盘式制动片保持系统和安装方法与流程

本发明涉及一种用于车辆的盘式制动器，并且特别地涉及一种在盘式制动器中安装、移除和保持制动片的系统和方法，盘式制动器诸如用于商用车辆的气动的盘式制动器。

背景技术：

至少从20世纪70年代起，气动的盘式制动器经历了在商用车辆上的发展和应用，并且由于在诸如冷却、抗褪色性和使用可靠性领域的优势开始替换鼓式制动器。德国专利申请de4032886a1，并且特别地，该文件的图1，公开了这种空气盘式制动器的实例。在该设计中，气动隔膜室(气动致动器)附接于盘式制动卡钳外壳的后面，并且通过线性致动器棒将制动致动力施加到卡钳内的制动致动器杆。制动器的致动器杆反过来将由致动器棒施加的力传送到一个或者多个轴并且倍增，该轴强制制动片抵靠制动盘或者转子。术语“制动盘”、“转子”和“制动转子”在这里可以互换使用。

在诸如商用车辆的应用中，过去轮辋的尺寸仅仅提供用于过去在这种车辆上采用的鼓式制动器的足够的间隙。因为车轮和其轮轴之间包覆的产生空间是被限制的，所以，致动卡钳、制动片和任何制动片保持装置的外径必须符合被限制的可用的径向空间。使用横向悬挂销和/或使用布置在制动片的整个外径的板簧类型金属条，制动片被定位和保持在制动卡钳或者制动卡钳支架/底座中的一个上。制动片已经通过将制动片捕捉在卡钳安装框架和制动卡钳的跨设在制动盘上的部分之间被保持。如本领域的普通技术人员会意识到的，同样的制动片支撑功能可以通过被设计成支撑制动片的制动卡钳支架/底座或者通过与卡钳安装结构分离的制动片支架而提供。为了方便描述，术语卡钳支架、卡钳底座和制动片支架可以在不将制动片支撑结构限制到任何具体的制动片和制动卡钳承载结构的情况下互换。)

先前的制动片保持方法中的问题是其在制动施加期间易于允许制动片绕着平行于制动盘旋转轴线的轴线旋转。该就地旋转称之为“片反冲(padkick)”，一种由于制动片振动能够产生不期望的制动施加噪音、增加对一般的片上板簧保持器的疲劳损坏、并且增加对制动片和/或制动卡钳安装结构的磨损和损坏的运动。图3中提供片反冲的示意图。当制动片101抵靠在方向dr上旋转的制动盘(未图示)的摩擦表面被施加时，制动盘的旋转引起制动片101和其相邻的底座抵接表面(未图示)之间的运动和反作用力。在制动片的头部边缘102，制动片试图响应于沿着制动片的面的摩擦力(这里通过越过制动片101的面的力的箭头图示)在方向lu上向上移动。在制动片的尾部边缘103，制动片试图在方向td上向下移动。然而，因为制动片101通过相邻的底座抵接表面被束缚，制动片的总体运动大致绕着平行于制动盘旋转轴线的轴线旋转。该运动可以在制动施加期间是单侧的，或者可以表明运动本身在其底座中是制动片的中度到重度的振荡，显著地增加抵接制动片和底座表面的磨损。

技术实现要素：

本发明通过提供一种制动片安装和保持安置与安装和移除方法而解决这些及其他问题，该安装和移除方法增加制动片保持和引导性，减小片反冲和振动，并且减小组件磨损和疲劳。

在本发明的一个实施例中，制动片通过弹簧反作用条和每个制动片上的弹簧被向上(即，径向向外)拉，以抵靠承载制动卡钳和/或制动片的底座结构的对应表面部件的下侧(即，径向内侧)而偏置在制动片横向侧的表面部件。

在优选实施例中，底座结构的制动片抵接部(也已知为“底座角”)具有面对制动片的邻近横向侧的大的楔形或者齿轮齿形表面，并且制动片具有对应的凹口。随着弹簧反作用条和弹簧对制动片向上拉，制动片抵接部的楔形表面的下表面和制动片侧向侧的对应的向上面对表面协作，以提供宽的片接触表面积。此偏离构造在制动施加期间实质上地抑制片反冲和振动。

进一步优选地，制动片和底座结构以诸如美国专利no.8,540,061的方式被构造而成，其中，制动片和底座抵接部协作以制动片在与制动盘最远的底座抵接部的一部分竖直插入至底座中，随后制动片朝向制动盘在轴向方向上移位，以推进制动片的侧向表面部件和底座抵接部彼此接合。

向上拉被安装的制动片的结构可以包括弹簧反作用条和一个以上弹簧，弹簧反作用条被构造成可移除地固定至制动卡钳，一个以上弹簧被支撑在弹簧反作用条上并且在制动片背板的上(径向向外)表面的部件上，以向上偏置制动片。

