制动蹄、用于制动蹄的模块化组件的系统、制动装置和用于制造制动蹄的方法与流程

本发明涉及制动蹄、用于制动蹄的模块化组件的系统、制动装置和用于制造制动蹄的方法。

背景技术：

诸如鼓式制动器或盘式制动器之类的制动装置在现有技术中是已知的。这里，在制动状态下，附接在制动衬片挂架上的制动衬片被朝向承压部(例如，制动鼓或盘)按压，其中，制动衬片和承压部之间的摩擦阻力抵制承压部的旋转。由于所述抵制的缘故，与承压部固定连接以与承压部一起旋转的车轮，尤其商用车辆的车轮能够被制动。此外，为了设置制动性能的某些特性，现有技术已知的是，其特性通过衬片材料针对性地受到控制的制动衬片被用于提升期望的性能。这里，衬片材料通常例如被应用到铸造背板形式的制动衬片挂架或被应用在钢背板上，其中，制动衬垫和制动衬垫挂架一起形成制动蹄。然而，由于常常需要来自混合的衬片材料的折衷，所以所制造的制动衬垫的性能的设置受到限制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有制动衬片的制动蹄，与现有技术的制动蹄相比，制动蹄得到改进，尤其在摩擦分布对不同负载情形的适配方面得到优化。

该目的通过权利要求1所要求保护的制动蹄、权利要求13所要求保护的用于制动蹄的模块化组件的系统、权利要求14所要求保护的制动装置和权利要求15所要求保护的方法来实现。从属权利要求、说明书以及附图给出了本发明的其它的优点和特征。

根据本发明，提供了一种用于制动装置(尤其是鼓式制动器或盘式制动器)的具有制动衬片的制动蹄，制动蹄包括挂架元件及能够安装在挂架元件上的第一制动衬片部段和能够安装在挂架元件上的第二制动衬片部段，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段为形成摩擦分布(reibprofils)而具有不同的构造，尤其在材料组成、力加载和/或形状的方面彼此不同，尤其是取决于负载情形的摩擦分布。与现有技术相比，通过本发明的第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的适配能够产生或带来与第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的性能和磨损有关的不同类型的特性。特别地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段被构造成使得第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的摩擦分布在制动装置的操作期间被设置，例如通过作用在第一制动衬片部段和第二制动衬片部段上的不同的摩擦速度被动地设置，或者通过作用在第一制动衬片部段和第二制动衬片部段上的不同的力主动地设置。也可想到的是，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段在它们的品质和/或它们的工作能力的方面不同。特别地，本领域技术人员理解，摩擦分布是形成在承压部和制动蹄之间并优选在制动蹄的制动衬片侧分布的空间变化。这里可想到的是，制动蹄的制动衬片侧上的摩擦系数沿着摩擦方向和/或摩擦方向的垂直方向变化，其中，摩擦方向通过制动衬片相对于承压部的运动来确定。特别地，摩擦分布随着时间变化。特别优选地，摩擦分布以取决于负载情形的方式变化。换句话说，高强度制动操作情况下的摩擦分布(尤其是临界制动强度之上的摩擦分布)不同于低强度制动操作情况下的摩擦分布(尤其是临界制动强度之下的摩擦分布)。特别地，摩擦分布的取决于负载情形的形成应理解为指定给第一制动衬片部段的摩擦系数和指定给第二制动衬片部段的摩擦系数之间的比率以取决于负载情形或操作情形的方式变化，优选地在低于1的值和高于1的值之间变化。例如，所述比率以2和10之间的因数变化，尤其优选地以1.5和7.5之间的因数变化，并且尤其优选地以1和2.5之间的因数变化。因此，能够有利地针对特性情形限制第二制动衬片部段的磨损。同时，在各个制动衬片部段的贡献方面不同的情形之间的过渡期间，所述选择能够确保制动力在临界制动强度被超过时没有突然增加。这里可想到的是，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段彼此接触，例如彼此抵靠。

根据一个特别优选的实施例，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段在安装状态下彼此间隔开。由于第一制动衬片部段和第二制动衬片部段之间的间距的缘故，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够以有利的方式被单独地驱动或设计。另外，简化了第一制动衬片部段和/或第二制动衬片部段的更换。此外，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够设置为模块化套件以对不同材料组成和整体设计中的摩擦分布进行适配，且能够在挂架元件上进行简单的安装和更换。因此，通过第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的针对性的适配和选择，能够有利地降低制造成本，而无需担心显著的制动力损失。

