专利名称：鼓式四蹄气动自动调隙制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车制动器的改进，特别是一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器。
背景技术：
制动系统用于汽车行驶时减速或停车、用于下坡时控制汽车车速、以及用于坡道停车。汽车的安全性，主要取决于转向系统和制动系统的工作状况。制动系统应满足四个方面的基本要求可靠的制动力、操纵轻便、保证制动系统的稳定性和制动系统具有良好、可靠的散热性。现有的鼓式制动器是通过固定在制动蹄上的摩擦片与制动鼓的接触摩擦阻力来实现制动的目的。在制动过程中，由于摩擦片与制动鼓的摩擦，就会产生磨损，使摩擦片与制动鼓的接触面积发生变化，直接影响制动系统的稳定性。本专利申请人在1999年8月31日申请了一项《鼓式四蹄八片无切点制动器》，公告号为CN1286187A的发明专利。该申请公开了一种鼓式四蹄八片式无切点制动器，该制动器包括制动鼓、刹车蹄、制动分泵或制动凸轮、刹车盘、拉紧弹簧，其特征在于在制动鼓中相对固定安装有两个制动分泵或制动凸轮，每一个刹车蹄是由两个刹车分蹄通过销轴相互连接而成；本发明专利申请有八个摩擦片与制动鼓接触，可有效的保证制动系统的稳定性和良好的散热性能，适应各种车辆使用。目前，在汽车以压缩气体为主要制动源的制动系统中，还没有采用同时驱动两个制动凸轮的结构与上述《鼓式四蹄八片式无切点制动器》相配合的装置或结构。如果直接采用现有驱动制动凸轮转动的装置，由于其结构和体积方面的问题，在现有汽车制动装置上无法安装，来满足带动两个制动凸轮转动的需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种可有效保证制动器在制动过程中，刹车面积和制动力矩在刹车副磨损后能保持不变，使制动系统的稳定性和散热性能提高，并且具有自动调整刹车间隙功能的鼓式四蹄气动自动调隙制动器。
为实现本发明的目的，采用的技术方案是一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，包括制动鼓、刹车蹄、制动凸轮、刹车底盘、拉紧弹簧、制动气室等，其中制动鼓内相对安装有两个制动凸轮，与两制动凸轮相配的两组刹车蹄的两端分别与制动凸轮相接触；每组刹车蹄是由两个刹车分蹄通过两个安装在刹车底盘上的连接销轴相互叠加连接成一个整体，其中一个刹车分蹄I是由一弧形筋板和分别固定在弧形筋扳两端的刹车片固定板组成，其两端的剖面为T型，在弧形筋板的一端开有一支撑孔，在靠近弧形筋板的另一端开有一沿弧形筋板径向的长孔；与刹车分蹄I相配的刹车分蹄II是由两块平行的弧形筋板和分别固定在其两端的刹车片固定板组成，在两块平行的弧形筋板的一端开有支撑孔，在靠近弧形筋板的另一端开有一长孔；在上述每一个刹车片固定板上都固定安装有摩擦片；刹车分蹄I的弧形筋板安装在刹车分蹄II的两块平行的弧形筋板之间，其中刹车分蹄I弧形筋板上开的支撑孔与刹车分蹄II弧形筋板上的长孔通过销轴相配连接；刹车分蹄I弧形筋板上的长孔与刹车分蹄II弧形筋板上的支撑孔通过另一销轴相配连接，其特征在于制动气室通过连接座将其与制动底板相连，连接座一端与制动气室相连，另一端与制动底板相连，在连接座与制动底板相连的一端内有一内螺纹，与该内螺纹相配的丝杠的螺旋升角大于自锁角，丝杠一端通过传动装置与安装在连接座上的制动气室中的推杆相连，另一端与制动凸轮相连。
由于安装在制动鼓中两对称的刹车蹄是由两组刹车分蹄叠加组合而成，并且通过四个固定在刹车底盘上的连接销轴将每组刹车蹄定位在刹车底盘上，每个刹车分蹄的弧形筋板上都开有两个孔，即一个支撑孔和一个长孔，每个刹车分蹄均以与支撑孔相配的连接销轴为支点，沿另一个径向长孔可转动。该结构将目前的制动蹄由一个整体，改为由两组制动分蹄叠加组合而成，这样就使制动蹄由原来钢性连接，变为可在一定范围内自由转动的柔性连接。当制动蹄与制动鼓形成的摩擦副在制动力矩的作用下磨损后，本组合式制动蹄就可随时自动调整，以保证摩擦副的接触面积和制动力矩均匀分布，从而使制动摩擦副的磨损保持均匀，提高了制动系统的稳定性。
