专利名称：制动机构和控制力的放大的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于盘形制动器的制动机构和一种控制来自制动器促动器的传输力的方法。具体地说，本发明涉及制动机构的控制杆和将从制动器促动器到制动衬片传输力的放大。
本发明的制动机构被主要用于重载公路车辆，但是也可以被用于轻载公路车辆或火车。
用不同方式作用于横杆的不同类型的控制杆是众所周知的。在一些实施例中，横杆或类似零件或多或少浮动，同时在另一些实施例中，横杆被精密地导向。此外，控制杆直接或通过中间元件作用于横杆，控制杆或中间元件和横杆之间或多或少有一延伸的接触表面。现有技术的施力系统通常是一些采用气缸或类似形式的、偏心类型的给予一几乎恒定的制动器促动器的传输力。
制动器促动器，也就是被用于促动制动机构的控制杆的气缸、通常有一个根据气缸的行程长度而变化的力。如果制动机构的横杆和控制杆具有一几乎恒定的制动器促动器的力的放大，制动器将具有一变化的效果。因此，制动器的性能将根据制动器促动器的行程长度和制动器衬片的磨损(弹性的变化)而变化。此外，不同的制动器给予不同的制动力，在极端情况下，将导致更多的问题。本发明的目的是使制动器的左、右制动器给予相同的制动力。
制动机构可以具有模块形式，即很容易改变不同的零件，使制动机构适合实际的促动器。因而，能够储存与不同的制动器促动器结合的不同的控制杆。
通过本发明，控制杆和中间元件之间的接触是直线的。在本发明中，控制杆和中间元件之间直线接触减少了摩擦、磨损和滞后。
横杆和推进装置总是在垂直于制动盘的方向移动。在一符合现有技术的普通制动器中，将有角度的变化。将导致更大的倾斜磨损的风险。通过合适的凸轮曲线，本发明的制动机构能够控制制动器特性。
本发明的制动机构最好选择气缸促动，但是也可以选择液压促动或电力促动。
通过阅读下文，本领域普通技术人员将明白本发明的进一步的目的和优点。
下文通过结合附图，对本发明的实施例进行详尽的描述。
图1是一透视图，显示了本发明第一实施例的制动机构；图2是一沿图3中II-II线剖切的横截面视图，显示了图1中的制动机构；图3是一沿图2中III-III线剖切的断面图，显示了图2中的制动机构；图4是一透视图，显示了本发明第二实施例的制动机构；图5是一沿图6中V-V线所做的横截面视图，显示了图4中的制动机构；图6是一沿图5中VI-VI线剖切的断面图；图7是一沿图6中VII-VII线剖切的断面图；图8示意显示了三个曲线图，分别涉及力与制动器促动器行程的关系，力与盘形制动器的控制杆的关系，和两者的合成。
图1～3显示了本发明第一实施例的制动机构。在该实施例中，控制杆26被设置在轴承座22内，被容纳在卡钳16的开口内。图1～3中没有显示卡钳16，但是它与图5～7中所显示的卡钳16一致。通过一中间元件27，控制杆26作用于横杆34。控制杆26被轴承座22内的一个轴承所支承。轴承座22内的轴承是一滚柱轴承或一平轴承。横杆34在卡钳16内被用此方式导向，即横杆34可以在盘形制动器的推进方向和切线方向移动(例如图7)。横杆34不能在垂直于这些方向的方向移动。控制杆26没有被固定在横杆34上。
横杆34具有两个具有螺纹的孔，每个孔容纳一调整螺杆4。因此，调整螺杆4被转动地安置在横杆34内。每个调整螺杆4设有一个推进板5，所述推进板5作用于一制动器衬片夹持器(图中未示)上或类似物上。在制动器促动期间，制动器衬片将与制动盘接触。众所周知，另外一个制动器衬片被设置在制动盘的相反侧。另外一个制动器衬片用一种众所周知的方式与制动盘接触，即在制动器促动下，打开的卡钳16被移动。在轴承座2内，设置两个调整和复位轴6。当制动机构被装配时，调整和复位轴6将被容纳在调整螺杆4内，调整和复位轴6可以轴向移动，但是与调整螺杆4非转动地连接。此外，制动机构包括一在装配时被固定在卡钳16上的盖7。