优选地，第一制动衬片部段对摩擦分布的贡献和第二制动衬片部段对摩擦分布的贡献取决于负载。因此，可以针对性地进行设置，使得例如第一制动衬片部段在高负载的情况下以更高的强度进行作用，而第二制动衬片在低负载的情况下进行作用。因此，整个制动蹄能够有利地进一步适配于所预测的负载。

特别地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够可逆地且彼此独立地更换，也就是说，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够在它们的初始安装之后通过相应的连接机构优选单独地分别拆卸，并且能够更换为其它制动衬片部段。因此，例如，能够有利地更换被更快磨损的那些制动衬片部段，而不必更换所有的制动衬片部段。此外，制动衬片部段能够例如适配于不同的天气条件或制动性能的调整。

连接机构用于实现可逆更换，其中，制动衬片侧连接元件与挂架元件侧连接元件能够经由快速夹持机构或插入式封盖例如以形状配合和/或力配合的方式可拆卸地连接到挂架元件。因此，利用仅几个步骤就能相对快速地安装和拆卸第一制动衬片部段和第二制动衬片部段。也可想到将夹具机构用作连接机构。

此外，可想到的是，挂架元件被构造成使得其能够从制动装置拆卸。因而，能够从制动装置拆卸挂架元件，并且能够轻松地更换各个制动衬片部段。

在本发明的另一实施例中，在挂架元件上布置有作为备用制动衬片部段或替换制动衬片部段的第三制动衬片部段。第三制动衬片部段尤其布置成使得其在操作期间对摩擦分布不提供任何贡献。为此，例如，挂架元件中的第三制动衬片部段布置成相对于第一制动衬片部段和第二制动衬片部段内缩，尤其相对于第一制动衬片部段和第二制动衬片部段内缩成使得第三制动衬片部段在制动期间与制动盘或制动鼓间隔开。以此方式，能够有利地携带未经使用的替换制动衬片部段，该替换制动衬片部段能够在需要时替换第一制动衬片部段和第二制动衬片部段。

根据本发明的另一实施例，制动蹄构造成使得在制动蹄的将具有制动蹄的制动装置安装在具有轮轴的车轮上的安装状态下，第一制动衬片部段与第二制动衬片部段在径向方向和/或关于轮轴的周向方向上间隔开。因此，在从摩擦方向看时，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够以取决于预期的摩擦分布的方式彼此上下且/或彼此前后且/或彼此相邻地布置。还可想到的是，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段在挂架元件上布置成图案，例如布置成行和/或列。

有利地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段在径向方向上彼此上下且/或彼此前后且/或彼此相邻地布置。在盘式制动器的情况下，例如，这导致第一制动衬片部段和第二制动衬片部段具有不同的摩擦速度，不同的摩擦速度进而影响第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的相应的摩擦系数的大小和温度特性。第一制动衬片部段优选地布置在背向轮轴的一侧，且与第二制动衬片部段相比用于更高的摩擦速度，而第二制动衬片部段布置在面向轮轴的一侧，且与第一制动衬片部段相比更有更高的温度耐受性。

优选地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段之间的在一个方向上测量的间距为第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的在同一方向上测量的延伸量(即，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的和)的0.1倍和0.4倍之间的值，优选0.08倍和0.25倍之间的值且特别优选0.05倍和0.13倍之间的值。该有效间距有利地防止了第一和第二制动衬片部段的限制摩擦分布的形成并使第一制动衬片部段或第二制动衬片部段的更换变得更加困难的永久性接触。

在本发明的另一实施例中，第一制动衬片部段至少部分地围绕第二制动衬片部段，尤其完全围绕第二制动衬片部段。例如，第一制动衬片部段与第二制动衬片部段毗邻。这里可想到的是，第一制动衬片部段相对于第一制动衬片部段内缩，并且第二制动衬片部段和承压部(尤其是制动盘或制动鼓)之间的操作性连接相应地需要更大的作用力。因此，确保了例如第二制动衬片部段仅在高强度制动操作的情况下对摩擦分布作出贡献，也就是说在高于固定阈值的情况下作出贡献。例如通过相应地设置第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的厚度的大小来使第二制动衬片部段相对于第一制动衬片部段内缩。还可想到的是，挂架元件具有凹陷轮廓，且第二制动衬片部段安装在挂架元件的凹陷区域中。

