专利名称：带有基准座导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种盘式制动器，特别的是，尤其涉及一种带有基准座直线导向机构 的整体式卡钳气压盘式制动器。
背景技术：
现有已具有多种整体式卡钳式制动器，大部分的类似制动器均通过利用对摩擦片 上施加一定的压强来使摩擦片的制动面和制动对象的表面进行摩擦制动，应用于摩擦片上 的压强就决定了摩擦制动的摩擦力和制动性能。而摩擦片上的压强包括纵向压强和横向压 强，纵向压强是按纵向或者切向线性分布的，横向压强是呈放射状分布的(和离圆心的距 离有关)，制动时会产生热量，当制动器在重载状态时热生产量很高，摩擦材料的摩擦系数 在温升很快时下降很大，这是众所周知的热衰退。而不均勻的压强将导致摩擦片与制动对象的不均勻接触，导致不均勻的热流量分 布，由此在制动过程中，将有些摩擦区域材料未被充分利用而其它区域材料又被过度利用， 过度利用部分的材料将导致局部热衰退，使得摩擦片不能全部与制动对象进行摩擦制动， 降低了制动性能，且局部高温使得摩擦片的寿命大大减少。如果能使摩擦片实现稳定且一致的压强，将使整个摩擦片的总的热流量承受能力 达到最大，能大大提高了制动盘的制动性能，由此可见，如何提高更好且更加稳定的制动性 能，且能同时提高摩擦片的寿命，将是制动器的一个重要发展方向。稳定的压强意味着稳定 的能量传递到制动盘，同时意味着稳定的热传递到制动盘上；压强的一致性，是指在任何踏 板力情况下的一致性，不仅仅只是要求在某一段制动力时间内保持稳定，要求在整个工作 周期内压强保持稳定，也就是从最低的制动力到最高的制动力。常用的盘式制动器传动机构工作通常有两种压力臂传动方式(一)压力臂支点 绕圆心旋转并在支撑面上滚动(圆心移动)。(二)压力臂在一个低摩擦系数的滑动轴承 或者滚针轴承上绕一固定点滚动(圆心不动)。方式一压力臂支点绕圆心旋转并在支撑面上滚动(圆心移动)。参见图6，当压力臂被气缸促动时，它从位置1转动到位置2。转动圆弧圆心从位 置01移动到位置02。压力臂推动面圆弧中心从Bl移动到B2。位移的垂直分量代表基准座 移动产生摩擦片推力的方向，这里指压力臂轮廓抬起。但是，位移的水平分量代表基准座上 的滚针推力轴承向着和制动盘平行的方向运动，这个水平位移造成基准座的偏摆(即图6 中双箭头所示的距离)，而基准座第四部分(见摘要附图中5d)因为衬套的导向作用，此端 不可以向同一方向移动，就造成了基准座倾斜或者说偏摆。当基准座直接与摩擦片相连时， 基准座的偏摆会使摩擦片产生偏摆，导致压强分布随着踏板力和转动副位置不断变化而变 化。方式二 压力臂在一个低摩擦系数的滑动轴承或者滚针轴承上绕一固定点滚动 (圆心不动)。参见图7，压力臂转轴通过销子被刚性固定在钳体上，当压力臂被气缸促动，旋转圆弧面绕转轴中心旋转，压力臂推力面圆弧圆心在最大行程位置时，圆心会同时在向下 (产生制动力)和左右方向各产生一个位移。压力臂从位置1转动到位置2，转动圆弧圆心 位置Ol不变，推力面圆弧圆心心从Bl移动到B2，位移的垂直分量(图中为3. 6mm)代表基准 座移动产生摩擦片推力的方向，这里指压力臂轮廓抬起。位移的水平分量(图中为0.9mm) 代表滚针推力轴承向着和制动盘平行的方向运动。这种运动直接传递给基准座时，造成基 准座倾斜或者说偏摆。当基准座直接与摩擦片相连时，基准座的偏摆会使摩擦片产生偏摆， 导致压强分布随着踏板力和转动副位置不断变化而变化。
