制動機構和控制力的放大的方法
2023-04-23 00:28:36 1
專利名稱：制動機構和控制力的放大的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於盤形制動器的制動機構和一種控制來自製動器促動器的傳輸力的方法。具體地說，本發明涉及制動機構的控制杆和將從制動器促動器到制動襯片傳輸力的放大。
本發明的制動機構被主要用於重載公路車輛，但是也可以被用於輕載公路車輛或火車。
用不同方式作用於橫杆的不同類型的控制杆是眾所周知的。在一些實施例中，橫杆或類似零件或多或少浮動，同時在另一些實施例中，橫杆被精密地導向。此外，控制杆直接或通過中間元件作用於橫杆，控制杆或中間元件和橫杆之間或多或少有一延伸的接觸表面。現有技術的施力系統通常是一些採用氣缸或類似形式的、偏心類型的給予一幾乎恆定的制動器促動器的傳輸力。
制動器促動器，也就是被用於促動制動機構的控制杆的氣缸、通常有一個根據氣缸的行程長度而變化的力。如果制動機構的橫杆和控制杆具有一幾乎恆定的制動器促動器的力的放大，制動器將具有一變化的效果。因此，制動器的性能將根據制動器促動器的行程長度和制動器襯片的磨損(彈性的變化)而變化。此外，不同的制動器給予不同的制動力，在極端情況下，將導致更多的問題。本發明的目的是使制動器的左、右制動器給予相同的制動力。
制動機構可以具有模塊形式，即很容易改變不同的零件，使制動機構適合實際的促動器。因而，能夠儲存與不同的制動器促動器結合的不同的控制杆。
通過本發明，控制杆和中間元件之間的接觸是直線的。在本發明中，控制杆和中間元件之間直線接觸減少了摩擦、磨損和滯後。
橫杆和推進裝置總是在垂直於制動盤的方向移動。在一符合現有技術的普通制動器中，將有角度的變化。將導致更大的傾斜磨損的風險。通過合適的凸輪曲線，本發明的制動機構能夠控制制動器特性。
本發明的制動機構最好選擇氣缸促動，但是也可以選擇液壓促動或電力促動。
通過閱讀下文，本領域普通技術人員將明白本發明的進一步的目的和優點。
下文通過結合附圖，對本發明的實施例進行詳盡的描述。
圖1是一透視圖，顯示了本發明第一實施例的制動機構；圖2是一沿圖3中II-II線剖切的橫截面視圖，顯示了圖1中的制動機構；圖3是一沿圖2中III-III線剖切的斷面圖，顯示了圖2中的制動機構；圖4是一透視圖，顯示了本發明第二實施例的制動機構；圖5是一沿圖6中V-V線所做的橫截面視圖，顯示了圖4中的制動機構；圖6是一沿圖5中VI-VI線剖切的斷面圖；圖7是一沿圖6中VII-VII線剖切的斷面圖；圖8示意顯示了三個曲線圖，分別涉及力與制動器促動器行程的關係，力與盤形制動器的控制杆的關係，和兩者的合成。
圖1～3顯示了本發明第一實施例的制動機構。在該實施例中，控制杆26被設置在軸承座22內，被容納在卡鉗16的開口內。圖1～3中沒有顯示卡鉗16，但是它與圖5～7中所顯示的卡鉗16一致。通過一中間元件27，控制杆26作用於橫杆34。控制杆26被軸承座22內的一個軸承所支承。軸承座22內的軸承是一滾柱軸承或一平軸承。橫杆34在卡鉗16內被用此方式導向，即橫杆34可以在盤形制動器的推進方向和切線方向移動(例如圖7)。橫杆34不能在垂直於這些方向的方向移動。控制杆26沒有被固定在橫杆34上。
橫杆34具有兩個具有螺紋的孔，每個孔容納一調整螺杆4。因此，調整螺杆4被轉動地安置在橫杆34內。每個調整螺杆4設有一個推進板5，所述推進板5作用於一制動器襯片夾持器(圖中未示)上或類似物上。在制動器促動期間，制動器襯片將與制動盤接觸。眾所周知，另外一個制動器襯片被設置在制動盤的相反側。另外一個制動器襯片用一種眾所周知的方式與制動盤接觸，即在制動器促動下，打開的卡鉗16被移動。在軸承座2內，設置兩個調整和復位軸6。當制動機構被裝配時，調整和復位軸6將被容納在調整螺杆4內，調整和復位軸6可以軸向移動，但是與調整螺杆4非轉動地連接。此外，制動機構包括一在裝配時被固定在卡鉗16上的蓋7。