在一个实施例中，弹簧反作用条能够是带有第一端的条，该第一端诸如通过滑动至在制动卡钳中的开口处或者附近的对应槽中而由制动卡钳接收，经过制动卡钳中的该开口，制动片能够插入或者移除而不将制动卡钳从其底座移除。弹簧反作用条的第二端可以被构造成，例如通过具有制动卡钳的凸耳能够经过其突出以接收保持销的槽，而被捕捉在片插入开口的相对侧。弹簧反作用条也可以被构造成带有若干径向高度的部分，例如带有径向上高的中心部分，以提供弹簧反作用条和制动盘外半径之间的附加间隙，并且带有被构造成定位于在制动片背板的上表面的对应的侧向引导凹槽中的径向下侧部分。

与弹簧反作用条协作的弹簧可以是定位在弹簧反作用条上方并且设置有侧向弹簧端的板簧，该侧向弹簧端积极地接合在制动片背板的上表面的对应的弹簧接收部件，并且向上拖拽制动片以彼此抵靠地偏置制动片的楔形表面和片抵接部。优选地，预形成弹簧，以使它们可以被向下按压(径向向内)至制动片背板的上表面上并且弹性地变形以导致弹簧的末端沿着制动片背板的顶表面滑动并且到制动片背板的接收槽中。在该实施例中，板簧的末端形成为s形，s形的高度使得末端通过背板接收槽中的摩擦而被支承。

本发明的进一步实施例包括可以插入在弹簧保持条的径向外表面和板簧的径向内表面，以增加在径向向外方向上由板簧对制动片施加的偏置力。

作为对将板簧的末端形成为s形的替代，板簧的末端可以设置有被构造成接合制动片背板上的对应部件诸如钩的部件诸如孔，以确保弹簧和制动片之间的积极接合。

在本发明的范围内，能够安置有其他制动片背板和弹簧，诸如安装至弹簧保持条下侧的弹簧，使用与一个以上弹簧部或者不同形状的弹簧末端协作的多于一个的弹簧保持条，只要结构抵靠侧向突出的底座角片抵接部件而向上偏置制动片即可。

本发明的实施例的组装方法包括：将制动卡钳致动器(例如，制动施加轴)撤回足够距离以允许插入制动片；经过制动卡钳的制动片插入开口竖直地(即，在径向向内方向上)插入制动片直到制动片的侧向表面部件与对应的底座触角抵接部件对齐为止；朝向制动盘推进制动片以接合对应的侧向表面部件；越过制动片插入开口安装弹簧反作用条；将弹簧放置在弹簧保持条上并且在弹簧上向下按压(径向向内)直到弹簧的侧向末端接合制动片背板的上表面上的弹簧接收槽为止。利用或者不用将弹簧末端与制动片背板脱离所必需的工具，可以通过逆转该安装方法而实现制动片移除。

该方法的另一实施例会包括，在将制动卡钳定位在其底座上之前将制动片放置在底座中。剩余组件的安装会类似于上述方法。

通过以下参考附图对本发明的详细说明，本发明的其它目的、优势和新颖特征将变得更加显然。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的盘式制动器的斜视图。

图2是图1的卡钳安装支架和制动片的正视图。

图3是图2中的卡钳安装支架的斜视图。

图4是图1的弹簧保持条和弹簧的更近的斜视图。

图5是图1的弹簧保持条的斜视图。

图6是图1的弹簧的斜视图。

图7是图1的制动片的上表面的正视图。

图8a-8d图示根据本发明的实施例的安装制动片期间的操作。

图9是根据本发明的盘式制动器的另一实施例的局部斜视图。

图10a-10c是图9的实施例的弹簧反作用组件的详细斜视图。

图11是图9的实施例的板簧的斜视图。

图12a-12c是图9的实施例的制动片的部分的正视图。

图13是制动操作期间作用在制动片上的力的力线图。

具体实施方式

在图1所示的实施例中，商用车辆的盘式制动器1包括制动盘2、制动卡钳3，制动卡钳3跨设在制动盘2上。一般经由扭矩板或者制动机架(未图示)使卡钳3固定至支架底座4，支架底座4反过来固定至车辆轮轴。卡钳3由安装制动卡钳3的致动器安装面5的致动器(未图示)致动。致动器作用到包含在卡钳3内的制动片施加机构上以抵靠制动盘2按压制动片6，以使车辆减速。本发明并不局限于特定类型的制动致动器，例如，可以使用气动致动器或者电驱动致动器。本发明也不局限于特定类型的制动卡钳底座安置。例如，制动卡钳可以以固定在支架上的方式被安装，或者可以是滑动卡钳。

