圓盤制動器卡鉗的製作方法
2023-05-08 14:35:06 3
專利名稱：圓盤制動器卡鉗的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於機動車的圓盤制動器的卡鉗，尤其是這種卡鉗的一種新結構。
圓盤制動器卡鉗在汽車行業是已知技術。事實上，至少近幾年生產的多數汽車都包括採用圓盤制動器卡鉗的圓盤制動裝置。雖然不同製造商的圓盤制動器卡鉗在卡鉗的特定方面是不同的，但是卡鉗通常具有相似的總體形狀，這是因為它們絕大多數都被安裝進相同的總體結構中。也就是說，幾乎所有卡鉗都需裝進車輪的內腔中，且圍繞在與車輪一起轉動的轉子周圍。因而卡鉗的總體形狀通常在很大程度上是相似的，且受到放置卡鉗的車輪內腔中的可用空間的限制。
圖1示出現有技術中的卡鉗10的基本形狀，卡鉗包括殼體11和錨固支架12。在制動器驅動時殼體11相對於錨固支架12可移動。在圖1中卡鉗殼體10包括三個基本上從橋接部14垂直垂掛的爪13，它還垂掛一個活塞安裝部15。活塞安裝部15在基本上平行於爪13的平面內延伸。活塞安裝部15包括一對細長的固定軸，錨固支架12可在A向有相對運動地安裝在固定軸上。但固定軸在圖1中看不到，這是因為它們容納在殼體11和錨固支架12內，軸與活塞安裝部15的臂16上形成的孔同軸地延伸，並通過蓋和螺母17、18固定。上述結構只是示出卡鉗10的一側，但是在安裝部15的另一端19設置有相同的結構用於兩個固定軸中的另一個軸的安裝。
圓盤制動器卡鉗10具有一對制動墊，在其上安裝有摩擦襯片，在施加制動力時這些墊被壓向圓盤轉子並與之接觸。本領域的技術人員很容易理解這種卡鉗10的操作，因而對於本發明的目的來說是不重要的。相反，重要的是卡鉗的特殊結構，將是下面說明的重點。
制動器卡鉗10的殼體11和錨固支架12是用金屬鑄造而成。從製造的觀點來看鑄造卡鉗殼體和錨固支架是合適的，但在一些情況下，鑄件在固化後進行磨光或噴砂處理以便去掉表面的缺陷。這樣做將殘餘壓應力引入到處理對象的表面，它可有利地提高抗疲勞破壞的強度。但是，經上述方式處理過的鑄造表面的接下來的機加工具有消除金屬殘餘壓應力的效果，存在不希望有的降低鑄件加工區域的抗疲勞強度的問題。對於多數零件來說，鑄造得到的表面光潔度可以滿足卡鉗的使用需要。但是，某些表面需要更精確的表面光潔度，尤其是靠向安裝制動墊的表面比通過通常鑄造技術可能形成的表面需要更光滑、更平的表面光潔度，這些平面通常進行機加工。圖2和3用陰影示出圖1的卡鉗10的用於安裝一對制動墊的通常進行機加工的表面。
在圖2中可以看出在爪13和橋接部14之間的卡鉗連接部分進行機加工，該連接部分是形成弧形卡鉗的一部分，申請人將其稱為「內爪半徑」，且在整個說明書中用該術語來描述卡鉗的那一部分。在機加工之前，內爪半徑鑄造成在橋接部14和爪13之間的高出的輪緣20，然而將輪緣進行機加工用於安裝制動墊。將輪緣20加工成從殼體11的相鄰一邊21和相鄰的對邊22延伸的弧形表面。在圖2中加工表面用陰影示出，並用附圖標記23表示。加工表面23在相應的邊21和22的中間被間隙24中斷，設置間隙24用於放置制動墊。
圖3示出與圖1和圖2中一樣的殼體11，但是它以不同的角度顯示活塞安裝部15的內表面。與圖2一樣，加工表面用陰影示出。