优选地，第二制动衬片部段由具有比第一制动衬片部段更高的摩擦系数的材料构成。如果例如第二制动衬片部段优选用于紧急制动操作的情况，即用于具有高于阈值的制动强度的制动操作的情况，则制动蹄在所述制动操作的情况下产生最大的制动力。为此，第二制动衬片部段由具有比第一制动衬片部段更高的摩擦系数的材料构成。具有更高的摩擦系数的材料的磨损通常大于具有更低的摩擦系数的材料的磨损，为此优选地使用具有比第二制动衬片部段更低的摩擦系数且因此具有更小的磨损的材料来构造第一制动衬片部段。

特别地，第二制动衬片部段的摩擦系数为第一制动衬片部段的摩擦系数的1.1至3倍，优选2至3倍，且尤其优选1.3至1.7倍。取决于在机动车辆的操作期间衬片挂架所期望的使用分布，可以优选地使用具有显著高或仅稍高的摩擦系数的材料来构造第二制动衬片部段。因而，例如，第二制动衬片部段的材料的摩擦系数可以为第一制动衬片部段的材料的摩擦系数的三倍，以便在紧急制动操作的情况下显著增加整个制动蹄或整个衬片单元的整体摩擦系数或平均摩擦系数。在这种类型的情况下，第二制动衬片部段的摩擦系数例如为第一制动衬片部段的摩擦系数的2至3倍。再者，同样优选地，如果例如预期到相对部分制动操作相对频繁的紧急制动操作，则第二制动衬片部段由具有比第一制动衬片部段仅稍高的摩擦系数的材料构成。在这种类型的情况下，第二制动衬片部段的摩擦系数例如为第一制动衬片部段的摩擦系数的1.3至1.7倍。

有利地，挂架元件具有第一挂架元件部段和第二挂架元件部段，其中，第一制动元件部段能够安装在第一挂架元件部段上，且第二制动元件部段能够安装在第二挂架元件部段上。因此，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段能够彼此独立地移动，并且能够相应地实现空间摩擦分布的时间性变化。特别地，能够以取决于需要的方式控制何时以及以何种程度使第一制动衬片部段和第二制动衬片部段与承压部形成操作性连接。优选地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段的尺寸设置并配置成使得第一制动衬片部段安装在第一挂架元件部段上且第二制动衬片部段安装在第二挂架元件部段上，而尤其没有在相对于摩擦方向的平行方向或垂直方向上突出。

根据本发明的另一实施例，第一挂架元件部段和第二挂架元件部段彼此分离。由于分离的缘故，第一挂架元件部段和第二挂架元件部段并且因此第一制动衬片部段和第二制动衬片部段可以以取决于负载情形的方式进行单独设置。特别地，能够以取决于制动强度的方式控制是否使第一制动衬片部段和第二制动衬片部段或者仅使第一或第二制动衬片部段与承压部形成操作性连接。

在本发明的一个有利实施例中，第一挂架元件部段和/或第二挂架元件部段能够被加载力，尤其通过源自弹簧元件并朝向承压部(即，制动盘或制动鼓)作用的力被加载。因此，例如，可以在第一制动衬片部段和第二制动衬片部段与承压部形成操作性连接之前施加多大的力进行设置。为此，第一挂架元件部段和第二挂架元件部段可以分别被单独地加载力，或者第一挂架元件部段具有第一弹簧元件且第二挂架元件部段具有第二弹簧元件，其中，第一弹簧元件和第二弹簧元件在它们的恢复力方面彼此不同。因此，在挤压第一和第二制动衬片部段期间，不同的恢复力作用在各个制动衬片部段上，由此第一制动衬片部段和第二制动衬片部段被设置不同的摩擦系数。第一弹簧元件的恢复力的比率以1.2倍和8倍之间的因数，优选2倍和6倍之间的因数，且特别优选3.5倍和5.5倍之间的因数大于第二弹簧元件的恢复力。因此，不必在第一挂架元件部段的第二弹簧元件与承压部形成有效接触之前抵制第一挂架元件部段上的第一弹簧的恢复力。

此外，优选地，第一制动衬片部段的摩擦面积和第二制动衬片部段的摩擦面积的比率为1和7.5之间的值，优选1和4.3之间的值且特别优选1和2.2之间的值。因此，第二制动衬片部段的尺寸能够有利地设置成用于取决于使用情形的相应需求。