通過控制杆26，來自製動缸(圖中未示)活塞的制動力被傳遞到機構，具體是被傳遞到橫杆34。在本文中，制動缸通常被稱作制動器促動器。控制杆26大體上包括一從被稱作彎曲楔8延伸出來的臂，所述彎曲楔8具有分別與中間元件27和軸承座22的圓柱形表面嚙合的內、外表面。彎曲楔8的內表面是圓柱形的並與軸承座22配合，外表面與中間元件27配合。楔8的外表面可以不是圓柱形的，在所示實施例中，楔8的外表面具有一非圓柱形凸輪形狀。內、外表面的中心不重合。如圖3所示，當控制杆26向下移動時，伴隨著制動，在軸承座22和中間元件27之間的彎曲楔8將被迫向下推橫杆34。橫杆34將在一基本垂直於制動盤的平面內移動。
利用中間元件27，控制杆26作用於橫杆3。在此實施例中，中間元件27具有一搖杆29的形狀。但是在別的實施例中，可以具有別的形狀。控制杆26圍繞第一轉動點1轉動，中間元件27圍繞第二轉動點2轉動。
軸承座22具有一突出部分32，所述突出部分32具有與控制杆26的內圓柱形表面配合的圓柱形表面。一軸承可以被設置在控制杆26和軸承座22的突出部分32之間。
搖杆29具有一與控制杆26的楔8的外表面接觸的圓柱形表面。搖杆29被容納在橫杆34的一凹槽35內。在搖杆29移動的終端位置，它將鄰接凹槽35的側面。凹槽35和搖杆29的接觸表面都是圓柱形的。
在另一個實施例(圖中未示)中，在搖杆29和凹槽35的底部之間，設置一圓柱形雙頭螺栓。
一復位彈簧11被設置在蓋7和橫杆34之間，以便使制動機構返回它的原始位置。
軸承座22被容納在卡鉗16的開口內。開口被設置在卡鉗16最遠離制動盤的壁上。因此，卡鉗是一敞開設計。軸承座22具有一鄰接卡鉗16內部的肩部18，因而，軸承座22從內部放在卡鉗16的開口內。利用軸承座22，制動器的夾緊力的作用被傳遞到開口的卡鉗16。通過軸承座22的肩部18傳遞反作用力。由於利用軸承座22的肩部18傳遞反作用力，力在一圍繞卡鉗16的開口的區域被傳遞。軸承座22是制動機構的一有負載部分，因此，軸承座22和它的肩部18應該具有足夠的強度用於傳遞反作用力。本領域普通技術人員明白，替代軸承座22，肩部可以被設置在卡鉗內，在此情況下，通過軸承座的邊緣區域，作用力被傳遞到卡鉗的肩部。
在軸承座22和卡鉗16之間設置一密封。軸承座22和卡鉗16之間的密封被容納在軸承座22的凹槽內。凹槽和密封可以被設置在軸承座22內任何軸向和徑向位置。通過卡鉗16的開口，卡鉗16的內部可以被機加工。
一種公知結構的調整機構23放在調整和復位軸6的頂部。當制動器被使用時，控制杆26的銷43將作用於調整機構23。在軸承座22內，多個齒輪24被設置在調整和復位軸6的齒輪之間，用於轉移運動並使軸之間的運動同步。每個齒輪被設置在一固定在軸承座22內的銷25上，齒輪24被設置在一被容納在軸承座22內的蓋42之下。在圖1中，為了清楚起見，蓋42被部分移走。在所示實施例中，在調整和復位軸6的齒輪之間具有四個齒輪。本領域普通技術人員明白，也可以使用其它數量的齒輪。由於調整機構不是本發明的組成，將不詳細介紹它。
至少一個調整復位軸6設有一適當的頭部，當制動器襯片被更換時，用於接收一被用於重新安排推進裝置的工具。通過一套齒輪24，這種運動將被傳遞到其它的調整復位軸6。調整復位軸6按通常方式轉動，直到推進板5和制動盤之間的距離足以接收新的制動器襯片。調整復位軸6以此方式轉動，即推進板5和制動盤6之間的距離與要求的工作間距一致。至少一個調整復位軸6被容納在軸承座22的一個被密封的孔內。