製造上述結構卡鉗的缺點是對內爪半徑內形成的輪緣的加工導致卡鉗在那些區域失效的傾向提高了，這是因為那種機加工使卡鉗的局部抗疲勞強度降低，正如前面所述的一樣。也就是說，由於鑄件表面由機加工產生的殘餘壓應力的去除以及由例如在機加工過程中在加工表面出現的刻痕和凹槽的不對稱的引入，使其局部的抗疲勞強度降低。在加工區域的卡鉗的抗疲勞強度可以通過表面硬化處理恢復到某一程度，例如通過噴砂硬化，但卡鉗製造成本將顯著增加。人們已經發現這種類型的卡鉗10的抗疲勞強度常常出現在內爪半徑加工部分的任何一端21或22處。
卡鉗還需要設計具有最大的剛度，因為在制動過程中卡鉗的任何彎曲都會降低卡鉗實現其功能的效果。剛度可以通過將卡鉗容易彎曲的那些部分的厚度增加的方式得以提高，但是卡鉗最大的厚度由在限定的車輪空腔內安裝卡鉗的需要決定，且優選使轉子的直徑儘可能大，以達到最佳制動率。因而要求卡鉗的厚度儘可能小。
本發明的目的是提供一種圓盤制動器的卡鉗，它具有降低疲勞失效的傾向。本發明的進一步的目的是提供一種圓盤制動器卡鉗，它具有降低內爪半徑疲勞失效的傾向。本發明的再一優選目的是提供一種剛度改善的圓盤制動器卡鉗。
根據本發明，一種圓盤制動器卡鉗具有一個鑄造的金屬殼體和一個錨固支架，它們為在制動器驅動過程中相對移動而相連，所述殼體具有一個用來橋接的橋接部分、一個圓盤制動器轉子以及第一和第二軸向間隔的制動墊安裝表面，該安裝表面基本上垂直於所述橋接部分延伸，用以安排在圓盤制動器轉子的任何一側上，且軸向貼靠安裝制動墊，第一和第二內爪半徑分別在所述橋接部分與每一個所述第一和第二制動墊安裝表面之間的連接處延伸，用以徑向支撐所述制動墊的周邊部分，它設有活塞驅動裝置，用以將所述制動墊遠離所述第一制動墊安裝表面軸向地移動進入與圓盤制動器轉子接合的位置，每一個所述第一和第二制動墊安裝表面和所述內爪半徑在其與制動墊相接觸的表面上進行機加工，在所述橋接部分與所述第二制動墊安裝表面之間的所述第二內爪半徑包括每一端的相對於其間延伸部分的高出部分。
在優選結構中，內爪半徑包括一對從內爪半徑的任何一端環形地向內延伸的未加工部分，以及至少一個在未加工部分之間延伸的加工部分。
使用術語「加工」和「未加工」是用來區分在形成卡鉗有關部分的鑄造過程之後的進行過表面處理或未進行表面處理的卡鉗部分。因而，在卡鉗的某一部分使用術語「加工」，將認為該部分已經進行了表面處理，例如通過碾磨、磨削和/或拋光從那裡去掉金屬。被定義為「未加工」的卡鉗的部分將不以該種方式進行表面處理，儘管它可能已經經過其它處理，例如噴射硬化、噴砂、表面硬化和回火處理等等。
根據本發明的圓盤制動器卡鉗有利的是提高了現有技術卡鉗最傾向失效區域即在內爪半徑的每一圓周端區域的抗疲勞失效強度。另外，在內爪半徑的高出部分，卡鉗具有一個較大的橫截面厚度，在這些部分，卡鉗的強度和剛度比橫截面厚度小的部分的要高。因而，卡鉗的總體強度和剛度也提高了。然而這些好處是在不必對卡鉗的形狀或輪廓或制動墊的形狀作大的改進的前提下實現的，並且根據本發明的卡鉗不用強調要求對採用傳統方法的基本製造過程作改進。
在本發明的優選實施例中，內爪半徑是鑄造的，以便高出部分朝向卡鉗的活塞安裝部軸向向內地延伸，以提高卡鉗在那些部分的橫截面厚度，因而進一步提高卡鉗的強度和剛度。高出部分的軸向範圍最好不應超過靠向爪安裝的制動墊支撐板的厚度，否則在應用中，當與墊接觸的摩擦襯片完全磨損時，轉子可能會與那些部分接觸。
本發明可應用於採用任何數量的活塞驅動器的卡鉗。在圖1-3中示出的現有技術的卡鉗包括兩個活塞驅動器，它們分別安裝在活塞缸25、26中(見圖3)，本發明對這種類型的卡鉗進行了原理性的改進。但是，本發明同樣可應用在具有一個活塞驅動器的卡鉗中，或具有三個或更多的驅動器的卡鉗中。
