专利名称：用于盘式制动器的制动机构和卡钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于盘式制动器的制动器卡钳和制动机构。该制动机构被容纳在所述卡钳中。该卡钳配备一个容纳制动机构的轴承座的开口。
根据本发明的制动机构主要打算用于重型道路车辆，但是也可以很好地用于轻型道路车辆或轨道车辆。
配备带有从外侧附着的盖子的制动器卡钳在以前是公知的。例如见WO96/12900。在组装期间制动机构作为一个单元保持在一起。在此一类型的卡钳中存在着与盖子等的密封有关的问题。
为了改进以上概念开发了一种闭式卡钳，其中制动装置从与以上带有盖子的卡钳相比的另一侧安装。例如见DE，C，19515063。此一解决方案可能给出与轴承保持架的强度、制动机构的组装和卡钳的加工有关的困难。
本发明的一个目的在于，避免根据现有技术的上述盘式制动器的问题。
根据本发明这是通过配备在离制动器盘最远的壁上带有一个开口的卡钳来进行的。于是，该卡钳具有一种开式设计并且在本描述中称为开式卡钳。一个轴承座从该卡钳内侧组装在所述开口中。
通过具有一个布置在该卡钳的开口中的一个轴承座，有可能具有更强的轴承设计并有可能制成不同材料的轴承座。轴承座给出卡钳设计的增强。因为调整机构的齿轮系作为一个单元布置在该轴承座中，所以与当诸齿轮布置在不同的单元中时相比在诸齿轮中容易具有高精度。卡钳的加工可以经由卡钳的开口来进行，这是有利的。进而，该轴承座保证在组装时止推装置的改善了的平行设定、在卡钳中的简化了的安装、以及简化了的维修。不同零件与该轴承座预组装成一个单元，为各种功能，其中包括同步、调整机构和力放大，给出更高的质量。
轴承座的一个功能是吸收制动机构的反作用夹紧力并把它传递到卡钳。
本发明的制动机构最好是气动操纵的，但是它也可以是液压操纵或电气操纵的。
通过阅读以下描述，本发明的其他目的和优点对于本专业的技术人员将是显而易见的。
下面作为例子并参照附图更周密地描述本发明的实施例，在这些附图中
图1a和图1b分别是根据本发明的开式卡钳的透视图和横截面，图2是根据本发明的制动机构的横截面，图3是沿III-III线截取的图2的制动机构的横截面，图4是图2和图3的制动机构的透视图，表示形成制动机构的两个单元，图5是制动机构的第2实施例的透视图，图6是沿图7的VI-VI线截取的图5的制动机构的横截面，图7是沿VII-VII线截取的图6的制动机构的横截面，图8是沿图9的VIII-VIII线截取的卡钳和本发明的制动机构的另一个实施例的横截面，图9是沿图8的IX-IX线截取的横截面，图10是沿图9的X-X线截取的横截面，图11是图8至图10的制动机构的透视图，以及图12示意地示出有关制动机构的不同零件的力与行程的关系的三个曲线图。
本发明的制动机构包括安装在轴承座2中的杠杆1，该轴承座被容纳在卡钳16的开17中。杠杆1作用在横杆3上。杠杆1靠分别布置在轴承座2和横杆3中的滚子轴承20、21来支承。在某些实施例中轴承座2的滚子轴承由滑动轴承代替。横杆3有两个各容纳一个调整螺钉4的螺纹孔。于是，调整螺钉4可旋转地安装于横杆3。每个调整螺钉4设有一个止推板5，该止推板作用于一个制动片架(未画出)之类。制动片在制动器被接合期间将与制动器盘相接触。像公知的那样，另一个制动片布置在制动器盘的对峙侧。另一个制动片在制动器接合时运动的那个卡钳中以公知的方式与制动器盘相接触。在轴承座2中安装了两个调整和复位轴6。当制动机构被组装时，调整和复位轴6将被容纳在调整螺钉4内。调整和复位轴6能够轴向运动但是不能旋转地连接于调整螺钉4。进而，制动机构包括一个在组装时固定于开式卡钳16的盖子7。在轴承座2与杠杆1之间安装了一个在每一端带有小齿轮9的同步轴8。小齿轮9啮合于不旋转地连接于调整和复位轴6的冠齿轮10。同步轴8携带一个具有公知的设计的调整机构12。一个复位弹簧11位于盖子7与横杆3之间以便使制动机构返回其静止位置。小齿轮9、冠齿轮10、同步轴8和调整机构12形成一个同步装置，使调整和复位轴6的运动同步。