通过控制杆26，来自制动缸(图中未示)活塞的制动力被传递到机构，具体是被传递到横杆34。在本文中，制动缸通常被称作制动器促动器。控制杆26大体上包括一从被称作弯曲楔8延伸出来的臂，所述弯曲楔8具有分别与中间元件27和轴承座22的圆柱形表面啮合的内、外表面。弯曲楔8的内表面是圆柱形的并与轴承座22配合，外表面与中间元件27配合。楔8的外表面可以不是圆柱形的，在所示实施例中，楔8的外表面具有一非圆柱形凸轮形状。内、外表面的中心不重合。如图3所示，当控制杆26向下移动时，伴随着制动，在轴承座22和中间元件27之间的弯曲楔8将被迫向下推横杆34。横杆34将在一基本垂直于制动盘的平面内移动。
利用中间元件27，控制杆26作用于横杆3。在此实施例中，中间元件27具有一摇杆29的形状。但是在别的实施例中，可以具有别的形状。控制杆26围绕第一转动点1转动，中间元件27围绕第二转动点2转动。
轴承座22具有一突出部分32，所述突出部分32具有与控制杆26的内圆柱形表面配合的圆柱形表面。一轴承可以被设置在控制杆26和轴承座22的突出部分32之间。
摇杆29具有一与控制杆26的楔8的外表面接触的圆柱形表面。摇杆29被容纳在横杆34的一凹槽35内。在摇杆29移动的终端位置，它将邻接凹槽35的侧面。凹槽35和摇杆29的接触表面都是圆柱形的。
在另一个实施例(图中未示)中，在摇杆29和凹槽35的底部之间，设置一圆柱形双头螺栓。
一复位弹簧11被设置在盖7和横杆34之间，以便使制动机构返回它的原始位置。
轴承座22被容纳在卡钳16的开口内。开口被设置在卡钳16最远离制动盘的壁上。因此，卡钳是一敞开设计。轴承座22具有一邻接卡钳16内部的肩部18，因而，轴承座22从内部放在卡钳16的开口内。利用轴承座22，制动器的夹紧力的作用被传递到开口的卡钳16。通过轴承座22的肩部18传递反作用力。由于利用轴承座22的肩部18传递反作用力，力在一围绕卡钳16的开口的区域被传递。轴承座22是制动机构的一有负载部分，因此，轴承座22和它的肩部18应该具有足够的强度用于传递反作用力。本领域普通技术人员明白，替代轴承座22，肩部可以被设置在卡钳内，在此情况下，通过轴承座的边缘区域，作用力被传递到卡钳的肩部。
在轴承座22和卡钳16之间设置一密封。轴承座22和卡钳16之间的密封被容纳在轴承座22的凹槽内。凹槽和密封可以被设置在轴承座22内任何轴向和径向位置。通过卡钳16的开口，卡钳16的内部可以被机加工。
一种公知结构的调整机构23放在调整和复位轴6的顶部。当制动器被使用时，控制杆26的销43将作用于调整机构23。在轴承座22内，多个齿轮24被设置在调整和复位轴6的齿轮之间，用于转移运动并使轴之间的运动同步。每个齿轮被设置在一固定在轴承座22内的销25上，齿轮24被设置在一被容纳在轴承座22内的盖42之下。在图1中，为了清楚起见，盖42被部分移走。在所示实施例中，在调整和复位轴6的齿轮之间具有四个齿轮。本领域普通技术人员明白，也可以使用其它数量的齿轮。由于调整机构不是本发明的组成，将不详细介绍它。
至少一个调整复位轴6设有一适当的头部，当制动器衬片被更换时，用于接收一被用于重新安排推进装置的工具。通过一套齿轮24，这种运动将被传递到其它的调整复位轴6。调整复位轴6按通常方式转动，直到推进板5和制动盘之间的距离足以接收新的制动器衬片。调整复位轴6以此方式转动，即推进板5和制动盘6之间的距离与要求的工作间距一致。至少一个调整复位轴6被容纳在轴承座22的一个被密封的孔内。
