CN1676964A - 机械盘式制动器 - Google Patents
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Abstract
一种摩托车、汽车用机械盘制动器。它由机械增力机构与机械自动补偿机构组成。它有体积小、制动力大、可靠性特别高的优点。它的结构特别简单，零件特别少，零件特别容易加工，成本比其它制动器低很多，有时低一半多，因而很容易推广使用。
Description
所属领域：
本发明涉及汽车、摩托车和各种机械的制动器系统领域。
背景技术：
现有的汽车、摩托车盘式制动器，常用的是大小活塞增力的液压盘式制动器。它具有无热衰退、水衰退的优点。所以在汽车、摩托车上得到了广泛应用。但它也存在着零件精度高、成本高、设置驻车制动器十分复杂的缺点。
虽然我发明的机械盘式制动器和离合器(已获发明专利，专利号：ZL98808763.4)虽然能克服上述制动器的缺点。但它也存在着其中几个主要零件形状复杂、加工困难的缺点。并且作为制动器时有高度较高，增力器与制动组件不能分开设置，用于货车制动器时不好布置的缺点。上述缺点在各种汽车(底盘)设计文献中也有记载。本发明就是要解决上述制动系统存在的零件成本高的缺点，以及加工困难和不好布置的缺点，而发明出的新一代制动器。
本发明的技术方案是：
机械盘式制动器采用了机械增力机构增力。机械盘式制动器采用机械自动补偿机构补偿。
机械盘式制动器的机械增力机构较好采用，端面凸轮机构、螺纹机构等机构增力。采用的机械自动补偿机构，较好采用螺纹机构、提供扭力的弹簧、限位组合件、提供压力等零件构成。
机械盘式制动器的方案是：在机体上装有滚针或凸轮套或螺纹套。凸轮轴装在机体中并与装在机体上的滚针连接。或者凸轮套装在机体中，并与机体螺纹连接。凸轮轴装在凸轮套中并与它滑动连接，凸轮轴上的凸轮与凸轮套上的凸轮连接。或者转动轴装在凸轮套中，转动轴上装的滚针与凸轮套上的凸轮连接。或者传动轴装在凸轮套中并与它滑动连接，传动轴上装有滚针，滚针的一边与凸轮套上的凸轮连接，滚针的另一边与下凸轮套连接；下凸轮套能上下移动，但不能转动。螺纹轴装在螺纹套中并与之螺纹连接。它们组成凸轮机构或螺纹机构。螺纹轴或凸轮轴或转动轴或下凸轮套的下端面用钢球与补偿螺纹轴的端面连接。补偿螺纹轴与活塞上的内孔螺纹连接。活塞装在机体内，活塞与机体孔滑动连接。活塞压在制动蹄片上，机体上的钳爪压在另一制动蹄片上。两制动蹄片之中夹住制动盘。
制动器的机械自动补偿机构是这样的；机械自动补偿机构可以由，带螺纹的轴(如补偿螺纹轴等)、活塞上的内螺纹孔、限位组合件(如限位套、摩擦轴、摩擦件等)、提供扭力的弹簧(如发条簧、扭簧等)、提供压力的零件(如弹簧卡圈、螺栓等)、回位件(如回位圈)、拉动限位组合件(如活塞等)的零件组成。提供压力或者弹力的零件压在限位组合件上，使它与机体摩擦连接，或者限位组合件经摩擦件与机体摩擦连接，并与拉动它的零件在强制动时靠接。扭簧向补偿螺纹轴提供补偿扭力。补偿螺纹轴与活塞内孔的内螺纹连接。回位件安装在限位组合件中的一个零件与活塞之间，如摩擦轴或弹簧卡圈等上；扭簧的一头拉在补偿螺纹轴上，另一头拉在其它零件上。
如使用凸轮机构增力时，凸轮轴或凸轮套或下凸轮套上的端面凸轮的工作曲面最好为两个以上，端面凸轮的工作曲面，较好为一段或两段曲面(也可以为多段曲面)。