橫杆34被橫杆的四個突出部分36和蓋7內的復位彈簧11所支承。橫杆34的突出部分36鄰接卡鉗16的內部。卡鉗16與橫杆34的突出部分相接觸的部分被機加工成光滑的表面。通過卡鉗16的開口，進行所述機加工。復位彈簧11在橫杆34的一孔內被導向，在橫杆34和蓋7之間作用。復位彈簧11被容納在蓋7的一夾持器內。沿被機加工部分，橫杆34在推進方向和一垂直於推進方向的方向自由運動。後一個方向是制動盤的切線方向。在另一個實施例中，橫杆34在一被圍繞著螺杆而設置的導向套筒(圖中未示)內被導向，所述螺杆被用於將蓋7固定在卡鉗16上。
當制動器被促動時，在朝向制動盤(圖中未示)的方向，控制杆26壓中間元件27、橫杆34，和因此通過調整螺栓4，壓推進板5和制動器襯片。當制動器襯片撞擊制動盤時，在制動器襯片撞擊一支柱(圖中未示)之前，襯片將在制動盤的切線方向移動一短距離。在制動盤切線方向的移動不大於幾毫米。制動機構的控制杆26、中間元件27、橫杆34和推進裝置將跟隨制動器襯片的運動。在這個運動中，控制杆26將在軸承座22內滑動。被橫杆突出部分36或導向套筒所導向，橫杆34將在制動盤的切線方向移動。蓋7被固定在卡鉗16上，將不能移動。橫杆34和蓋7之間的運動被復位彈簧11吸收。當制動器被鬆開時，復位彈簧11使橫杆34返回它的居中的位置。控制杆26、中間元件27和推進裝置將與橫杆34一起移進居中的位置。因此，復位彈簧11使制動機構在推進方向和橫向復位。
利用螺釘，蓋7被固定在卡鉗16上。蓋7具有開口，用於容納推進裝置。蓋7和推進裝置之間具有間隙，允許推進裝置在任何方向相對於蓋7移動。
圖4～7所示的第二實施例在很多方面與第一實施例相同，相同部分將不再介紹。
在圖4～7所示實施例中，控制杆31具有一被容納在軸承座30的滑動軸承33內的突出部分。控制杆31作用於雙頭螺栓形式28的中間元件27，所述中間元件作用於橫杆37。利用一軸承，雙頭螺栓28被容納在橫杆37的凹槽內。如圖所示，控制杆31與中間元件27相接觸的表面是一圓柱形，但是，也可以是別的曲線形式。在該實施例中，控制杆31不是楔型。
如圖7所示，橫杆37在卡鉗16內用此方式被導向，即在一垂直於推進方向的方向或制動盤的切線方向不能運動。
在第二實施例中，推進裝置與一單獨的公共的推進板38相連，推進板38作用於制動器襯片。推進裝置每個包括一推進螺栓39。在推進螺栓底部具有一開口，用於接收推進板38上的雙頭螺栓。推進板38的雙頭螺栓和推進螺栓39的開口成形為可鎖定推進螺栓39，因此，阻止它們轉動。對於控制制動器襯片和制動盤之間的距離，這是重要的。
推進裝置之一還配備有上述的調整機構23和一調整軸40。調整機構23被設置在推進螺栓39的頂部。別的推進裝置配備有一復位軸41。利用一組齒輪24，軸40、41被驅動地連接。一組齒輪24被設置在蓋7和推進板38之間的區域。齒輪的功能與第一實施例中的一組齒輪24相同。
利用控制杆銷43，調整機構23與控制杆31配合。推進裝置的軸40、41和螺栓39可以彼此相對地轉動，這對於制動盤鬆弛的調整是非常重要的。軸40、41具有被設置在螺栓39外部的套筒的形式。
為了使制動機構不受道路上的塵土的影響，風箱15被設置在推進板5和蓋7之間。在所示實施例中，風箱15被設置在一熱保護環內。風箱15正常也被配置在圖1～3所示實施例中，但在所述附圖中沒有被顯示。
如圖4所示，制動機構可以具有一模塊形式。在圖4中，模塊包括軸承座30和控制杆31。利用一夾子13，控制杆31被連接在軸承座上。第二模塊由制動機構的其它部分組成，被一支撐物14保持在一起。模塊形式便於裝配和維修。