對於具有兩個活塞驅動器的卡鉗來說，在本發明的優選實施例中，內爪半徑包括一個進一步高出的部分，它基本上在內爪半徑兩端的中間。該部分軸向向內的程度也可以大約等於所安裝的制動墊的厚度。第三個這類部分的存在，進一步提高了制動器卡鉗在內爪半徑區域的強度和剛度。
在本發明的優選實施例中，用來安裝與靠向卡鉗爪安裝的墊相對的制動墊的卡鉗部分，也包括一對高出的部分，它環形向內地延伸到在其間延伸的橫截面縮減的部分。而且，卡鉗包括用於兩個或更多的活塞驅動器的結構，橫截面縮減的部分可以設置在每個活塞驅動器的中間。卡鉗的該高出的部分有利的是可以朝向卡鉗爪而軸向向內延伸一個比內爪半徑的較佳部分更大的距離，已給出的卡鉗驅動力使靠向活塞安裝部分安裝的制動墊遠離那部分移動。
附圖示出本發明的一個實施例。這些圖和有關描述的特殊性不能代替本發明前面廣泛描述的一般性。
圖1-3示出現有技術的圓盤制動器的卡鉗裝置。
圖4是根據本發明的一個實施例的圓盤制動器卡鉗的立體圖。
圖5是圖4的圓盤制動器卡鉗使用的制動墊支撐板的立體圖。
圖6是圖4的圓盤制動器卡鉗的另一個視圖。
圖7是安裝有一對制動墊的圖4的圓盤制動器卡鉗的視圖。
圖8是圖7的圓盤制動器卡鉗的另一個視圖。
圖9是沿圖8中的IX-IX線的剖視圖。
圖4示出了一個根據本發明的卡鉗殼體100，且以某一個角度示出殼體100以顯示爪101的內表面。卡鉗殼體100的許多特徵如圖1至3中示出的一樣，因而相似的零件將用相同的附圖標記加上100表示。如圖4所示，內爪表面被加工成與制動墊的後面對接的形狀。但是其所實施的機加工不同於如圖1-3所示的現有技術結構的機加工方式，正如下面將解釋的一樣。
在圖4的卡鉗100中，本發明被嵌入內爪半徑的結構中，可以看出內爪半徑與圖1-3中示出的內爪半徑有明顯的不同。內爪半徑不象圖1-3中示出的那種現有技術的卡鉗形成弧形，相反，在圖4的實施例中，爪101和內爪半徑的機加工大致是U形。加工表面基本上相同，且用字母「M」表示。從圖4中可清楚看出，加工表面M不是在內爪半徑的整個圓周範圍內延伸。尤其是內爪半徑的每一端102保留鑄造的結構，換言之，在形成每一加工表面M的過程中它們沒有進行機械加工。因而，每一端102形成一個比加工表面M的弧形表面120高出的部分。在示出的結構中，內爪半徑的每一端102保留著加工之前貫穿內爪半徑的鑄造珠的形狀。
另外，在圖4中示出的內爪半徑在兩個加工表面M位置的中間沒有進行加工，該部分用標記103表示。與外端102一樣，中間部分103保留表面M加工以前的內爪半徑的鑄造結構。
內爪半徑的長度T等於或最好稍稍小於制動墊支撐板的厚度，支撐板貼靠在加工表面M上。未加工部分102的存在使卡鉗100在這些部位抗疲勞損壞的強度增強，這些部位在已示出的卡鉗類型中有疲勞損壞的傾向。另外，卡鉗100在部分102內增加的厚度使卡鉗相對於象圖1-3中示出的已知卡鉗的剛度提高。未加工部分103的存在進一步提高內爪半徑的抗疲勞損壞的強度，同樣提高卡鉗的剛度。
根據圖4製造的卡鉗的好處是提高其剛度和強度。它在沒有明顯改變卡鉗形狀或製造過程以及普通卡鉗結構具有的有利的應用特性的前提下實現這些好處。也就是說，實現剛度和強度的提高是通過保留在鑄造中形成的通常是被加工掉的卡鉗的部分。