为了增加凸轮的寿命，可以采用凸轮轴与凸轮套配合，加大接触面。当采用凸轮轴与凸轮套配合时，凸轮套上凸轮的数量要与凸轮轴上的凸轮相同，它们的主要工作角度(制动时的工作角度)可相同，也可不同，相同时接触面加大，寿命增长，不同时容易回位，操纵力小些。为了减小操纵力、容易回位和增大制动力，可以在凸轮轴与凸轮套的凸轮工作部位装滚针。
为了减小操纵力、容易回位和增大制动力，可以把转动轴装在凸轮套中，转动轴上装的滚针与凸轮套上的凸轮连接。还可以把传动轴装在凸轮套中并与它滑动连接，传动轴上装有滚针，滚针的一边与凸轮套上的凸轮连接，滚针的另一边与下凸轮套连接；下凸轮套能上下移动，但不能转动。
其滚针的工作面的数量最好与凸轮轴和凸轮套上的工作凸轮的数量一致。装上滚针后它们之间的工作曲面和工作角度可以相同或不同。装上滚针后它们之间的工作角度β可以在保证不自锁时大幅减小，最低时可小到10度左右，从而加大制动力。它们之间的工作角度为10度-40度。
在凸轮轴或凸轮套或下凸轮套的端面凸轮上采用一段曲面时，它的工作角度β在10-45度较好。在采用两段工作曲面时，为了尽量减小操纵行程(特别是在增力比较大时)，为增加制动器分离后的间隙，以及快速消除间隙，不浪费操作行程，凸轮轴上的端面凸轮工作曲面这样较好。凸轮轴上端面凸轮的工作曲面较好为两段曲面A、B。为在制动时快速消除制动盘与制动蹄片之间的间隙，和使操作行程尽可能小。第一段工作曲面A的工作角度α比较大，一般为30度--70度。而为了增大制动力，第二段曲面B的工作角度β较小，它的工作角度β较好为10-40度。但要保证第二段的工作角度β在制动工作时不自锁，以免解除不了制动，造成事故。当然凸轮轴上端面凸轮的工作曲面，也可以为一段工作曲面或者为几段曲面。螺纹轴与螺纹套之间的工作角度较好为10-40度，也要保证它们的工作角度在工作时不自锁，以免解除不了制动，造成事故。
有益效果：
这种机械盘式制动器，由于增力机构与过去我的其它制动器专利的增力机构大大简化，可以不再采用T字形的杠杆块，活塞上也不再有装滑块的深槽，也不用滑块，大幅降低了成本。由于采用了新的自动补偿机构，使它更巧妙、更可靠、体积更小，结构更简单，成本更低。它有体积小、制动力大、可靠性特别高的优点。它的结构特别简单，零件特别少，零件特别容易加工，成本比其它制动器低很多，有时低一半多，因而很容易推广使用。
附图说明：
图1--1种摩托车用机械盘式制动器总装示意图
图2--图1总装示意图中的另一视图
图3--图1总装示意图中件号为(12)凸轮轴，以及它的端面凸轮的工作曲面放大示意图
图4-图1总装示意图中件号为(5)补偿螺纹轴的示意图
图5--图1总装示意图中件号为(6)活塞的示意图
图6--图1总装示意图中件号为(15)的摩擦轴，以及摩擦件(14)与回位圈(18)的装配示意图，图中摩擦件(14)可以粘贴在摩擦轴(15)的端面孔内
图7--图1总装示意图中的弹簧卡圈(胀圈)(7)的视图
图8--图1总装示意图中的弹簧卡圈(胀圈)(7)的另一视图
图9-安装另1种限位组合件的机械盘式制动器总装示意图
图10-图9中另1种限位组合件的装配示意图
图11--图10的另一向视图
图12-1种采用凸轮轴与凸轮套配合，以加大接触面，延长凸轮寿命的结构示意图