上下两个制动凸轮的旋转力矩来自于与其相配的两个丝杠。连接座内的内螺纹相当于螺母，由于丝杠的螺旋升角大于自锁角，当螺母固定，与螺母相配的丝杠受到轴向力时，丝杠沿轴向移动，同时又旋转，从而带动制动凸轮旋转。由于丝杠、螺母的结构可以在满足制动力矩的情况下，体积做的较小，可满足本发明的安装位置的需要。
上述连接座与制动底板相连的一端伸出制动底板，在伸出端与制动凸轮之间安装有一棘轮机构，棘轮机构中的棘轮上有圆弧槽，制动凸轮上固定有柱销，该柱销可移动的插在棘轮上圆弧槽内。
上述棘轮机构是由安装在连接座与制动底板相连的伸出端的外圆上的棘轮和与棘轮相配的固定安装在制动底板上的棘爪组成。
上述棘轮机构包括固定安装在连接座下端的棘轮座、安装在棘轮座上的千斤和可旋转的安装在棘轮座上的棘轮，棘轮与千斤相对的内圆上有与千斤相配的棘齿，在棘轮座与千斤之间安装有可使千斤张开的弹簧。
为了更好的提高本发明的使用性能，在该制动装置中，设计了由棘轮机构组成的自动调隙装置，通过棘轮的单向转动的特性，可对磨损后的间隙自动进行调整。
上述制动气室中的推杆的头部有一凹槽，通过铰链安装在连接座内的“V”形增力器的上端安装在凹槽内，“V”形增力器的下端与安装在丝杠上端。
上述在“V”形增力器与丝杠的接触面之间安装有推力轴承。
上述丝杠是由两头或两头以上螺纹组成。
上述丝杠副是滚珠丝杠副。由于滚珠丝杠副的机械效率高于普通的丝杠螺母，所以采用滚珠丝杠副可提高该制动装置的整体机械效率。
综上所述，本发明是将现有的两个对称分布的整体制动蹄改为由四个刹车分蹄叠加组合而成的制动器，同时设计了一种具有自动调整制动间隙的新型形结构，来驱动两制动凸轮转动，使本发明在整体上还具有以下特点。
1、制动系统的制动力矩和稳定性大大提高。在本结构中，制动力矩来自于制动鼓中的两个相对安装的制动凸轮。制动时，两个制动凸轮同时旋转，带动其两侧的四个刹车分蹄压向制动鼓，产生制动摩擦力矩。由于四个刹车分蹄在制动凸轮的作用下都压向制动鼓，使四个刹车分蹄中的两个刹车分蹄形成了制动时的转紧蹄，而转紧蹄所产生的制动力矩为松蹄所产生制动力矩的1.85倍，这样就使该制动器的制动力矩增大。同时，作用在四个刹车分蹄上的沿蹄长的压力分布均匀，这样整个制动系统的稳定性就可以大大提高。
2、由于四个刹车蹄上的压力分布均匀，就可保持有效的接触面，使制动力矩的衰减周期沿长。
3、由于四个刹车分蹄上的每个刹车分蹄分别安装有两片刹车片，虽然在整个制动鼓中刹车片与其的接触面积由于刹车片与刹车片之间的缝隙存在，使有效接触面积不变，但由于在制动过程中，刹车片与刹车鼓的压力分布均匀，且由于缝隙的存在，使制动器整体的散热能力增强，减缓了制动器的热衰退。
4、由于刹车片与制动鼓的接触面随刹车片和制动鼓之间的磨损，接触面积的变化量很小，所以在刹车过程中无噪声。
5、与上述四蹄结构相配套的带动两制动凸轮转动的制动分泵，是根据螺纹副的自锁条件，即螺纹升角小于或等于接触表面间的摩擦角，螺纹副就自锁这一原理的反向利用，将丝杠传动副的螺旋升角设计为大于接触表面间的摩擦角，这样当螺母固定时，丝杠受到来自制动气室的轴向力时，丝杠就会沿径向转动，带动安装在其上的制动凸轮转动，具有体积小、结构合理，同时具有自动调整刹车间隙功能，可满足在现有汽车制动底板上安装的需要，来满足同时带动两个制动凸轮转动。
6、由棘轮机构组成的自动调隙装置，可在制动鼓或刹车片磨损后，自动调节制动间隙，减小了由于间隙增大所带来的制动器失灵的隐患，提高了整个制动器的安全性能。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详述。