在本发明的另一有利实施例中，第一制动衬片部段和/或第二制动衬片部段在与挂架元件平行的平面上具有圆形、多边形、三角形和/或椭圆形的剖面。

优选地，第一制动衬片部段和/或第二制动衬片部段的形状和/或材料组成取决于在操作期间预期的温度发展规律或取决于使用范围内的摩擦速度。因此，在设计第一制动衬片部段和第二制动衬片部段时有利地考虑到在制动装置的操作期间出现的现象。

本发明的另一主题是用于制动蹄的模块化组件的系统，系统包括挂架元件和用于安装在挂架元件上的第一制动衬片部段和第二制动衬片部段。根据本发明的系统同样具有针对根据本发明的制动蹄说明的所有特征以及优点，反之亦然。

另外，上述目的通过具有根据本发明的制动蹄的制动装置(尤其是鼓式制动器或盘式制动器)来实现。根据本发明的制动装置同样具有针对根据本发明的制动蹄说明的所有特征以及优点，反之亦然。

本发明的另一主题是用于制造尤其是根据前述权利要求的制动蹄的方法，该方法包括：

-提供挂架元件、第一制动衬片部段和在形状和/或材料组成的方面不同于第一制动衬片部段的第二制动衬片部段；并且

-将第一制动衬片部段和第二制动衬片部段固定在挂架元件上，其中，第一制动衬片部段布置成与第二制动衬片部段间隔开。根据本发明的方法同样具有针对根据本发明的制动蹄说明的所有特征以及优点，反之亦然。第一制动衬片部段和第二制动衬片部段优选地固定在挂架元件上，使得它们在它们的力加载的方面彼此不同。

下文参考附图对根据本发明的主题的优选实施例的说明给出了其它优点和特征。这里，各个实施例的各个特征能够在本发明的范围内彼此组合。

附图说明

图1示出本发明的第一优选实施例的制动蹄的平面图和剖面图。

图2示出本发明的第二优选实施例的制动蹄的平面图和剖面图。

图3示出本发明的第三优选实施例的制动蹄的平面图和剖面图。

图4a至4c示出本发明的第四、第五和第六优选实施例的制动蹄的平面图。

具体实施方式

图1示出本发明的第一优选实施例的制动蹄1的平面图和沿剖面线a-a的剖面图。特别地，制动蹄1用于诸如盘式制动器或鼓式制动器之类的制动装置。例如，这种类型的制动装置安装在商用车辆的围绕轮轴旋转的车轮上，以便根据需要在制动状态下抵制车轮的旋转。为此，在制动状态下，制动蹄上的制动衬片和与车轮固定连接以与车轮一起旋转的承压部(例如，盘壁或制动鼓壁)操作性连接，为了使摩擦分布尽可能最优地适配于相应的制动装置，尤其适配于使用领域，制动蹄1具有第一制动元件部段11和在安装状态下与第一制动衬片部段11间隔开的第二制动衬片部段12。特别地，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12优选以取决于制动装置和/或制动装置使用领域的方式彼此不同。在所示的实施例中，设置有框架形的第一制动衬片部段11，矩形的第二制动衬片部段12布置在第一制动衬片部段11的界定区域中。

为了实现摩擦分布沿着制动蹄1的进一步适配，第一制动衬片部段11布置在第一挂架元件部段31上，且第二制动衬片部段12布置在第二挂架元件部段32上。这里，第一挂架元件部段31优选地适配于第一制动衬片部段11的形状，并且/或者第二挂架元件部段32适配于第二制动衬片部段12的形状。这里，第一挂架元件部段31和第二挂架元件部段32彼此分离，并构造成使得它们均能够彼此独立地偏移或位移。优选地，第一挂架元件部段31和第二挂架元件部段32彼此独立地被加载不同大小的力，由此通过第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12在制动期间分别经由不同的力来产生不同的摩擦阻力。优选地设置有控制装置，控制装置构造成使得第一挂架元件部段31和第二挂架元件部段32以取决于制动装置的促动类型的方式分别被加载预定力。换句话说，作用在第一挂架元件部段31上的第一力和作用在第二挂架元件部段32上的第二力之间的比率以取决于制动强度的方式变化。这里可想到的是，例如，如果超过制动强度的阈值，则力的关系反转。这里还可想到的是，在低于制动强度的另一阈值的情况下，第一挂架元件部段31保持不起作用，且第二挂架元件部段31被加载第二力；而在高于该另一阈值的情况下，除第二挂架元件部段21之外，第一挂架元件部段31还被加载第一力。此外，优选地，第一挂架元件部段31通过第一弹簧元件21被施加预应力或被加载，且第二挂架元件部段31通过第二弹簧元件22被施加预应力或被加载，由此当第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12在制动期间与承压部(例如，盘或制动鼓)操作性连接时，不同的力分别作用在第一挂架元件部段31和第二挂架元件部段32上。