图13-1种为了减小操纵力、容易回位和增大制动力，在凸轮轴与凸轮套的工作部位装滚针的示意图。
图14-传动轴上安滚针(9)，滚针(9)与凸轮套上的凸轮连接的示意图
图15-在传动轴上安滚针，滚针的一边与凸轮套上的凸轮连接，滚针的另一边与下凸轮套上的凸轮连接。从而在操纵行程和活塞行程不变的情况下，减小工作角度，增加制动力(可以增加30％左右)，容易回位的一种制动器上的凸轮机构的示意图
图16-图15的n-n视图
图17-用螺纹机构增力，并用另一种限位组合件的机械盘式制动器总装示意图
图18--图17中压紧螺纹轴(22)的示意图
图19-图17中螺纹套(21)的示意图
图20-图17中摩擦限位套(19)的示意图
图21--1种用汽缸或者油缸推动进行制动，用于汽车上的机械盘式制动器的示意图。图中标示为(25)的部件是汽缸或者油缸。
机械盘式制动器具体实施方案：
现结合附图1、2对机械盘式制动器的机械自动补偿方案、工作原理、凸轮、螺纹增力制动机构进行介绍。附图1、附图2为摩托车用机械盘式制动器的总装示意图。在机体(1)内从上到下装有，凸轮轴(12)、滚针(9)、钢球(13)、补偿螺纹轴(5)、活塞(6)、摩擦轴(15)、摩擦件(14)、回位圈(18)、弹簧卡圈(7)、补偿扭簧(4)等零件。补偿扭簧(4)向补偿螺纹轴(5)提供旋转力进行自动补偿。
它的制动工作原理是这样的(请见附图1、附图2)，从操纵手柄或者脚踏板来的操纵力和运动经钢丝绳(16)、转动轴(17)、转动臂(11)传递给了凸轮轴(12)，凸轮轴(12)向顺时针转动(请见附图2)，这时凸轮轴(12)上的端面凸轮(2-6个凸起部分)与相应数量的滚针(9)连接；由于滚针(9)装在机体(1)上，滚针(9)推动凸轮轴(12)向下移动；凸轮轴(12)又推动钢球(13)、补偿螺纹轴(5)向下移动，再推动活塞(6)向下移动，活塞(6)压住制动蹄片(2)，最后夹持住制动盘(3)；另一路运动是滚针(9)推动机体(1)向上移动，机体(1)再推动另一制动蹄片(2)也夹持住制动盘(3)，完成一次制动。
当要解除制动时，操纵者松开手柄或者脚踏板后，钢丝绳(16)、转动轴(17)、转动臂(11)在回位扭簧(19)的作用下向逆时针方向转动，并带动凸轮轴(12)也向逆时针方向转动，端面凸轮回位，解除制动工作状态，制动器解除制动。
用螺纹轴(22)、螺纹套(21)螺纹机构代替凸轮轴(12)滚针(9)凸轮机构来增力的工作原理基本与上述是一样的，只不过用螺纹机构增力来代替了凸轮增力，而且增力是一个常数，而凸轮机构的增力可以为几段，不是常数。以后不再叙述螺纹增力的原理了。
如使用凸轮机构增力时，凸轮轴上端面凸轮的工作曲面为两个以上。凸轮轴上端面凸轮的工作曲面，较好为一段或两段曲面(也可以为多段曲面)。在采用一段曲面时，它的工作角度[β]为14-45度较好。为了尽量减小操纵行程(特别是在增力比较大时)，增加制动器分离后的间隙，以及快速消除间隙，不浪费操作行程，凸轮轴(12)上凸轮的工作曲面较好为两段曲面[A]、[B](如附图3所示)，为在制动时快速消除制动盘(3)与制动蹄片(2)之间的间隙，和使操作行程尽可能小，第一段工作曲面[A]的工作角度[α]比较大，一般为30度---70度。而为了增大制动力，第二段曲面[B]的工作角度[β]较小，它的工作角度[β]较好为10-40度。但要保证第二段的工作角度[β]在工作时不自锁，以免解除不了制动，造成事故。为了提高制动器的使用寿命，凸轮轴(12)上的端面凸轮可有多个工作曲面(如3、4、5、6等)。螺纹轴与螺纹套之间的工作角度较好为10-40度，也要保证它们的工作角度在工作时不自锁，以免解除不了制动，造成事故。