图1为本发明总体结构A-A剖的示意图；图2为本发明总体结构B-B剖的示意图；图3为本发明刹车分蹄II部件的右视图；图4为本发明刹车分蹄II部件的主视图；图5为本发明刹车分蹄I部件的右视图；图6为本发明刹车分蹄I部件的主视图；图7为本发明制动气室一种实施例的结构示意图；图8为本发明制动气室另一种实施例结构示意图；图9为本发明图7的C-C剖的结构示意图；图10为本发明图7的D-D剖的结构示意图；图11为本发明图8的E-E剖的结构示意图；图12为本发明图8中棘轮盘23的结构示意图；
图13为本发明图8中棘轮座24的结构示意图；图14为本发明图8中中棘轮座24的俯视图。
具体实施例方式
图1-14所示的各零件对应的图号如下1-制动气室，2-键，3-制动凸轮，4-连接销轴，5-刹车分蹄II，5-1-长孔，5-2-弧形筋板，5-3-支撑孔，6-刹车分蹄I，6-1-支撑孔，6-2-弧形筋板，6-3-长孔，7-制动底板，8-制动鼓，9-刹车片，10-拉紧弹簧，11-刹车片固定板，12-调整螺钉，13-推杆，14-“V”形增力器，15-铰链，16-推力轴承，17-连接座，18-棘爪，19-棘轮，19-1棘齿，19-2圆弧槽，20-丝杠，21-凹槽，22-柱销，23-棘轮盘，23-1圆弧槽，23-2棘齿，24-棘轮座，25-千斤，26-连接轴。
以下参照附图对本发明的技术方案进行详细叙述。
图1是本发明的总体结构示意图，图2是图1的B-B剖视图，图3至图6是刹车分蹄I和刹车分蹄II的结构示意图。
如图2，在制动鼓8中的上、下位置相对安装有两个制动凸轮3，在上制动凸轮3的左右分别与左右两侧的刹车分蹄II5上端接触，下制动凸轮3的左右分别与左右两侧的刹车分蹄I6下端接触。如图5、6所示，刹车分蹄I是由一弧形筋板6-2、固定在弧形筋扳两端的刹车片固定板11-3、11-4和安装在刹车片固定板上的刹车片9-3、9-3组成，其两端的剖面为T型，两刹车片固定板之间是断开的，断开的距离大于一个刹车片固定板的长度，可以使刹车分蹄II5下端的刹车片固定板11-2安装在此位置。在刹车分蹄I的弧形筋板上端开有一支撑孔6-1，在靠近弧形筋板的下端开有一沿弧形筋板径向的长孔6-3；如图3、4所示，刹车分蹄II是由两块平行的弧形筋板5-2、固定在其两端的刹车片固定板11-1、11-2和安装在刹车片固定板上的刹车片9-1、9-2组成，其两端的剖面为Π型，两刹车片固定板之间是断开的，断开的距离大于一个刹车片固定板的长度，可以使刹车分蹄I上端的刹车片固定板11-3安装在此位置。在刹车分蹄II两块平行弧形筋板的下端开有一支撑孔5-3，在靠近弧形筋板的上端开有一长孔5-1。刹车分蹄II刹的两块平行的弧形筋板之间的距离大于刹车分蹄I的弧形筋板厚度。安装时，车分蹄I的弧形筋板安装在刹车分蹄II的两块平行的弧形筋板之间，其中刹车分蹄I弧形筋板上端的支撑孔6-1与刹车分蹄II弧形筋板靠近上端长孔5-1相对应，并通过上部的连接销轴4将其可转动连接在制动底板7上。同时，刹车分蹄I弧形筋板靠近下端的长孔6-3与刹车分蹄II弧形筋板下端的支撑孔5-3相对应，并通过下部的连接销轴4将其可转动连接在制动底板7上，使其组合叠加成一个完整的组合式制动蹄。如图2所示，左右两侧的组合式制动蹄的结构是对称的。
制动时，图2上部的制动凸轮3顺时针转动，使左右两侧的刹车分蹄II5以下部连接销轴4为支点，压向制动鼓8，由于与上部的连接销轴4相配的刹车分蹄II5上是长孔，所以刹车分蹄II5的转动在一定范围内是不受限制的。同时，下部的制动凸轮3逆时针转动，使左右两侧的刹车分蹄I6以上部连接销轴4为支点，压向制动鼓8，也由于刹车分蹄I上的与下部连接销轴4相配的刹车分蹄I上是长孔，所以刹车分蹄I的转动在一定范围内也是不受限制的。当制动解除后，在上下两个拉紧弹簧10的作用下，左右两刹车分蹄复位。