以上所述的两种压力臂传动方式，不管压力臂转轴转动圆弧圆心是否固定，因为 压力臂特殊的结构两个圆弧圆心之间的特殊尺寸设计，使推力圆弧圆心会同时产生水平 的和垂直的位移，这种运动传递给基准座，在产生制动压紧力的同时产生了偏摆，造成摩擦 片上压强分布不均勻，压强分布随着踏板力和转动副位置不断变化而变化。而基准座偏摆 被认为是一种坏的现象，如何减小或者消除偏摆正是现在的设计目的之一。在现有的制动器中，通常只有在基准座的5d部分加装一个很短的衬套作为导向 机构，这种短的导向衬套通常不能有效控制基准座的摇摆，不能有效地提供导向作用，而在 有限的空间限制下，又不允许加装长衬套，因此可由两个隔开的短导向机构提供直线导向， 称之为第一导向机构和第二导向机构。为了得到高而且稳定的制动性能，提高摩擦片寿命，防止局部热衰退，降低摩擦材 料磨损速度，需要有效控制制动器摩擦片上压强分布。为了解决这一问题，本申请的发明人 发明了带有基准座直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有基准座直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制 动器，该制动器能使摩擦片上的压强一致且稳定，从而提高制动效率和制动力，大大延长了 摩擦片的寿命，且进一步能消除机构过度的约束，使机构旋转副中没有内部相互抵抗力，降 低效率的损失率和快的磨损率。为实现上述目的，本发明公开了一种带有基准座直线导向机构的整体式卡钳气压 盘式制动器，其包括整体式卡钳、端盖、摩擦片、压力臂、基准座、转轴组件、压力臂转轴和转 轴自适应支承装置，其中钳体内形成有空腔，基准座、压力臂转轴和转轴自适应支承装置位 于空腔内，空腔向外的一端具有开口，端盖位于开口处并封闭该开口，摩擦片通过转轴组件 连接于基准座上，其特征在于压力臂转轴通过转轴自适应支承装置连接至钳体，压力臂一端为受力部，另一端 为旋压部，旋压部的内表面具有转动圆弧面，该转动圆弧面通过第一滚针轴承环绕压力臂 转轴且与该压力臂转轴同心，旋压部的外表面具有推力圆弧面，该推力圆弧面通过第二滚 针轴承邻靠基准座的一端，该推力圆弧面与压力臂转轴不同心该制动器还包括至少一个直线导向机构。其中，该至少一个直线导向机构包括第一导向机构，该第一导向机构包括第一导 向面和第一引导元件，该第一导向面位于基准座的第二部分的上面和下面(见摘要附图 5b’和5b”)，第一引导元件为位于钳体上的引导面(指本发明中的引导螺钉端面14及卡钳 上腔体上壁加工引导面13)。
其中，该至少一个直线导向机构包括第二导向机构，该第二导向机构包括第二导 向面和第二引导元件，该第二导向面位于基准座的第四部分(见摘要附图5d)，第二引导元 件为位于端盖内表面上的滑动衬套(见摘要附图15)。其中，所述转轴自适应支承装置具有以下三种结构之一结构一包括刚性定位 块和弹簧定位销，刚性定位块固定安装于钳体的安装孔内，弹簧定位销一端安装于定位块 的定位孔内，另一端固定于压力臂转轴内；结构二 包括弹性定位块和刚性定位销；结构 三包括刚性定位块和头部有渐开线轮廓的刚性定位销。其中，转轴自适应支承装置具有结构一，所述的弹簧定位销为螺旋弹簧定位销。其中，转轴自适应支承装置具有结构二，所述弹性定位块为弹性衬套式定位块。其中，转轴自适应支承装置具有结构三，所述刚性定位销头部外表面轮廓为渐开 线，与刚性定位块配合。其中，所述基准座包括四个部分，其中第一部分(摘要附图中的5a)位于靠近压力 臂的一端，该第一部分具有与第二滚针轴承的外表面匹配的内凹部；第三部分(摘要附图 中的5c)位于相对于第一部分的相对端，该第三部分具有凹槽，在凹槽内容纳有回位弹簧， 弹簧的一端抵靠凹槽底端，一端抵靠端盖的端面；第二部分(摘要附图中的5b)位于第一部 分和第三部分之间，该第二部分支承于钳体内的上壁加工引导面(摘要附图中的13)和导 向螺钉端面(摘要附图中的14)上，为第一导向机构的一部分；第四部分(摘要附图5d)紧 临第三部分，与滑动衬套(摘要附图中的15)配合，为第二导向机构的一部分。其中，第一直线导向机构通过先加工螺纹孔(见说明书附图8中的11)，然后刀具 (见说明书附图8中的12)通过螺纹孔进入空腔，完成对上壁引导面见说明书附图8中的 13)的加工，能很好的保证螺钉孔和上臂引导面的垂直度。其中，第一引导元件引导螺钉，不一定有螺纹，螺钉孔也可以无螺纹。指能提供和 弓丨导螺钉有相同作用引导面的结构。通过上述结构，本发明的整体式卡钳气压盘式制动器能实现以下效果(1)基准座上的直线导向机构使之在任何踏板力行程下做直线运动以提高和改善 的摩擦片上沿径压强分布，使之统一且稳定；(2)转轴支撑结构消除了机构过度的约束，从而使机构旋转副中没有内部相互抵 抗力，降低制动器效率的损失率和降低磨损率；(3)结构简单，第一引导面的加工是可以从腔体外侧加工完成的(刀具通过螺纹 孔进入空腔，完成上壁引导面的加工)，消除了对钳体不必要的分解来使整体结构性好，承 力和刚度最大化，降低质量和加工成本。本发明将通过下面的具体实施例进行进一步的详细描述，且进一步结合对附图的 说明将得到更加清楚和明显的了解。