在这个实施例中，卡钳3设置有孔口7，孔口7在圆周方向a和轴向方向b上足够宽以允许制动片6被撤回和插入而不用从支架底座4移除卡钳3。

图2是图1的卡钳安装支架4和制动片6的主视图，示出了带有制动片抵接表面部件9的底座角8，底座角8是楔形的并且朝向制动片6的邻近侧向侧而侧向地延伸。制动片6包括安置成与楔在表面面11处的抵接表面协作的对应的凹陷表面部件10，以抵抗径向向外方向c上的移动而将制动片6保持在支架底座4中。本发明并不局限于底座角和制动片形状的此单个安置。例如，底座角表面部件可以具有安置成接合制动片的若干表面或者可以具有类齿轮齿的形状，只要底座角表面部件提供恰当的承压表面以支撑施加于制动片的向上偏置以及与制动操作期间的片反冲关联的力和磨损即可。

图3中支架底座4的斜视图在底座的一侧示出，具有制动片的侧向边缘所抵靠抵接的平坦的、无特征的面的一般现有技术的底座角12。在底座4的另一侧，示出了朝向彼此突出的本发明底座角8和楔形表面部件9。也图示了远离制动盘2(这里为了清楚未图示)面对、在底座角8一侧的竖直凹槽13，以及在底座角8的基部的横向凹槽14。这些凹槽使适当地构造而成的制动片能够利用竖直凹槽13的引导而被插入至盘式制动器中，然后通过横向凹槽14引导而朝向制动盘推进。

图4示出图1实施例的弹簧保持条和弹簧安置。在此实施例中，弹簧反作用条具有插入至在制动卡钳3的致动器侧的槽16中的第一端。弹簧反作用条15的相对端包括尺寸定为适配在制动卡钳3的保持凸耳17上的槽。保持凸耳17包括接收保持装置诸如十字销的十字钻孔，以防止弹簧反作用条15与制动卡钳3分离。

在此实施例中，两个弹簧18定位在弹簧反作用条15的顶(径向向外)表面上。弹簧18的末端19形成为s形，在制动片6的背板的上表面上的对应弹簧接收槽内和上方接合。

此实施例的弹簧保持条在图5中更详细地示出。弹簧反作用条15具有提供制动盘2上的附加间隙的抬高部分20，以及当安装在制动器中时接收弹簧18的下降部分21。条15的第一端22定形成接收至制动卡钳槽16中，同时相对端23包括卡钳凸耳17所穿过的槽24。下降部分21相对于制动片6的顶部的高度可以视需要设定，以获得期望水平的径向向外偏置力，包括足够高以与抬高部分20齐平，从而在制动盘上或者抬高部分20上方经过(即，代替图5所示的部分21的向下凹陷安置而向上凹陷)。

图6是图1的弹簧18的斜视图。优选地，此弹簧由弹性材料诸如弹簧钢形成。s形末端19安放于设置在此实施例中的弯曲部25的外侧，以便于安装弹簧15。在弹簧安装期间，末端19被咬合至制动片6的上表面中的其对应槽中。弯曲部25提供弹簧15受控制的弹性弯曲以减少弹簧长度，直到末端19经过背板槽的内端周围并且弹簧扩展至抵靠对置槽而承座为止。一旦安装，抵靠弹簧反作用条15的上表面而对弹簧15弹性地预加负荷，以使弹簧和弹簧反作用条安置向上偏置制动片6，以将底座角8和制动片6的表面部件9、10放置成在表面面11处彼此接触，从而抑制不期望的制动片运动。

图7提供制动片6的上表面的正视图，其示出上表面弹簧接收槽26和内侧槽末端27，当弹簧从上方被咬合至其安装位置中时，在弹簧末端能够进入槽26之前，弹簧末端19必须在内侧槽末端27上经过(即，在径向向内方向上)。在此实施例的制动片6的中心处设置有槽或者凹口28，弹簧反作用条15被定位在该槽或者凹口28上。此凹口28可以与弹簧反作用条15互相作用以进一步限制不期望的制动片运动。制动片也可以包括被构造成在邻接于弹簧反作用条15的可用空间中接收制动片磨损指示传感器(未图示)的槽29。

图8a-8d图示根据本发明的实施例的安装制动片期间的操作。如图8a所示，在此实施例中，通过撤回制动施加轴30足够距离以允许制动片被插入在制动盘2(这里未图示)和制动卡钳3之间，用于制动片安装的制动器准备就绪。图8b示出，在(通过竖直凹槽13引导)竖直插入至制动卡钳3的片插入开口7外侧的制动器中并且朝向制动盘2轴向地推进至引导凹槽14中之后，在其安装位置的制动片6。

在图8c中，弹簧反作用条15已经被插入至卡钳槽16中，放置在卡钳凸耳17上并且由条固定十字销(未图示)固定。最后，图8d示出，在使弹簧弹性地变形以允许弹簧末端19插入至对应的制动片背板弹簧接收槽26中、从而向上(即，径向向外)拉扯制动片6以抵靠彼此地偏置底座角和制动片表面面11的作用之后，在合适位置的弹簧18。