制动机构形成两个单元或模块。一个单元由全都安装在轴承座2上的杠杆1、同步装置和调整和复位轴6组成。为了把这些零件作为一个单元保持在一起，配备一个保持杠杆1的夹子13。横杆3、盖子7、复位弹簧11、调整螺钉4和止推板5形成制动机构的第2单元。第2单元借助于一个扣件14保持在一起。在另一个实施例(未画出)中，制动机构形成一个单个的单元，在该场合一个扣件之类将在轴承座2与盖子7之间穿过。在又一个实施例中，制动机构的不同的单元由其他零件组成，也就是说制动机构可以在不同的部位分割，而且制动机构可以分割成两个以上的单元。通常制动机构由至少两个单元组成。
为了保护制动机构免遭道路尘土之害，波纹管15布置在止推板5与盖子7之间。在所示实施例中，波纹管15置于一个保温环中。
轴承座2被容纳在卡钳16的一个开口17中。开口17布置在卡钳16离制动器盘最远的壁上。于是，卡钳具有一种开式设计。轴承座2有一个靠着卡钳16内侧的肩部18从而轴承座2从内侧布置在卡钳16的开口17中。制动器的夹紧力的反作用借助于轴承座2传递到开式卡钳16。该反作用力经由轴承座2的肩部18来传递。因为该反作用力借助于轴承座2的肩部18来传递，所以该力传递到卡钳16的环绕开口17的一个区域。轴承座2是制动机构的一个承载零件，于是轴承座2及其肩部18应该具有足够的强度来传递反作用力。本专业的技术人员了解，肩部可以布置在卡钳上而不是布置在轴承座上，在该场合，反作用力将经由轴承座的边缘区域传递到卡钳的肩部。
一个密封件布置在轴承座2与开式卡钳16之间。轴承座2与开式卡钳16之间的该密封件被容纳在轴承座2的一个沟槽中。该沟槽从而该密封件可以在轴承座2上轴向或径向布置在任何位置。开式卡钳16内侧可以经由卡钳16的所述开口17来加工。
在第2模块的组装期间，重要的是在止推装置之间建立并保持平行性。如果没有平行性则制动片将有不均匀磨损，这将危及盘式制动器的功能。
在制动机构的第2实施例中，同步装置的形式变动了。该同步装置仍然布置在容纳在卡钳16的开口17中的轴承座22中。一个具有公知的结构的调整机构23布置在调整和复位轴6之一的顶部。在轴承座22中一些齿轮24布置在调整和复位轴6的齿轮之间。每个齿轮布置在一个固定于轴承座22的销子25上。齿轮24布置在一个容纳在轴承座22中的盖子42的下方。在图5中为了清晰起见盖子42被画成局部剖切的。在所示的例子中在调整和复位轴6的齿轮之间有4个齿轮。本专业的技术人员了解，可以采用其他齿轮数。像在前述实施例中那样，杠杆1、轴承座22和调整和复位轴6形成一个单元。当盘式制动器组装时此一单元与由制动机构的其他零件形成的第2单元接合。
在本实施例中，杠杆26借助于一个容纳在轴承座22中的滑动轴承来支承。杠杆26借助于一个中间件27作用在横杆3上。该中间件在本实施例中具有摇杆29的形式，但是在其他实施例中可以具有其他形式。
轴承座22有一个带有用来与杠杆26的圆柱面配合的圆柱面的突出部32。一个滑动轴承可以布置在杠杆26与轴承座22的突出部32之间。
摇杆29有一个与杠杆26的圆柱面相接触的圆柱面。摇杆29被容纳在横杆34的一个沟槽35中。在摇杆29的运动末端位置它将靠着沟槽35的侧面。沟槽35与摇杆29的接触面两者都是圆柱面。在另一个实施例中，一个圆柱短轴布置在摇杆29与沟槽35的底部之间。
在图8至图11的实施例中，杠杆31有一个容纳在轴承座30的滑动轴承33中的突出部。杠杆31作用在短轴28形式的中间件27上，该短轴作用在横杆34上。
在另一个实施例中，与前述实施例相比杠杆对掉。该对掉以这样一种方式来进行，即中间件27与该杠杆改变位置。于是，在本实施例中，中间件27将被容纳在轴承座中而该杠杆将与横杆直接接触。