如图1所示，在制动底板7上，与上下制动凸轮3相对应位置，安装有两制动气室1。如图7所示，两制动气室1是通过连接座17安装在制动底板7上，连接座7上端安装有制动气室1，连接座17的下部与制动底板7相连，在制动底板7上开有一孔，连接座17的下端穿过制动底板上的孔向下伸出，在连接座7的伸出端有一与丝杠20相配的内螺纹，丝杠20的下端与制动凸轮3通过键2相连。制动气室1中的推杆3的头部有一凹槽21，两对称安装在连接座内的“V”形增力器14的上端安装在凹槽21内，“V”形增力器的下端与安装在丝杠上端的推力轴承16接触；如图10所示，两“V”形增力器4的弯角处通过铰链15与连接座17铰接。“V”形增力器14的上端也可以直接顶在推杆3的下端面。当制动时，制动气室1推动推杆3向下运动，从而带动“V”形增力器沿铰链15转动。由于“V”形增力器上部杆件的长度大于下部杆件的长度，形成杠杆，所以当“V”形增力器在围绕弯角处的铰链15转动时，就可将来自于推杆的推力放大，可有效增大制动力矩。“V”形增力器传递的轴向推力通过推力轴承16传给丝杠20。也可以不安装推力轴承16，直接传给丝杠20。
如图7所示，在连接座7的下伸出端的制动凸轮3与制动底板之间安装有一用于自动调节间隙的棘轮机构，棘轮机构中的圆盘状棘轮19可旋转的安装在连接座上。如图7的C-C剖视图9所示，在圆盘状棘轮上有对称分布的两圆弧槽19-2，制动凸轮上固定的与两圆弧槽19-2相配的两柱销22插在棘轮上的圆弧槽内，在棘轮19的外圆面上有棘齿19-1，棘爪18通过连接轴26固定在制动底板7上。
当制动时，制动气室1中推杆13的轴向力传给丝杠20后，由于丝杠20的螺旋升角大于自锁角，丝杠将轴向推力转化为旋转力矩转动，从而带动安装在其上的制动凸轮3转动，将与制动凸轮接触的两组制动蹄撑开，汽车被制动。在制动凸轮3转动的同时，制动凸轮12上固定的两柱销22沿棘轮19上的圆弧槽移动。在初次安装时，两柱销22沿棘轮19上的圆弧槽移动并带动棘轮19转动。制动取消后，制动凸轮12反向旋转，当两柱销22转到如图9所示位置后，由于棘爪18的作用，棘轮19在不能转动，制动凸轮12复位结束。当制动蹄上的摩擦片与制动鼓产生磨损后，此时两摩擦副之间的间隙增大，制动时，制动凸轮的旋转角度就会增大，通过制动凸轮上的两柱销就会带动整个棘轮19旋转。由于棘轮上圆弧槽的弧长是一定的，当解除制动时，制动凸轮复位时的回转角度由于两柱销在圆弧槽内的反向移动量的减小，就会小于制动时的旋转角度，使制动凸轮的复位角度小于制动时的旋转角度，将左右两个刹车蹄与制动时相比张开，从而自动调整了摩擦片与制动鼓之间的间隙。
为提高上述丝杠副的传动效率，该丝杠副可以做成单头或双头螺纹，也可以做成由滚珠丝杠副组成，即丝杠为滚珠丝杠。
为了进一步保证制动间隙，在原制动气室1的顶盖上安装调整螺钉12，来调整制动气室中推杆的上下位置。
如图8所示，该结构与图7所述结构的区别在于，自动调隙棘轮机构结构的不同，其它部分与上述结构相同，下面仅对自动调隙棘轮机构的结构变化进行说明。
如图11、12、13、14所示，该棘轮机构的结构与自行车飞轮的结构基本相同，主要由通过螺纹安装在连接座17下端的棘轮座24、安装在棘轮座上的千斤25和可旋转的安装在棘轮座上的棘轮盘23组成，千斤25的作用与上述棘轮机构中棘爪18的作用一致，千斤上安装有可使其紧密与棘轮座内棘齿16相配的弹簧。
由于磨损，制动时制动凸轮的旋转角度将增大，由于棘轮盘上的两圆弧槽23-1的弧长是一定的，将通过柱销22带动棘轮盘旋转。由于千斤25的作用，棘轮盘只能单向转动，当解除制动时，制动凸轮复位时的回转角度由于圆弧槽23-1的限制，使制动凸轮的复位角度小于制动时的旋转角度，制动凸轮将左右两个刹车蹄张开，从而自动调整了摩擦片与制动鼓之间的间隙。
上述实施例中，“V”形增力器的数量可根据车型的不同采用两对称安装或两个以上均布安装在连接座内。棘轮机构的形式也可采用现有技术中的其它结构。
权利要求