横杆34被横杆的四个突出部分36和盖7内的复位弹簧11所支承。横杆34的突出部分36邻接卡钳16的内部。卡钳16与横杆34的突出部分相接触的部分被机加工成光滑的表面。通过卡钳16的开口，进行所述机加工。复位弹簧11在横杆34的一孔内被导向，在横杆34和盖7之间作用。复位弹簧11被容纳在盖7的一夹持器内。沿被机加工部分，横杆34在推进方向和一垂直于推进方向的方向自由运动。后一个方向是制动盘的切线方向。在另一个实施例中，横杆34在一被围绕着螺杆而设置的导向套筒(图中未示)内被导向，所述螺杆被用于将盖7固定在卡钳16上。
当制动器被促动时，在朝向制动盘(图中未示)的方向，控制杆26压中间元件27、横杆34，和因此通过调整螺栓4，压推进板5和制动器衬片。当制动器衬片撞击制动盘时，在制动器衬片撞击一支柱(图中未示)之前，衬片将在制动盘的切线方向移动一短距离。在制动盘切线方向的移动不大于几毫米。制动机构的控制杆26、中间元件27、横杆34和推进装置将跟随制动器衬片的运动。在这个运动中，控制杆26将在轴承座22内滑动。被横杆突出部分36或导向套筒所导向，横杆34将在制动盘的切线方向移动。盖7被固定在卡钳16上，将不能移动。横杆34和盖7之间的运动被复位弹簧11吸收。当制动器被松开时，复位弹簧11使横杆34返回它的居中的位置。控制杆26、中间元件27和推进装置将与横杆34一起移进居中的位置。因此，复位弹簧11使制动机构在推进方向和横向复位。
利用螺钉，盖7被固定在卡钳16上。盖7具有开口，用于容纳推进装置。盖7和推进装置之间具有间隙，允许推进装置在任何方向相对于盖7移动。
图4～7所示的第二实施例在很多方面与第一实施例相同，相同部分将不再介绍。
在图4～7所示实施例中，控制杆31具有一被容纳在轴承座30的滑动轴承33内的突出部分。控制杆31作用于双头螺栓形式28的中间元件27，所述中间元件作用于横杆37。利用一轴承，双头螺栓28被容纳在横杆37的凹槽内。如图所示，控制杆31与中间元件27相接触的表面是一圆柱形，但是，也可以是别的曲线形式。在该实施例中，控制杆31不是楔型。
如图7所示，横杆37在卡钳16内用此方式被导向，即在一垂直于推进方向的方向或制动盘的切线方向不能运动。
在第二实施例中，推进装置与一单独的公共的推进板38相连，推进板38作用于制动器衬片。推进装置每个包括一推进螺栓39。在推进螺栓底部具有一开口，用于接收推进板38上的双头螺栓。推进板38的双头螺栓和推进螺栓39的开口成形为可锁定推进螺栓39，因此，阻止它们转动。对于控制制动器衬片和制动盘之间的距离，这是重要的。
推进装置之一还配备有上述的调整机构23和一调整轴40。调整机构23被设置在推进螺栓39的顶部。别的推进装置配备有一复位轴41。利用一组齿轮24，轴40、41被驱动地连接。一组齿轮24被设置在盖7和推进板38之间的区域。齿轮的功能与第一实施例中的一组齿轮24相同。
利用控制杆销43，调整机构23与控制杆31配合。推进装置的轴40、41和螺栓39可以彼此相对地转动，这对于制动盘松弛的调整是非常重要的。轴40、41具有被设置在螺栓39外部的套筒的形式。
为了使制动机构不受道路上的尘土的影响，风箱15被设置在推进板5和盖7之间。在所示实施例中，风箱15被设置在一热保护环内。风箱15正常也被配置在图1～3所示实施例中，但在所述附图中没有被显示。
如图4所示，制动机构可以具有一模块形式。在图4中，模块包括轴承座30和控制杆31。利用一夹子13，控制杆31被连接在轴承座上。第二模块由制动机构的其它部分组成，被一支撑物14保持在一起。模块形式便于装配和维修。