杠杆26、31与中间件27相接触部分的表面有一个具有相对于杠杆旋转点的半径R1的可选的圆柱形式。中间件27经由一个滚子轴承支承在横杆34中。中间件27有两个法兰，其间容纳杠杆26、31。中间件27与杠杆26、31相接触的表面是具有半径R2的圆柱面。杠杆26、31有一个其上部与促动器相配合的加长部。在杠杆26、31的对峙端有分别容纳在轴承座22、30的凹窝或突出部中的一个突出部或一个凹窝。于是，杠杆26、31支承在轴承座22、30与中间件27之间。
当制动器结合时杠杆26、31将在轴承座22、30的滑动轴承33中旋转。杠杆26、31与中间件27的旋转点的位置彼此错开。通过改变半径R1、R2，该错开量和杠杆26、31的长度，有可能改变制动机构的力放大特性。
在图8至图11的实施例(以及图5至图7的实施例)中，横杆34靠该横杆的4个突出部36和盖子7中的复位弹簧11来支承。横杆34的突出部36靠着开式卡钳16内侧。卡钳16与横杆34的突出部相接触的部分被加工以便给出一个光滑表面。该加工经由开式卡钳16的开口17来进行。复位弹簧11在横杆34的一个开口中被导向并且作用在横杆34与盖子7之间。复位弹簧11在横杆34的一个开口中被导向并在横杆34与盖子7之间作用。复位弹簧11被容纳在盖子7的一个座中。横杆34在止推方向上沿着该加工部和在垂直于止推方向的方向上运动自如。后一方向是制动器盘的切线方向。在另一个实施例中，横杆34在环绕用来把盖子7固定于开式卡钳16的螺钉布置的导向套(未画出)上导向。
当制动器被结合时，杠杆31将在朝制动器盘(未画出)的方向上推压横杆34并从而经由止推螺钉39推压止推板38和制动片。当制动片碰到制动器盘时，在制动片碰到一个座(未画出)之前制动片将在制动器盘的切线方向上运动一段短距离。在切线方向上的该运动通常不超过几毫米。制动机构的杠杆31、中间件27、横杆34和止推装置将在其运动中跟随制动片。在此一运动期间，杠杆31将在滑动轴承33中滑动。横杆34将靠横杆34的突出部36或导向套导向在制动器盘的切线方向上运动。盖子7固定于卡钳16并将不运动。横杆34与盖子7之间的运动被复位弹簧11吸收。当制动器脱开时复位弹簧11将使横杆34恢复其对中位置。杠杆31、中间件27和止推装置将随着横杆34运动到该对中位置。于是，复位弹簧11既在止推方向上又在侧向使制动机构复位。以上情况也适用于图5至图7的实施例。
盖子7借助于螺钉固定于开式卡钳16。盖子7有开口以便容纳止推装置。盖子7与止推装置之间有间隙允许止推装置相对于盖子7沿任何方向运动。
在一个实施例中止推装置与一个止推板38相连接，该止推板38作用在一个制动片上。诸止推装置各包括一个止推螺钉39。止推螺钉39在底部有一个开口，该开口容纳止推板38上的一个短轴。诸止推板38上的诸短轴和诸止推螺钉39上的诸开口被形成为锁定诸止推螺钉39，从而阻止它们旋转。这对于制动片与制动器盘之间距离的控制是重要的。
止推装置之一还配备一个如上所述的调整机构23和一个调整轴40。调整机构23置于调整螺钉39的顶部。另一个止推装置配备一个复位轴41。轴40、41借助于一组齿轮24驱动地连接。如上所述该组齿轮24可以置于轴承座30中。在另一个实施例中，齿轮24的座布置在盖子7与止推板38之间。
调整机构23借助于一个杠杆销子43与杠杆26、31配合。止推装置的轴40、41和螺钉39可以彼此相对旋转，这对于盘式制动器中空隙的调整是重要的。轴40、41具有布置在止推螺钉39外侧上的套筒的形式。
调整机构23具有一种公知的结构。当制动器作用时杠杆销子43将作用在调整机构23上。当A距离已经走完时调整机构23的外壳被迫逆时针旋转。当制动器未结合时，A距离决定制动片与制动器盘之间的间隙。
