此机械推力转换为液压推力，从而推动制动轮缸14的活塞15推动制动蹄11，使制动蹄11向外张开而压靠在制动鼓8的内表面上，对制动鼓8施加摩擦阻力，将汽车的残余机械能以摩擦热能的形式消耗掉，使汽车停止。
在该制动过程中，制动鼓8随轮毂13一起旋转，而制动蹄11在定轴轮系的作用下反向旋转。因此，制动蹄11与制动鼓8之间的相对滑动速度比传统制动器要大的多，也就是说其制动减速度的绝对值显著大于传统制动器。例如，当大齿圈19的内齿数目是太阳轮21齿数的三倍时，制动鼓8和制动蹄11之间的相对滑动速度也增加了三倍，制动器单位时间内消耗的机械能也增加了三倍，也就是说制动减速度的绝对值显著增加，因此本实用新型的这种制动器可以有效地减少制动时间和缩短制动距离。
在上文中，通过具体的实施方式对本实用新型的汽车鼓式制动器进行了详细说明。列举出的这些具体实施方式
是以双向双领蹄式制动器为例的(如图7a和图7b以及图9a和图9b中所示)，但是如同前文所述，本实用新型中的这种定轴轮系可以应用于各种鼓式制动器，为了简化的目的，不再通过具体的实施方式对应用于其他各种制动器的具体实施例进行描述。
权利要求1.一种汽车鼓式制动器，包括制动鼓(8)，制动蹄(11)以及制动轮缸(14)，其特征在于，该汽车鼓式制动器还包括定轴轮系，该定轴轮系包括大齿圈(19)、行星轮(20)和太阳轮(21)，其中大齿圈(19)固定在制动鼓(8)上，太阳轮(21)与制动蹄(11)的定位壳(12)固定在一起，行星轮(20)位于大齿圈(19)与太阳轮(21)之间，并且行星轮(20)的行星齿轮轴(5)通过行星架(4)固定。
2.如权利要求1所述的汽车鼓式制动器，其特征在于大齿圈(19)通过螺栓固定在制动鼓(8)上。
3.如权利要求1所述的汽车鼓式制动器，其特征在于大齿圈(19)通过接合套(23)和同步器固定到制动鼓(8)上。
4.如权利要求1所述的汽车鼓式制动器，其特征在于该制动器还包括制动油管(2)、环形油缸体(6)、环形活塞(7)、推力盘(10)、推杆(17)以及制动主活塞(16)，其中制动油管(2)的一端插入到行星轮(20)的行星齿轮轴(5)的中心孔内，行星齿轮轴(5)的一端嵌入到环形油缸体(6)内，环形油缸体(6)与环形活塞(7)之间形成有与行星齿轮轴(5)的中心孔相通的环形油腔(18)，环形活塞(7)连接推力盘(10)，推力盘(10)连接推杆(17)的一端，推杆(17)的另一端连接制动主活塞(16)。
5.如权利要求4所述的汽车鼓式制动器，其特征在于在所述环形活塞(7)和推力盘(10)之间具有滚珠(9)。
6.如权利要求5中所述的汽车鼓式制动器，其特征在于所述制动轮缸(14)是三通式制动轮缸。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车鼓式制动器，包括制动鼓(8)，制动蹄(11)以及制动轮缸(14)，其特征在于，该汽车鼓式制动器还包括定轴轮系，该定轴轮系包括大齿圈(19)、行星轮(20)和太阳轮(21)，其中大齿圈(19)固定在制动鼓(8)上，太阳轮(21)与制动蹄(11)的定位壳(12)固定在一起，行星轮(20)位于大齿圈(19)与太阳轮(21)之间，并且行星轮(20)的行星齿轮轴(5)通过行星架(4)固定。采用本实用新型的汽车鼓式制动器，利用增加的定轴轮系，在汽车制动时能够使制动蹄相对于制动鼓反向旋转，从而大大提高其制动性能，在制动时间和制动距离等方面均大大优于现有的各种制动器。
文档编号B60T1/06GK2908908SQ200520103848
公开日2007年6月6日 申请日期2005年8月15日 优先权日2005年8月15日
发明者张平 申请人:比亚迪股份有限公司