图1显示了本发明的带有直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器的结构示 意图，其中，仅示出了该制动器的运动部分。图2显示了本发明基准座的示意图。图3显示了制动器的转轴结构的细节局部放大图。
图4显示了在两个位置上的带有弹性衬套导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器的部分结构示意图。图5显示了另一种结构的支承装置的示意图。图6显示了现有技术中第一种压力臂传动方式。图7显示了现有技术中第二种压力臂传动方式。图8显示了加工第一导向机构的示意图。
具体实施例方式参见图1，显示了本发明的带有直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器的结 构示意图，本发明的制动器主要包括钳体1、端盖2、摩擦片3、压力臂4、基准座5、转轴组件 8、压力臂转轴6和转轴自适应支承装置7，其中钳体1内形成有空腔la，基准座5、压力臂 转轴6和转轴自适应支承装置7位于空腔Ia内，空腔Ia近钳桥的一端具有开口，端盖2位 于开口处并封闭该开口，摩擦片3通过转轴组件8连接于基准座5上，可随着基准座5的移 动而移动，从而对制动盘进行压紧制动，压力臂转轴6通过转轴自适应支承装置7连接至钳 体1，压力臂4 一端为受力部4a，另一端为旋压部4b，旋压部的内表面具有转动圆弧面4c， 该转动圆弧面4c通过第一滚针轴承9a环绕压力臂转轴6且与该压力臂转轴6同心，旋压 部外表面具有推力圆弧面4d，该推力圆弧面4d通过第二滚针轴承9b邻靠基准座5的一端， 该推力圆弧面4d与压力臂转轴6不同心，且转动圆弧面4c与推力圆弧面4d形成的旋压部 4b从靠近受力部4a逐渐向末端变薄的形状(如图1所示)。在制动时，通过对压力臂受力 部4a的作用力来使旋压部4b环绕压力臂转轴6进行转动，转动圆弧面4c绕压力臂转轴6 同心转动，而转动过程中，由于旋压部4b逐渐变厚，因此，推力圆弧面4d依靠第二滚针轴承 9b推动基准座5向前移动。其中，制动器具有至少一直线导向机构。该至少一个直线导向 机构可具有第一导向机构，第一导向机构包括第一导向面和第一引导元件，该至少一个导 向机构还可包括第二导向机构，该第二导向机构包括第二导向面和第二引导元件。基准座5上主要包括四个部分，其中第一部分5a位于靠近压力臂的一端，该第一 部分具有与第二滚针轴承的外表面匹配的内凹部，第三部分5c位于相对于第一部分的相 对端，该部分具有凹槽，在凹槽内容纳有回位弹簧10，弹簧10的一端抵靠凹槽底端，一端抵 靠端盖2的端面；第四部分5d紧临第三部分，与滑动衬套15配合，为第二导向机构之一部 分。第二部分5b位于第一部分和第三部分之间，该第二部分支承于钳体内的上壁引导面13 和引导螺钉的端面14上，为第一导向机构之一部分，其中，第一导向面5b’位于基准座5第 二部分的上面，第一导向面5b”位于基准座5第二部分的下面，第二导向面5a位于基准座5 的第四部分，第一导向面5b”与安装在钳体1上的第一引导元件14(优选为引导螺钉)端 面配合，第一导向面5b’与钳体1上腔体上的引导面13配合引导基准座的移动，引导螺钉 啮合固定于钳体下部上的安装孔内。第二导向面5a与第二引导元件配合引导，该第二引导 元件的一个实施例是安装于端盖2内的滑动衬套15，该衬套优选为轴承衬套，该第二引导 元件也可以是钳体内的引导表面或者安装在钳体上的衬套等等，通过所述导向面和引导元 件的引导，在制动时消除了基准座的偏摆运动，使基准座在任何冲击下做直线运动以成为 可能，从而可以使摩擦片提供统一且稳定的压强分布。基准座的导向最少要一组上述的导向机构。但因为基准座有一定的宽度，可以用两组第一导向机构配合一组第二导向机构，形成基准座的“三点”导向，避免基准座的转动。