製造卡鉗構件100需要一個與已知卡鉗的制動墊形狀不同的制動墊。這種制動墊104在圖5中示出，該墊包括凹部105和106以便容納卡鉗構件100的部分102和103。圖5中示出的墊利用已知技術容易製造出來，因而其不是本發明卡鉗應用的障礙。
圖6是卡鉗構件100的一個視圖，它示出活塞安裝部分107的內表面。從圖中可以看出對活塞安裝部分內表面進行相似的機加工以產生兩個機加工部分M。在活塞安裝部分107內表面的任何一端，鑄造部分108軸向向內地朝向爪101延伸。另外，在加工表面M之間，中間鑄造部分109軸向地向內延伸。鑄造部分108、109軸向向內的程度大於內爪半徑部分102和103軸向向內的程度，這是因為在使用中，安裝在活塞安裝部分107的活塞缸110內的活塞，在制動器的作用下使制動墊軸向地遠離加工表面移動。當固定在制動墊上的摩擦襯片接近全部磨損時，制動墊的前表面在制動器驅動過程中移動到位，在該位置每一部分108和109的軸向前端向前延伸，上述移動處於最大距離。
有利的是，在沒有顯著改變卡鉗製造方法或卡鉗以前的形狀時，部分108和109比部分102和103高出的程度越高，在它們延伸的地方卡鉗的強度和剛度增強的就越大，與圖5中示出的相近似的制動墊需要滿足新的活塞安裝部107內表面的輪廓。
圖7在如圖4一樣的視圖中示出制動器卡鉗構件100，但是它具有圖5的制動墊104，制動墊貼靠在爪101的機加工表面M的內部。圖7也示出安裝到活塞安裝部分107的機加工表面的制動墊111。圖7進一步示出與圖1中示出的相似的錨固支架相連的軸112。
圖8示出圖7的卡鉗構件和制動墊結構，但從面向活塞安裝部107的內部表面的角度表示。在該視圖中可以看到未加工的鑄造部分108和109。
圖9是直接看到圖7和圖8的制動墊111的視圖。穿過卡鉗構件100的轉子路徑用點畫線示出。
如上所述，本發明在制動器卡鉗的操作和特性方面具有顯著的優點。它與已有技術相比優點在於，在卡鉗的結構完整性方面利於提高安全性，在卡鉗的結構和製造方面具有相對小的改變。因而，本發明有利的是，在材料和生產成本沒有實質性提高的前提下(如果說有任何變化的話)，可實現其優點。
在此描述的本發明除了那些特殊描述的特徵之外，可以進行變型、改進和/或補充，且可以理解，所有這類變型、改進和/或補充均落入本發明的範圍內。
權利要求
1.一種圓盤制動器卡鉗，它具有一個鑄造的金屬殼體和一個錨固支架，它們為在制動器驅動過程中相對移動而相連，所述殼體具有一個用來橋接的橋接部分，一個圓盤制動器轉子以及第一和第二軸向間隔的制動墊安裝表面，該安裝表面基本上垂直於所述橋接部分延伸，用以安排在圓盤制動器轉子的任何一側上，且軸向貼靠安裝制動墊，第一和第二內爪半徑分別在所述橋接部分與每一個所述第一和第二制動墊安裝表面之間的連接處延伸，用以徑向支撐所述制動墊的周邊部分，活塞驅動裝置用以將所述制動墊遠離所述第一制動墊安裝表面軸向地移動、進入與圓盤制動器轉子接合的位置，每一個所述第一和第二制動墊安裝表面和所述內爪半徑在其與制動墊相接觸的表面上進行機加工，在所述橋接部分與所述第二制動墊安裝表面之間的所述第二內爪半徑包括在每一端的相對於其間延伸部分的高出部分。
2.如權利要求1所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於所述第二內爪半徑包括一個進一步高出的部分，它基本在所述高出端部的中間。