1.一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，包括制动鼓、刹车蹄、制动凸轮、刹车底盘、拉紧弹簧、制动气室等，其中制动鼓(8)内相对安装有两个制动凸轮(3)，与两制动凸轮(3)相配的两组刹车蹄的两端分别与制动凸轮(3)相接触；每组刹车蹄是由两个刹车分蹄(5)(6)通过两个安装在刹车底盘上的连接销轴(4)相互叠加连接成一个整体，其中一个刹车分蹄I(6)是由一弧形筋板和分别固定在弧形筋扳两端的刹车片固定板组成，其两端的剖面为T型，在弧形筋板的一端开有一支撑孔(6-3)，在弧形筋板的中部开有一沿弧形筋板径向的长孔(6-1)；与刹车分蹄I相配的刹车分蹄II(5)是由两块平行的弧形筋板和分别固定在其两端的刹车片固定板组成，在两块平行的弧形筋板的一端开有支撑孔(5-3)，在弧形筋板的中部开有一沿弧形筋板径向的长孔(5-1)；在上述每一个刹车片固定板上都固定安装有摩擦片；刹车分蹄I的弧形筋板安装在刹车分蹄II的两块平行的弧形筋板之间，其中刹车分蹄I弧形筋板上开的支撑孔与刹车分蹄II弧形筋板上的长孔通过销轴(4)相配连接；刹车分蹄I弧形筋板上的长孔与刹车分蹄II弧形筋板上的支撑孔通过另一销轴(4)相配连接，其特征在于制动气室(1)通过连接座(17)将其与制动底板(7)相连，连接座一端与制动气室相连，另一端与制动底板相连，在连接座与制动底板相连的一端内有一内螺纹，与该内螺纹相配的丝杠(20)的螺旋升角大于自锁角，丝杠一端通过传动装置与安装在连接座上的制动气室中的推杆(13)相连，另一端与制动凸轮(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种蹄式气动制动器，其特征在于上述连接座与制动底板相连的一端伸出制动底板，在伸出端与制动凸轮之间安装有一棘轮机构，棘轮机构中的棘轮(19)上有圆弧槽(19-2)，制动凸轮上固定有柱销(22)，柱销的移动的插在棘轮上圆弧槽内。
3.根据权利要求2所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述棘轮机构是由安装在连接座与制动底板相连的伸出端的外圆上可旋转的棘轮(19)和与棘轮相配的固定安装在制动底板上的棘爪(18)组成。
4.根据权利要求2所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述棘轮机构包括固定安装在连接座下端的棘轮座(24)、安装在棘轮座上的千斤(25)和可旋转的安装在棘轮座上的棘轮盘(23)组成，棘轮盘与千斤相对的内圆上有与千斤相配的棘齿(23-2)，在棘轮座与千斤之间安装有可使千斤张开的弹簧。
5.根据上述任意一项权利要求所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述制动气室中的推杆的头部有一凹槽(21)，通过铰链(15)安装在连接座内的“V”形增力器(14)的上端安装在凹槽(21)内，其下端与丝杠相连。
6.根据权利要求5所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述在“V”形增力器(4)与丝杠(10)是通过推力轴承(16)相连。
7.根据权利要求5所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述丝杠(10)是由两头或两头以上螺纹组成。
8.根据权利要求6所述的一种鼓式四蹄气动自动调隙制动器，其特征在于上述丝杠副是滚珠丝杠副。
全文摘要
本发明涉及一种汽车制动器，该制动器是将现有的两个对称分布的制动蹄改为由四个刹车分蹄叠加组合而成的制动器，与制动蹄相配的制动凸轮为两个，驱动两制动凸轮转动的机构为丝杠螺母装置，其特征在于制动气室通过连接座将其与制动底板相连，连接座一端与制动气室相连，另一端与制动底板相连，在连接座与制动底板相连的一端内有一内螺纹，与该内螺纹相配的丝杠的螺旋升角大于自锁角，丝杠一端通过传动装置与安装在连接座上的制动气室中的推杆相连，另一端与制动凸轮相连。本发明可有效保证制动系统在制动过程中，刹车副之间的接触面积和制动力矩保持不变，提高了制动系统的综合稳定性和良好的散热性能，且具有自动调整刹车间隙功能。
文档编号F16D65/56GK1687611SQ20051007579
公开日2005年10月26日 申请日期2005年6月2日 优先权日2005年6月2日
发明者高自强, 刘文华 申请人:高自强