本发明普通技术人员明白，根据本发明，无论制动机构是否是一模块形式，控制杆和中间元件可以被独立地使用。他也明白，即使制动机构没有轴承座，控制杆和中间元件也可以被使用。
在另一个实例(图中未示)中，与上述实施例相比，控制杆是可转向的。用此方式进行转向，即中间元件27和控制杆互换位置。因此，在此实施例中，中间元件将被容纳在轴承座内，控制杆将直接与横杆接触。
控制杆和中间元件的用途和使用方式与上述实施例相同。控制杆26、31和中间元件27彼此沿一条直线接触。因此，它们具有一接触线，与控制杆和横杆或中间元件之间的接触的通常的延伸区域相比，将减少摩擦和磨损。控制杆26、31和中间元件27之间的接触线沿一凸轮轮廓移动，所述轮廓也可以是一圆弧。相对于控制杆的转动点1，凸轮轮廓具有一距离R1，相对于中间元件27的转动点2，具有一半径R2。随着第一实施例中控制杆26的移动，如果楔8的外表面具有一非圆柱形曲线形式，距离R1是变化的。如果与中间元件接触的控制杆的表面是圆柱形，距离R1是一半径。利用一滚柱轴承，中间元件27被支承在横杆37上。中间元件27具有两个凸缘，在两个凸缘之间，容纳控制杆26、31。中间元件27与控制杆26、31接触的表面是一半径为R2的圆柱面。因此，中间元件27与控制杆26、31接触的部分沿一半径为R2的圆弧相对于中间元件27的转动点2移动。
控制杆26、31具有一细长部分，它的上段与促动器配合。在另一端，控制杆26、31具有一突出部分或一凹进部分，分别被容纳在轴承座22、30的凹进部分或突出部分中。因此，控制杆26、31被支承在轴承座22、30和中间元件27之间。在位置3和转动点1之间，控制杆26、31具有一工作长度L，所述位置3就是制动器促动器作用于控制杆的位置。控制杆26、31和中间元件27的转动点1、2的位置分别彼此偏移一距离D。
当制动器起制动作用时，控制杆26、31将在轴承座22、30的轴承33内转动。通过改变半径R2、偏移距离D、控制杆26、31与中间元件27相接触部分的表面的曲线形状和控制杆26、31的长度，能够改变制动机构的力的增大特性。在一理想形式下，力的大小不依赖于制动器促动器的行程长度。如果一气缸被用于驱动制动器控制杆26、31，这种气缸通常给予一个力，其大小依赖于行程长度，如图8中中间的曲线所示。如曲线所示，力沿一倾斜的曲线变化，在行程的初始阶段和行程的终点，具有更大的倾斜。利用上述变化，能够形成一用于杠杆比和制动器促动器的行程长度的比率关系的特性，它是如中间曲线所示的气缸特性的镜象。一适当的用于控制杆26、31的杠杆比和制动器促动器的行程长度的比率关系的特性被显示在图8上部的曲线中。两个特性的结果是，被施加在制动器衬片上的力不依赖于制动器促动器的行程长度，如图8中下部的曲线所示。
由于制动机构的模块形式，容易改变控制杆26、31，轴承座22、30和/或中间元件27，以便如上所述改变力的增大特性。
本领域普通技术人员明白，控制杆和中间元件可以在多种不同类型的制动机构中使用。
权利要求
1.一被容纳在制动器卡钳(16)内的盘型制动器的制动机构，所述卡钳越过制动盘，所述制动机构包括一被制动器促动器所促动的控制杆(26，31)，其特征在于利用中间元件(27)，控制杆(26，31)作用于制动机构的横杆(34，37)，控制杆(26，31)和中间元件(27)具有一接触线，在制动机构的制动行程期间，所述接触线沿一凸轮轮廓移动，卡钳(16)用此方式容纳横杆(34，37)，即横杆可以在盘型制动器的推动方向和切线方向移动，但是不能在垂直于上述方向的方向上移动。