3.如權利要求1或2所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於在所述橋接部分與所述第一制動墊安裝部分之間所述第一內爪半徑包括相對於在其間延伸的部分的每一端的高出部分。
4.如權利要求3所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於所述第一內爪半徑包括一個進一步高出的部分，其基本上在所述端部的中間。
5.如權利要求1-4中任一項所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於由沒有機加工的仍保留鑄造形狀的相應內爪半徑的部分形成一個或多個所述高出部分。
6.如權利要求5所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於一個或多個所述高出部分具有由鑄造後表面處理引入其表面的殘餘壓應力。
7.如權利要求1-6中任一項所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於從所述第二制動墊安裝表面朝向所述第一制動墊安裝表面的所述第二內爪半徑的所述高出部分的軸向範圍沒有超過將貼靠安裝的制動墊的支撐板的厚度。
8.如權利要求4-7中任一項所述的、從屬於權利要求3的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於從所述第一制動墊安裝表面朝向所述第二制動墊安裝表面的所述第一內爪半徑的所述高出部分的軸向範圍，沒有超出要頂靠所述第一制動墊安裝表面安裝的制動墊支撐板的前面的最大移動位置。
9.如前述權利要求中任一項所述的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於所述第二內爪半徑包括高出的端部和一個高出的中間部分，在所述端部與所述中間部之間，所述第二內爪半徑具有機加工的弧形表面。
10.如權利要求4-9中任一項所述的、從屬於權利要求3的圓盤制動器卡鉗，其特徵在於所述第一內爪半徑包括高出的端部和一個高出的中間部分，在所述端部和所述中間部分之間，所述第一內爪半徑具有機加工的弧形表面。
11.應用於權利要求1-10中任一項所述的制動器卡鉗的制動墊。
全文摘要
一種圓盤制動器卡鉗,它具有一個鑄造的金屬殼體(100)和一個錨固支架,它們為在制動器驅動過程中相對移動而相連,殼體(100)具有一個用來橋接的橋接部分(114)、一個圓盤制動器轉子以及第一和第二軸向間隔的制動墊安裝表面(M),該安裝表面基本垂直於所述橋接部分(114)延伸,用以安排在圓盤制動器轉子的任何一側上,且軸向貼靠安裝制動墊。第一和第二內爪半徑(120)分別在橋接部分(114)與第一和第二制動墊安裝表面(M)之間的連接處延伸,用以徑向支撐制動墊的周邊部分。活塞驅動裝置用以將第一制動墊遠離第一制動墊安裝表面(M)軸向地移動進入與圓盤制動器轉子接合的位置,對與制動墊相接觸的第一和第二制動墊安裝表面(M)和內爪半徑(120)的表面進行機加工。在橋接部分(114)與第二制動墊安裝表面(M)之間的第二內爪半徑(120)包括每一端的相對於其間延伸部分的高出部分(102)。
文檔編號F16D65/02GK1348534SQ00806742
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月26日 優先權日1999年4月26日
發明者基思·C·裡夫斯 申請人:Pbr澳大利亞控股公司