其中，转轴自适应支承装置7包括定位块7a和定位销7b，定位块7a固定于钳体1 的安装孔内，定位销7b 一端安装于定位块7a内的凹槽中，一端固定于转轴6内，其中，支承 装置7的一个实施例为刚性定位块固定于安装孔内，而定位销为弹簧定位销，该弹簧定位 销优选为螺旋弹簧定位销，该弹簧定位销具有一定的自适应，由此可定位转轴6，还由于其 本身的良好弯曲刚度，以允许转轴6绕定位块7a上进行相对旋转，由此，消除了机构的过度 约束，使机构旋转副中没有内部相互抵抗力，降低了效率的损失和磨损速度。同时消除了加 工钳体不必要的分解，使整体结构性好，承力和刚度最大化，降低质量和加工成本。参见图3，显示了制动器的转轴结构的细节局部放大图，其中箭头指示圆圈中的转 轴截面优选为圆形，也可以为其它合适的形状。图4显示了在两个位置上的带有弹性衬套的带有导向机构的整体式卡钳气压盘 式制动器的部分结构示意图，其中，转轴自适应支承装置7的定位块7a为弹性定位块，优选 为弹性衬套，定位销7b为刚性定位销，由此，通过弹性定位块以及弹性橡胶的自适应，使得 转轴可绕其旋转，由此实现其技术目的。图5显示了另一种结构的支承装置的示意图，在该结构中，转轴自适应支承装置7 的定位销7b安装于定位块7a内的凹槽内，定位销7b 一端具有渐开线轮廓，通过该渐开线 轮廓，定位销7b可相对定位块7a旋转，由此转轴6可相对定位块7a旋转，但没有位置可容 许滑动。第一直线导向机构可以通过先加工螺纹孔11，然后刀具12通过螺纹孔进入空腔， 完成对上壁引导面13的加工(见图8)，由此，能很好的保证螺钉孔和上臂引导面的垂直度 (孔轴线和上臂引导面理论上应垂直)。本发明通过上述设计，首先，其增加了基准座导向装置，使在任何冲击下做直线运 动以提供统一且稳定的摩擦片压强分布；其次使用转轴自适应支承装置装支承转轴，消除 机构过度的约束，使机构旋转副中没有内部相互抵抗力，降低效率的损失率和快的磨损率； 而且，消除了对钳体不必要的分解，使整体结构性好，承力和刚度最大化，降低质量和加工 成本。显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内 容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，本领域的普通技 术人员可以理解可以做各种改变并且等效体可以替换其上的元件而不离开在权利要求中 限定的本发明的保护范围，根据本发明的教导可以做任何变形以适应特定的环境或材料而 不离开其本质范围。因此，可以预料到，本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为 目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，但是本发明的范围将包括落入前面 的说明书和所附的权利要求的任何实施例。
权利要求
一种带有基准座直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器，其包括整体式卡钳、端盖、摩擦片、压力臂、基准座、转轴组件、压力臂转轴和转轴自适应支承装置，其中钳体内形成有空腔，基准座、压力臂转轴和转轴自适应支承装置位于空腔内，空腔向外的一端具有开口，端盖位于开口处并封闭该开口，摩擦片通过转轴组件连接于基准座上，其特征在于压力臂转轴通过转轴自适应支承装置连接至钳体，压力臂一端为受力部，另一端为旋压部，旋压部的内表面具有转动圆弧面，该转动圆弧面通过第一滚针轴承环绕压力臂转轴且与该压力臂转轴同心，旋压部的外表面具有推力圆弧面，该推力圆弧面通过第二滚针轴承邻靠基准座的一端，该推力圆弧面与压力臂转轴不同心；该制动器还包括至少一个直线导向机构。