在作用行程期间将首先走完A距离。在后续的作用行程上杠杆销子43将使调整机构23的外壳旋转。此一旋转将传递到调整轴40。调整轴40将相对于止推螺钉39旋转。调整轴40和复位轴41将借助于该组齿轮24同时旋转。通过轴40、41的旋转，止推板38相对于制动器盘的位置将改变。如果制动片与制动器盘之间的空隙超过一个设定控制距离，则这将减小该空隙，直到当制动片接合制动器盘时建立起一个反向力从而建立起一个转矩为止。在调整期间借助于调整机构23的驱动环与调整轮毂之间驱动地作用的公知的单向弹簧出现力传递。当制动片与制动器盘相接合时，该转矩是这样的，即在在外壳进一步旋转时在外壳与调整机构23内侧的调整弹簧之间将出现打滑。
在脱开行程期间，单向弹簧不传递转矩，它沿旋转方向打滑。如果制动片与制动器盘之间的空隙过大而且此一空隙已经被止推螺钉39相对于横杆34的旋转所吸收，则此一新的相对位置将在脱开行程期间保持。
复位轴41配备一个适当的头以便当制动片需要更换时容纳用来使止推装置复位的工具。此一运动借助于该组齿轮24传递到调整轴40。复位轴41正常旋转到止推板与制动器盘之间的距离足以容纳新的制动片为止。然后复位轴41以这样一种方式旋转，即止推板与制动器盘之间的距离相当于想要的运行间隙。复位轴41被容纳在轴承座30的密封开口中。
如上所述，通过分别改变杠杆26、31和中间件27的半径R1、R2，杠杆26、31与中间件27的旋转点之间的错开量和/或杠杆26、31的长度，有可能控制制动机构的力放大特性。在理想的情况下该力应该相同而与杠杆26、31的行程长度无关。如果用一个气缸来操纵制动杠杆26、31，则此一缸通常给出如图12的中间曲线图中所示的与行程距离有关的力。如该曲线图中所示，该力沿循一条在行程的开始和结束处具有较强的斜率的坡度曲线。通过进行上述变化，有可能形成一个力对行程长度的特性，该特性是气缸特性的镜像。杠杆26、31的力对行程长度的适当的特性示于图12上边的曲线图中。两个特性的结果将是作用在制动片上的力与行程长度无关，如图12下边的曲线图中所示。
通过制动机构的模块形式，很容易改变杠杆26、31和轴承座22、30，以便如上所述进行力放大特性的改变。
在制动机构的组装期间，首先把由杠杆1、26、31和轴承座2、22、30组成的模块放入卡钳16，然后放入其他模块并把盖子7固定于卡钳16。在组装之后，制动机构将靠把盖子7固定于卡钳16的螺钉37在制动器卡钳16中保持在一起。
本专业的技术人员了解，可以以许多不同的方式把轴承座、杠杆和中间件的不同实施例组合起来。
权利要求
1.一种用于盘式制动器的制动器卡钳(16)和制动机构，该制动机构容纳在所述卡钳(16)中，该制动机构包括一个制动杠杆(1、26、31)，一个横杆(3、34)，一个或多个止推板(5、38)和一个盖子(7)，其特征在于，该卡钳(16)具有在离制动器盘最远的壁上带有一个开口(17)的一种开式设计，而且在于，一个轴承座(2、22、30)从该卡钳(16)内侧安装在所述开口(17)中。
2.权利要求1的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该轴承座(2、22、30)有一个用来把反作用夹紧力传递到该卡钳(16)的肩部(18)，而且在于，一个密封件(19)在该卡钳(16)与该轴承座(2、22、30)之间布置在该轴承座(2、22、30)的该肩部(18)的一个沟槽中。
3.前述任何一项权利要求的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该卡钳(16)的该开口(17)允许经由所述开口(17)来加工该卡钳(16)的该内侧。
4.前述任何一项权利要求的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该轴承座(2、22、30)连同该制动机构的该杠杆(1、26、31)形成该制动机构的一个模块，而且在于，该制动机构的其余部分形成靠一个扣件(sweep)(14)保持在一起的一个模块。