本發明普通技術人員明白，根據本發明，無論制動機構是否是一模塊形式，控制杆和中間元件可以被獨立地使用。他也明白，即使制動機構沒有軸承座，控制杆和中間元件也可以被使用。
在另一個實例(圖中未示)中，與上述實施例相比，控制杆是可轉向的。用此方式進行轉向，即中間元件27和控制杆互換位置。因此，在此實施例中，中間元件將被容納在軸承座內，控制杆將直接與橫杆接觸。
控制杆和中間元件的用途和使用方式與上述實施例相同。控制杆26、31和中間元件27彼此沿一條直線接觸。因此，它們具有一接觸線，與控制杆和橫杆或中間元件之間的接觸的通常的延伸區域相比，將減少摩擦和磨損。控制杆26、31和中間元件27之間的接觸線沿一凸輪輪廓移動，所述輪廓也可以是一圓弧。相對於控制杆的轉動點1，凸輪輪廓具有一距離R1，相對於中間元件27的轉動點2，具有一半徑R2。隨著第一實施例中控制杆26的移動，如果楔8的外表面具有一非圓柱形曲線形式，距離R1是變化的。如果與中間元件接觸的控制杆的表面是圓柱形，距離R1是一半徑。利用一滾柱軸承，中間元件27被支承在橫杆37上。中間元件27具有兩個凸緣，在兩個凸緣之間，容納控制杆26、31。中間元件27與控制杆26、31接觸的表面是一半徑為R2的圓柱面。因此，中間元件27與控制杆26、31接觸的部分沿一半徑為R2的圓弧相對於中間元件27的轉動點2移動。
控制杆26、31具有一細長部分，它的上段與促動器配合。在另一端，控制杆26、31具有一突出部分或一凹進部分，分別被容納在軸承座22、30的凹進部分或突出部分中。因此，控制杆26、31被支承在軸承座22、30和中間元件27之間。在位置3和轉動點1之間，控制杆26、31具有一工作長度L，所述位置3就是制動器促動器作用於控制杆的位置。控制杆26、31和中間元件27的轉動點1、2的位置分別彼此偏移一距離D。
當制動器起制動作用時，控制杆26、31將在軸承座22、30的軸承33內轉動。通過改變半徑R2、偏移距離D、控制杆26、31與中間元件27相接觸部分的表面的曲線形狀和控制杆26、31的長度，能夠改變制動機構的力的增大特性。在一理想形式下，力的大小不依賴於制動器促動器的行程長度。如果一氣缸被用於驅動制動器控制杆26、31，這種氣缸通常給予一個力，其大小依賴於行程長度，如圖8中中間的曲線所示。如曲線所示，力沿一傾斜的曲線變化，在行程的初始階段和行程的終點，具有更大的傾斜。利用上述變化，能夠形成一用於槓桿比和制動器促動器的行程長度的比率關係的特性，它是如中間曲線所示的氣缸特性的鏡象。一適當的用於控制杆26、31的槓桿比和制動器促動器的行程長度的比率關係的特性被顯示在圖8上部的曲線中。兩個特性的結果是，被施加在制動器襯片上的力不依賴於制動器促動器的行程長度，如圖8中下部的曲線所示。
由於制動機構的模塊形式，容易改變控制杆26、31，軸承座22、30和/或中間元件27，以便如上所述改變力的增大特性。
本領域普通技術人員明白，控制杆和中間元件可以在多種不同類型的制動機構中使用。
權利要求
1.一被容納在制動器卡鉗(16)內的盤型制動器的制動機構，所述卡鉗越過制動盤，所述制動機構包括一被制動器促動器所促動的控制杆(26，31)，其特徵在於利用中間元件(27)，控制杆(26，31)作用於制動機構的橫杆(34，37)，控制杆(26，31)和中間元件(27)具有一接觸線，在制動機構的制動行程期間，所述接觸線沿一凸輪輪廓移動，卡鉗(16)用此方式容納橫杆(34，37)，即橫杆可以在盤型制動器的推動方向和切線方向移動，但是不能在垂直於上述方向的方向上移動。