本发明的进一步实施例如图9-12所示。在此实施例中，插入元件31、31a被插入在弹簧保持条15的径向外表面和板簧18的径向内表面之间，以使弹簧18的中心部分径向向外移位，从而然后增加由弹簧18对制动片6在径向向外方向上施加的偏置力。例如，在此实施例中，插入元件31尺寸定为抵靠弹簧18的径向内表面在径向向外方向上提供大约200n的力。

“楔”在弹簧反作用条15和弹簧18之间的插入元件31，31a可以被积极地固定至弹簧和弹簧反作用条中的至少一个。在此实施例中，在制动器的制动致动器侧的插入元件31由紧固件具体地由螺钉32固定至弹簧反作用条15。

如图10a-10c所示，插入元件可以由诸如互补凸形和凹形部件33引导并侧向地束缚在弹簧反作用条15上。图10a示出在制动器的制动致动器侧的伸长插入元件31，其具有对应于图10b所示的弹簧反作用条15上的表面部件33的两个表面部件33。当紧固件被安装至紧固件接收孔34中时，这些表面部件33协作以抗拒绕着紧固件32的旋转。相反，图10c示出设置在制动器的相对侧的插入元件31a具有单个互补部件33，其与图10b所示的弹簧反作用条15上的对应部件33协作。在此实施例中，如果弹簧反作用条15足以确保插入元件31a不迁移离开弹簧反作用条15和其弹簧18之间的空间，则将协作的表面部件的单个设定在此端。插入元件31、31a可以在弹簧18被放置在弹簧反作用条15上之前或者之后被插入。例如，该插入可以被构造成允许其在弹簧被安装之后(如，通过沿着弹簧反作用条15的径向外表面滑动)插入在弹簧18和条15之间，以增加由弹簧18对制动片6施加的径向向外偏置力。

本发明的此实施例并不局限于经过插入元件31径向向内插入至弹簧反作用条15中的紧固件。任何合适的插入元件保持安置可以被使用，诸如设置在弹簧保持条上的大头钉，其接收安装在插入元件上的螺母或者侧向夹安置，只要插入元件31抵抗会致使插入元件从弹簧反作用条15和弹簧18之间的空间脱离的运动而被束缚即可。

作为对如图1实施例中将板簧的末端形成为s形的替代，如图11所示，板簧18的末端可以设置有诸如被构造成接合制动片背板上的对应部件诸如钩的凹陷部(图12a中，孔35)，以确保弹簧和制动片之间的积极接合。这种钩的实例如图12a所示，其中钩部件36被定位在制动片弹簧接收槽26内、在制动片弹簧接收槽末端27底下。

在该实施例中，如图12b所示，通过将弹簧末端19插入至制动片弹簧接收槽26中直到弹簧的孔35与制动片弹簧接收槽钩部件36对齐为止，板簧18可以由制动片6支承。然后，如图12c所示，弹簧18的压缩被释放，以允许制动片弹簧接收槽末端27接合在孔35中。利用移位至图12b所示的位置中并且在从槽撤回的同时抵靠制动片弹簧接收槽26的下表面而支承的弹簧末端19，弹簧18的移除会是逆转操作。

上述公开已经仅仅陈述为图示本发明而且并不意指限制本发明。例如，弹簧反作用条可以由给弹簧提供弹簧能够施加其径向向外的制动片偏置力所抵靠的基部的另一组件或者制动卡钳本身的一部分替换。因为本领域的技术人员可以想到与本发明的主旨和实质结合的公开的实施例的这种修改例，本发明应该被构建为包括在所附权利要求和其等效物的范围内的所有事物。

参考标记的列表

1盘式制动器

2制动盘

3制动卡钳

4支架底座

5卡钳致动器安装面

6制动片

7制动卡钳片插入开口

8底座角

9制动片抵接表面部件

10制动片凹陷表面部件

11表面面

12现有的底座角

13竖直凹槽

14横向凹槽

15弹簧反作用条

16卡钳条保持槽

17卡钳条保持凸耳

18弹簧

19弹簧末端

20弹簧反作用条抬高部分

21弹簧反作用条下降部分

22弹簧反作用条第一端

23弹簧反作用条相对端

24弹簧反作用条凸耳接收槽

25弹簧弯曲部

26制动片弹簧接收槽

27制动片弹簧接收槽末端

28制动片弹簧反作用条槽

29制动器磨损指示传感器槽

30制动施加轴

31插入元件

32紧固件

33表面部件

34紧固件接收孔

35板簧末端孔

36制动片背板弹簧末端保持钩

101制动片

102制动片前缘

103制动片后缘