5.权利要求4的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该杠杆(1、26、31)借助于夹子(13)固定于该轴承座(2、22、30)。
6.前述任何一项权利要求的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，配备一个调整机构(12、23)以便调整制动片与制动器盘之间的间隙，而且在于，该调整机构(12、23)是一个还包括调整和复位轴(6、40、41)的同步装置的一部分。
7.权利要求6的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该同步装置布置在该轴承座(2、22、30)中。
8.权利要求7的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该调整机构(12)布置在借助于小齿轮(9)和冠齿轮(10)连接该调整和复位轴(6)的一个同步轴(8)上。
9.权利要求7的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该调整机构(23)配备在一个邻接的止推螺钉(39)顶部上的一个调整轴(40)上。
10.权利要求6至9中任何一项的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该同步装置包括布置在该调整和复位轴(6、40、41)之间并驱动地连接于该调整和复位轴的一个或多个齿轮(24)。
11.权利要求9的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该杠杆(26、31)借助于一个中间件(27)作用在该横杆(3、34)上。
12.权利要求11的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该中间件是容纳在该横杆(34)的一个沟槽(35)中的一个摇杆(29)。
13.权利要求11的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该中间件是一个短轴(28)。
14.权利要求11至13中任何一项的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，通过修改与该杠杆(26、31)和该中间件(27)相接触的表面的形式和/或位置和/或该杠杆(26、31)的长度来控制该制动机构的力放大特性。
15.前述任何一项权利要求的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该盖子(7)固定于该卡钳(16)，而且在于，一个复位弹簧(11)位于该横杆(3、34)与该盖子(7)之间并作用在其上。
16.权利要求15的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该横杆(34)在该卡钳(16)中以这样一种方式被导向，即允许它沿该制动器盘的止推方向和切线方向运动。
17.权利要求16的制动器卡钳(16)和机构，其特征在于，该杠杆(26、31)，该中间件(27)和该止推板(5、38)可以随着该横杆(34)一起运动。
全文摘要
本发明涉及用于制动器盘的制动器卡钳(16)和制动机构,该制动器盘容纳在所述卡钳(16)中。该制动机构包括一个制动杠杆(1)、一个横杆(3)、一个或多个止推板(5)和一个盖子(7)。该卡钳(16)具有在离该制动器盘最远的壁上有一个开口(17)的一种开式设计。一个轴承座(2)从该卡钳(16)内侧安装在所述开口(17)中。
文档编号F16D65/14GK1326059SQ0112131
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