当为了增长凸轮的寿命，以加大接触面，可以采用凸轮轴(12)与凸轮套(26)配合(请见附图9、附图12)，来组成凸轮增力机构。这时凸轮套(26)上的凸轮部分的数量与凸轮轴(12)上的凸轮相同，它们的主要工作角度(制动时的工作角度)可以相同相同，也可以不同。
为了减小操纵力、容易回位和增大制动力，可以在凸轮轴(12)与凸轮套(26)的工作部位装滚针(9)(请见附图13)。其滚针(9)的工作面的数量要与凸轮轴(12)和凸轮套(26)上的工作凸轮的数量一致。
为了更减小操纵力、容易回位和增大制动力，可以把转动轴(27)装在凸轮套(26)中，转动轴(27)上装的滚针(9)与凸轮套(26)上的凸轮连接(请见附图14)。这样的好处是方便加工。还可以把转动轴(27)装在凸轮套(26)中并与它滑动连接，转动轴(27)上装有滚针(9)，滚针(9)的一边与凸轮套(26)上的凸轮连接，滚针(9)的另一边与下凸轮套(29)上的凸轮连接(请见附图15一附图16)。下凸轮套(29)能上下移动，但不能转动。它的防转是用防转销(28)来实现的，当然其它办法也行。滚针(9)与转动轴(27)上的孔配合比较松，可以方便回位。这样的好处是：1，在操纵行程和制动器力不加大的情况下，活塞(6)的工作行程增加很多(一般有1倍左右)。2，在操纵和活塞工作行程不加大的情况下，在可靠回的同时，凸轮的工作角度可以减小很多(一般可减小到15度左右)，可以增大制动力(可增大50％左右)，或者减小操纵力(一般减小50％)。3，在活塞工作行程和制动器力不加大的情况下，减小操纵行程。
这时凸轮轴与凸轮套，或者凸轮套与下凸轮套，它们之间的工作曲面和工作角度可以相同也可以不同。装上滚针后它们之间的工作角度[β]可以在保证不自锁时大幅减小，最低时可小到10度左右，从而加大制动力。这样它们之间的工作角度为10度-40度。凸轮轴(12)、凸轮套(26)、下凸轮套(29)上端面凸轮的曲线设计，可以与我以前的专利中的一样，具体请见我以前的专利文件中，关于滑块与杠杆块之间装滚动体时，它们的工作角度的设计记载。
现结合附图1来介绍它的机械自动补偿机构的工作原理。活塞(6)上的几个孔内装的几个摩擦轴(15)上还装了回位圈(18)，摩擦轴(15)的端面上还可以粘、铆一些摩擦件(14)[见附图6所示]。这里的回位圈(18)是弹性橡胶做的，当然也可以用其它有弹性的材料来做，也可以用弹簧钢来做，当然做成其它结构形式也可以(如弹簧等)，只要有足够的弹力既可。当然在弹簧卡圈(7)有较大向外的张力下也可以不要摩擦件(14)，摩擦轴(15)直接与机体(1)的内孔摩擦连接。摩擦轴(15)的另一端上开有槽，弹簧卡圈(7)卡在它的槽内。摩擦轴(15)上的摩擦件(14)在弹簧卡圈(7)向外的张力下，摩擦件(14)紧紧贴在机体(1)的内孔上，与它直接摩擦连接。这里由零件(15)、(14)、(7)、(18)组成了限位组合件(有限位、回位功能)。