2.根据权利要求1所述制动机构，其特征在于中间元件是一被容纳在横杆(34，37)的凹槽(35)内的摇杆(29)，摇杆(29)可以在凹槽(35)内内壁之间移动。
3.根据权利要求1所述制动机构，其特征在于中间元件是一双头螺杆(28)。
4.根据上述任一项权利要求所述制动机构，其特征在于控制杆(26，31)相对于第一转动点(1)转动，中间元件相对于第二转动点(2)转动。
5.根据权利要求4所述制动机构，其特征在于控制杆(26，31)和中间元件(27)相接触的表面沿一凸轮轮廓移动，所述凸轮轮廓的形状是这样的，控制杆(26，31)距转动点(1)的距离是(R1)，中间元件(27)距转动点(2)的距离是半径(R2)。
6.根据权利要求5所述制动机构，其特征在于根据控制杆(26)的位置，控制杆(26，31)距转动点(1)的距离(R1)变化。
7.根据权利要求5所述制动机构，其特征在于凸轮轮廓是一圆弧。
8.根据权利要求5～7之一所述制动机构，其特征在于在控制杆的平面(L)内，控制杆(26，31)和中间元件(27)的转动点(1，2)彼此偏移距离(D)。
9.根据权利要求4～8之一所述制动机构，其特征在于在控制杆(26，31)的转动点(1)和位置(3)之间，控制杆(26，31)具有一工作长度(L)，在所述位置(3)，促动器与控制杆(26，31)接触。
10.根据上述任一项权利要求所述制动机构，其特征在于制动机构包括一被容纳在卡钳(16)的开口(17)内的轴承座(22，30)，所述开口(17)在最远离制动盘的壁上，利用轴承(33)，控制杆(26，31)被容纳在轴承座(22，30)内。
11.根据权利要求10所述制动机构，其特征在于为了改变制动机构的力的放大，控制杆(26，31)、轴承座(22，30)和/或中间元件(27)是可以更换的。
12.一种用于控制根据上述权利要求中任一项的制动机构从制动器促动器到制动器衬片的力的放大的方法，所述制动器衬片作用于制动盘，其特征在于制动机构的力的放大适合于制动器促动器的力的特性。
13.根据权利要求12所述方法，其特征在于通过分别改变圆弧半径(R2)、控制杆(26，31)和中间元件(27)的转动点(1，2)之间的偏移距离(D)、控制杆(26，31)与中间元件(27)接触的外表面的形状和/或控制杆(26，31)的有效长度(L)，控制制动机构的力的放大特性，控制杆(26，31)与中间元件(27)之间的接触线沿所述圆弧移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于圆弧半径(R2)、偏移距离(D)、控制杆的外表面的形状和/或控制杆(26，31)的有效长度(L)被控制，以便给予一恒定的、不依赖于制动器促动器的行程长度的制动力，所述制动器促动器作用于控制杆(26，31)。
15.根据权利要求14所述方法，其特征在于所述制动器促动器是一气缸。
全文摘要
本发明涉及一被容纳在卡钳(16)内的盘型制动器的制动机构和一种控制制动机构的力的放大的方法。制动机构包括一被制动器促动器所促动的控制杆(26,31)。利用一中间元件(27),控制杆作用于横杆(34,37)。在制动机构操作期间,控制杆(26,31)和中间元件(27)具有一沿圆弧移动的接触线。制动机构的横杆(34,37)被精密地导向,仅能在制动盘的推动方向和切线方向移动。制动机构的力的放大适合于制动器促动器的力的放大。
文档编号F16D65/16GK1326056SQ01121309
公开日2001年12月12日 申请日期2001年5月31日 优先权日2000年5月31日
发明者安德斯·奥特格恩, 斯特凡·桑德伯格 申请人:哈尔德克斯制动产品股份公司