2.权利要求1所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，该至少一个直线导向 机构包括第一导向机构，该第一导向机构包括第一导向面和第一引导元件，该第一导向面 位于基准座的第二部分的上面和下面，第一引导元件为位于钳体上的引导面。
3.如权利要求2所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，该至少一个导向机 构包括第二导向机构，该第二导向机构包括第二导向面和第二引导元件，该第二导向面位 于基准座的第四部分，第二引导元件为位于端盖内表面上的滑动衬套。
4.如权利要求1或2或3所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，所述转轴自 适应支承装置具有以下三种结构之一结构一包括刚性定位块和弹簧定位销，刚性定位 块固定安装于钳体的安装孔内，弹簧定位销一端安装于定位块的定位孔内，另一端固定于 压力臂转轴内；结构二 包括弹性定位块和刚性定位销；结构三包括刚性定位块和头部有 渐开线轮廓的刚性定位销。
5.如权利要求4所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，转轴自适应支承装 置具有结构一，所述的弹簧定位销为螺旋弹簧定位销。
6.如权利要求4所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，转轴自适应支承装 置具有结构二，所述定位块为弹性衬套式定位块。
7.如权利要求4所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，转轴自适应支承装 置具有结构三，所述刚性定位销头部外表面轮廓为渐开线，与刚性定位块配合。
8.如权利要求1所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，所述基准座包括四 个部分，其中第一部分位于靠近压力臂的一端，该第一部分具有与第二滚针轴承的外表面 匹配的内凹部；第三部分位于相对于第一部分的相对端，该第三部分具有凹槽，在凹槽内容 纳有回位弹簧，弹簧的一端抵靠凹槽底端，一端抵靠端盖的端面；第二部分位于第一部分和 第三部分之间，该第二部分支承于钳体内的上壁加工引导面和导向螺钉端面上，为第一导 向机构的一部分；第四部分紧临第三部分，与滑动衬套配合，为第二导向机构的一部分。
9.如权利要求2、3中所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，第一直线导向 机构通过先加工螺纹孔，然后刀具通过螺纹孔进入空腔，完成对上壁引导面的加工，能很好 的保证螺钉孔和上臂引导面的垂直度。
10.如权利要求2、9中所述的整体式卡钳气压盘式制动器，其特征在于，第一引导元 件引导螺钉，不一定有螺纹，螺钉孔也可以无螺纹。指能提供和引导螺钉有相同作用引导 面的结构。
全文摘要
一种带有基准座直线导向机构的整体式卡钳气压盘式制动器，其包括整体式卡钳、端盖、摩擦片、压力臂、基准座、转轴组件、压力臂转轴和转轴自适应支承装置，其中钳体内形成有空腔，基准座、压力臂转轴和转轴自适应支承装置位于空腔内，空腔向外的一端具有开口(此开口端面法线方向指向制动盘，见说明书附图8)，端盖位于开口处并封闭该开口，摩擦片通过转轴组件连接于基准座上，且该制动器还包括至少一个直线导向机构，通过导向机构的导向，限制和避免基准座的偏摆，使制动力平稳且一致，提高了摩擦效率，大大延长了摩擦片的寿命，且利用转轴自适应支承装置提供给转轴多一个自由度，抵消了导向机构所减少的一个自由度，从而避免了过约束，减少内部应力。
文档编号F16D65/48GK101806328SQ20101014213
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者汪磊, 王刚, 王语风, 石潮, 钟锐 申请人:武汉元丰汽车零部件有限公司