补偿螺纹轴(5)在扭簧(4)的作用下，它使补偿螺纹轴(5)上装的钢球(13)紧紧贴在凸轮轴(12)的端面上；另外在扭簧(4)的作用下，活塞(6)上的几个内孔向下紧紧贴在摩擦轴(15)上的回位圈(18)上。这里特别要注意的是，扭簧(4)作用于活塞(6)上几个内孔向下的力，不能完全把回位圈(18)压缩到摩擦轴(15)上装回位圈(18)的槽内，既在解除制动时，回位圈(18)必须凸出于摩擦轴(15)上的槽外，并且一般要在0.15-0.40毫米左右。当然扭簧(4)的力更不能把摩擦轴(15)向下推走。
当一般制动，制动蹄片(2)无磨损时，活塞(6)向下移动时[一般移动0.25-0.45毫米左右]，活塞(6)上的几个内孔把摩擦轴(15)上的回位圈(18)压缩。解除制动时，活塞(6)在回位圈(18)的弹性力的作用下向上回位，这时虽然扭簧(4)有力压回位圈(18)，但它的作用力比较小，不能压缩回位圈(18)，活塞只能回到原位。
当进行强制动，制动蹄片(2)有磨损时，活塞(6)除了要向下移动一般制动时的距离外，它还要多移动一个制动蹄片(2)磨损的量h。这时活塞(6)上的几个内孔把摩擦轴(15)上的回位圈(18)完全压缩，并推动摩擦轴(15)、弹簧卡圈(7)向下多移动一个与h相同的量。当解除制动时，活塞(6)在回位圈(18)的弹性力的作用下向上回位，但这时它已不能回到原来的位置，而是向下移动了一个h的量，相同的原理这时摩擦轴(15)、弹簧卡圈(7)都不能回到原位，均移动了一个h的量，它们都到了一个新位置。这时扭簧(4)拉动补偿螺纹轴(5)转动，使补偿螺纹轴(5)仍然在原位。这就是机械自动补偿的工作原理。
附图9是安装另一种限位组合件的摩托车盘式制动器的总装图。它与附图1的工作原理是一样的，只不过用另一种限位组合件代替附图一中的限位组合件罢了。它的限位件组合件是由三个零件组成，比附图1的零件少一个。它由弹性卡圈(7)、回位圈(18)、摩擦件(14)组成。
附图17是安装另一种限位组合件的摩托车盘式制动器的总装图。它与附图1的工作原理也是一样的，只不过用另一种限位组合件代替附图1中的限位组合件罢了。它的限位组合件是由四个零件组成。它由摩擦限位套(19)、回位圈(18)、防转销(24)、螺栓(23)组成。这种限位件组合件与机体(1)之间的摩擦力，它不是由附图2、9中弹性卡圈(7)向外的弹性张力去压紧限位组合件产生的。而主要是由螺栓(23)去压紧摩擦限位套(19)产生的，它比较可靠，但成本高一些。附图17与附图1、附图9不同的地方还有，它的制动力不主要是由凸轮机构产生的，而是螺纹机构产生的。螺纹机构的主要情况请见附图17中标号为(21)的螺纹套和(22)的压紧螺纹轴。
在设计这种机械自动补偿机构时应注意三个力的关系。第1个力是扭簧(4)经补偿螺纹轴(5)、钢球(13)、凸轮轴(12)等零件，最后作用到限位组合件上回位圈(18)的力F1，第2个力是回位圈(18)的回位弹力F2，第3个力是限位组合件被压到机体(1)上它们之间产生的摩擦力F3。 它们之间的关系是F1＜F2＜F3。它们之间的差距大可靠性变高。
这种机械盘式制动器还可用于各种运输工具、工程机械、各种机器上。如图21就是一种用于汽车上的机械盘式制动器。
Claims (6)