2.根據權利要求1所述制動機構，其特徵在於中間元件是一被容納在橫杆(34，37)的凹槽(35)內的搖杆(29)，搖杆(29)可以在凹槽(35)內內壁之間移動。
3.根據權利要求1所述制動機構，其特徵在於中間元件是一雙頭螺杆(28)。
4.根據上述任一項權利要求所述制動機構，其特徵在於控制杆(26，31)相對於第一轉動點(1)轉動，中間元件相對於第二轉動點(2)轉動。
5.根據權利要求4所述制動機構，其特徵在於控制杆(26，31)和中間元件(27)相接觸的表面沿一凸輪輪廓移動，所述凸輪輪廓的形狀是這樣的，控制杆(26，31)距轉動點(1)的距離是(R1)，中間元件(27)距轉動點(2)的距離是半徑(R2)。
6.根據權利要求5所述制動機構，其特徵在於根據控制杆(26)的位置，控制杆(26，31)距轉動點(1)的距離(R1)變化。
7.根據權利要求5所述制動機構，其特徵在於凸輪輪廓是一圓弧。
8.根據權利要求5～7之一所述制動機構，其特徵在於在控制杆的平面(L)內，控制杆(26，31)和中間元件(27)的轉動點(1，2)彼此偏移距離(D)。
9.根據權利要求4～8之一所述制動機構，其特徵在於在控制杆(26，31)的轉動點(1)和位置(3)之間，控制杆(26，31)具有一工作長度(L)，在所述位置(3)，促動器與控制杆(26，31)接觸。
10.根據上述任一項權利要求所述制動機構，其特徵在於制動機構包括一被容納在卡鉗(16)的開口(17)內的軸承座(22，30)，所述開口(17)在最遠離制動盤的壁上，利用軸承(33)，控制杆(26，31)被容納在軸承座(22，30)內。
11.根據權利要求10所述制動機構，其特徵在於為了改變制動機構的力的放大，控制杆(26，31)、軸承座(22，30)和/或中間元件(27)是可以更換的。
12.一種用於控制根據上述權利要求中任一項的制動機構從制動器促動器到制動器襯片的力的放大的方法，所述制動器襯片作用於制動盤，其特徵在於制動機構的力的放大適合於制動器促動器的力的特性。
13.根據權利要求12所述方法，其特徵在於通過分別改變圓弧半徑(R2)、控制杆(26，31)和中間元件(27)的轉動點(1，2)之間的偏移距離(D)、控制杆(26，31)與中間元件(27)接觸的外表面的形狀和/或控制杆(26，31)的有效長度(L)，控制制動機構的力的放大特性，控制杆(26，31)與中間元件(27)之間的接觸線沿所述圓弧移動。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於圓弧半徑(R2)、偏移距離(D)、控制杆的外表面的形狀和/或控制杆(26，31)的有效長度(L)被控制，以便給予一恆定的、不依賴於制動器促動器的行程長度的制動力，所述制動器促動器作用於控制杆(26，31)。
15.根據權利要求14所述方法，其特徵在於所述制動器促動器是一氣缸。
全文摘要
本發明涉及一被容納在卡鉗(16)內的盤型制動器的制動機構和一種控制制動機構的力的放大的方法。制動機構包括一被制動器促動器所促動的控制杆(26,31)。利用一中間元件(27),控制杆作用於橫杆(34,37)。在制動機構操作期間,控制杆(26,31)和中間元件(27)具有一沿圓弧移動的接觸線。制動機構的橫杆(34,37)被精密地導向,僅能在制動盤的推動方向和切線方向移動。制動機構的力的放大適合於制動器促動器的力的放大。
文檔編號F16D65/16GK1326056SQ01121309
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月31日 優先權日2000年5月31日
發明者安德斯·奧特格恩, 斯特凡·桑德伯格 申請人:哈爾德克斯制動產品股份公司