此外，在图1的示例性实施例中，第一制动衬片部段11和第一挂架元件部段31在一侧具有弯曲部3，弯曲部3优选地与在制动期间和第一制动衬片部段11操作性连接的承压部的形状相匹配。

图2示出本发明的第二优选实施例的制动蹄1的平面图和沿剖面线a-a的剖面图。这里，制动蹄1大体上与图1中的制动蹄相同，但区别仅在于第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的形状以及第一制动衬片部段11的厚度d¹和第二制动衬片部段12的厚度d²之间的比率。特别地，第一制动衬片部段11在中心处包括圆形切口，同样具有圆形构造的第二制动衬片部段12布置在该切口内。此外，第一制动衬片部段11的沿着挂架元件的主延伸范围的垂直方向测量的厚度d¹大于第二制动衬片部段12的厚度d²。特别地，第一制动衬片部段比第二制动衬片部段12厚1.8至2.3倍，尤其1.5至2倍且尤其优选1.3至1.7倍。由于第一制动衬片部段11具有更厚的构造，所以第二制动衬垫部段12必须穿行更大的距离，以便与承压部接触。为此，与第一制动衬片部段11相比，优选地需要更大的作用力，该作用力例如仅在高强度促动的情况下被应用，例如在相对紧急的制动操作的情况下被应用。因此，在所示的实施例中，例如，第二制动衬片部段12可以仅用于意外情形，其中有利地降低了第二制动衬片部段12的磨损。

图3示出本发明的第三优选实施例的制动蹄1的平面图和剖面图。这里，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12布置在公共的挂架元件30上。特别地，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12构造成部分环形带，这些部分环形带在安装状态下在径向方向上彼此上下布置。第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12优选地通过间隙13分离。特别地，第一制动衬片部段和第二制动衬片部段之间的(在一个方向上测量的)间距a为第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的(在同一方向上测量的)的延伸量b1、b2(即，第一制动衬片部段11的宽度b1和第二制动衬片部段12的宽度b2的和)的0.1和0.4倍之间的值，优选0.08和0.25倍之间的值，且特别优选0.05和0.13倍之间的值。该间距a优选是在制动装置的安装状态下沿径向方向测量的。

在图3所示的示例性实施例中，第一部分环形制动衬垫部段11和第二部分环形制动衬垫部段12在制动期间与承压部周向地接触；第一制动衬片部段11具有第一半径，且第二制动衬垫部段12具有第二半径。由于第一半径大于第二半径，所以第一制动衬垫部段11和第二制动衬垫部段12出现不同的摩擦速度。第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的温度特性和摩擦系数水平因而变得不同，进而影响整个制动蹄1在操作期间的制动性能。通过第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的材料组合，尤其以取决于第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的区域之间的期望的摩擦速度差异和/或温度性能差异的方式，能够有利地优化制动蹄1的整体摩擦性能。优选地，第一制动衬片部段11被设计成用于相对高的摩擦速度，且第二制动衬片部段12被设计成具有相对高的温度耐受性。

图4a至4c示出本发明的第四、第五和第六优选实施例的平面图。这里，特别地，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12布置成图案，尤其布置成具有行和列的图案，例如布置成矩阵或棋盘式图案。这里，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12具有图4a的矩形构造、图4b的圆形构造和图4c的三角形构造，其中，图4c所示的三角形沿着它们所布置的行改变它们的朝向。

特别地，第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12在背向轮轴的行中的比率相对于第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12在面向轮轴的行中的比率反转。因此，可以将第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12的数量调节成对应于期望的负载。第一制动衬片部段11和第二制动衬片部段12在背向轮轴的行中且也在面向轮轴的行中的比率优选为1:2、1:3或2:3，或相反。

附图标记列表

1制动蹄

11第一制动衬片部段

12第二制动衬片部段

13间隙

21第一弹簧元件

22第二弹簧元件

30挂架元件

31第一挂架元件部段

32第二挂架元件部段

a间距

b1第一制动衬片部段的宽度

b2第二制动衬片部段的宽度

d¹第一厚度

d²第二厚度