1、用于摩托车、汽车、工程机械，以及各种机械的机械盘式制动器，它由制动盘、制动蹄片、联接件、操纵机构、密封件等零件组成，其特征为：机械盘式制动器采用机械机构增力；采用机械自动补偿机构补偿。
2、根据权利要求1所述的制动器，其特征为：机械盘式制动器采用的机械增力机构，较好采用端面凸轮机构、螺纹机构；采用的机械自动补偿机构，较好采用螺纹机构、提供扭力的弹簧、限位组合件、提供压力的零件构成。
3、根据权利要求2所述的制动器，其特征为：在机体上装有滚针或凸轮套或螺纹套，或者凸轮轴装在机体中并与装在机体上的滚针连接；凸轮套装在机体中，并与机体螺纹连接；凸轮轴装在凸轮套中并与它滑动连接，凸轮轴上的凸轮与凸轮套上的凸轮连接；或者转动轴装在凸轮套中，转动轴上装的滚针与凸轮套上的凸轮连接；或者转动轴装在凸轮套中，转动轴上装的滚针的一边与凸轮套上的凸轮连接，另一边与下凸轮套上的凸轮连接；螺纹轴装在螺纹套中并与之螺纹连接；螺纹轴或凸轮轴或转动轴或下凸轮套的下端面用钢球与补偿螺纹轴的端面连接；补偿螺纹轴与活塞的内孔螺纹连接；活塞装在机体内，活塞与机体孔滑动连接；机械自动补偿机构可以由，螺纹轴、活塞上的内螺纹孔、限位组合件、提供扭力的弹簧、提供压力的零件、回位件、拉动限位组合件等零件组成；提供压力或者弹力的零件压在限位组合件上，使它与机体摩擦连接，或者限位组合件经摩擦件与机体摩擦连接；提供扭力的弹簧的一头拉在补偿螺纹轴上，另一头拉在其它零件上；补偿螺纹轴与活塞内孔的内螺纹连接；回位件安装在限位组合件中的一个零件与活塞之间；扭簧的一头拉在补偿螺纹轴上，另一头拉在其它零件上。
4、根据权利要求2或3所述的制动器，其特征为：当使用凸轮机构增力时，凸轮轴或凸轮套或下凸轮套上的端面凸轮的工作曲面，也可以为一段工作曲面或者为几段曲面；螺纹轴与螺纹套之间的工作角度较好为10-40度，但要保证它在制动工作时不自锁。
5、根据权利要求4所述的制动器，其特征为：当采用凸轮轴与凸轮套配合时，凸轮套上凸轮的数量要与凸轮轴上的凸轮相同，它们的主要工作角度(制动时的工作角度)可相同，也可不同；还可以在凸轮轴与凸轮套的凸轮工作部位装滚针；可以把转动轴装在凸轮套中，转动轴上装的滚针与凸轮套上的凸轮连接；还可以把传动轴装在凸轮套中并与它滑动连接，传动轴上装有滚针，滚针的一边与凸轮套上的凸轮连接，滚针的另一边与下凸轮套上的凸轮连接；其滚针的工作面的数量最好与凸轮轴和凸轮套上的工作凸轮的数量一致；装上滚针后它们之间的工作曲面和工作角度可以相同或不同，它们之间的工作角度为10度-40度。
6，根据权利要求4或5所述的制动器，其特征为：凸轮轴或凸轮套或下凸轮套上的端面凸轮的工作曲面，在采用一段曲面时，它的工作角度[φ]为10-45度；在采用两段工作曲面[A]、[B]时，第一段工作曲面[A]的工作角度[α]比较大，一般为30度---70度；第二段曲面[B]的工作角度[β]较小，它的工作角度β较好为10-40度；但要保证第二段的工作角度[β]在制动工作时不自锁。
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2004
- 2004-03-31 CN CN 200410030526 patent/CN1676964A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |