悬挂与制动装置 本发明涉及一种用于车辆车轮的悬挂与制动装置。
传统的悬挂与制动装置包括一个悬挂连接装置，和一个装在悬挂连接装置上并可相对于其旋转的轮毂，轮毂给车轮提供安装座。为了能制动车轮，该装置还包括装在轮毂上并随其旋转的制动盘、安排于制动盘两侧的摩擦材料片、以及至少一个活塞和汽缸组件，它能把摩擦片推向与制动盘的对侧表面接触，以制动轮毂进而制动车轮。传统上，为了安装制动系统的活塞和汽缸组件，有一个滑动件用螺钉固定到悬挂连接装置上，所述活塞汽缸组件的活塞可滑动地装在该滑动件上。制动盘传统上刚性固定于轮毂上，摩擦片和/或制动盘的磨损由汽缸的滑动所补偿。
传统上，悬挂连接装置还包括上下安装段用于安装连接装置。上安装段可以装入McPherson型支杆，它确定了悬挂连接装置可绕其铰支的轴，连接装置的铰支运动使装在轮毂上的车轮绕所述轴转动。替代地，上安装段内也可装入上叉杆。下安装段可装入下叉杆。在该车轮用于操纵车辆时，连接装置传统上也包括用于连接车辆操纵系统导向杆的臂，操纵导向杆可使连接装置铰支运动以操纵车辆。
美国专利3,941,221公开了一种主要用金属板材制造的悬挂与制动装置。该装置包括一个活塞汽缸组件，其汽缸焊在悬挂连接装置上。该装置还包括可以在装置的轮毂上滑动地制动盘。然而，这个装置可能需要较长的制造时间，且没有控制其制动盘在其轮毂上运动的机构，因此它是否能正常工作值得怀疑。
上述的传统悬挂与制动装置能够正常工作，但比较笨重。因此，本发明的一个目的是提供一种容易制造且重量较轻的悬挂与制动装置。
本发明提供一种用于车辆车轮的悬挂与制动装置，该装置包括悬挂连接装置，它有用于支撑悬挂连接装置的上安装段和下安装段，以及一个装在悬挂连接装置上并可相对于其旋转的轮毂，轮毂给所述车轮提供安装座，悬挂与制动装置还包括一个装在轮毂上并随其旋转的制动盘，所述制动盘还安装得可在轮毂上沿基本平行于轮毂旋转轴的方向作受限运动，悬挂与制动装置还包括安排于制动盘对侧的摩擦材料片，以及一个活塞汽缸组件，它可推动摩擦片使与制动盘的对侧面接触以制动轮毂，进而制动车轮，其特征在于：悬挂连接装置还包括所述活塞汽缸组件的汽缸，它与悬挂连接装置的其余部分成一体，而且，装置还包括作用于轮毂和制动盘之间的弹力施加器，以控制制动盘在轮毂上的运动。
在根据本发明的悬挂与制动装置中，活塞汽缸组件的汽缸与悬挂连接装置是一体的，这避免了汽缸在滑动件上的滑动及安装。可以发现，这个安排能显著减轻重量，例如在一个设计中，已经发现可以减轻重量25％。装置的成本也降低了。制动盘在轮毂上的运动补偿了摩擦片或制动盘的磨损。弹力施加器的作用是防止制动盘在轮毂上摆动、消除因制动盘的热膨胀大于轮毂热膨胀引起的松动、以及防止制动盘在轮毂上的拍击。
较佳地，在根据本发明的装置中，制动盘有内凸的齿与轮毂上的齿槽啮合。齿槽可能是有间隔的，例如分组安排，且所述弹力施加器可能包括装在轮毂上齿槽之间的弹簧。装置宜有三组齿槽，因此周向等间隔分布有三个弹簧，提供三点式定位。弹簧宜为片簧，固定在轮毂上相邻齿槽组之间的中间位置。这样，片簧就靠紧制动盘的端部。
因为传统盘状制动装置只有一个制动盘，它需要在摩擦片和制动盘之间加上很大的压力才能产生所需的力矩，这个高的压力引起磨损，且产生高压力的费用也高，所以希望减小这个压力。为了实现这个愿望，根据本发明的装置还可以包括装在轮毂上所述制动盘旁边的第二制动盘，第二制动盘也安装得可在轮毂上沿基本平行于轮毂旋转轴的方向作受限运动，且也受所述弹力施加器的作用，该装置还包括装在所述制动盘之间用于所述方向受限运动的制动摩擦片。有了第二制动盘，制动力矩就被分摊到四个接触面上，而不是传统的两个面，因此减小了压力、所产生的热量以及磨损。在车轮的盘状制动装置中采用两个制动盘是已知的，例如见美国专利4 598 799和英国专利2 076 087。
在车轮用于操纵时，悬挂连接装置还包括一个臂，用于连接到车辆操纵系统的导向杆。
下文参照附图详细叙述说明本发明的一个悬挂与制动装置。
在附图中：
图1是该说明性装置的分解视图；
图2是该说明性装置的侧视图；
图3与图2相似，是该说明性装置的垂直剖面图；
图4是沿图2中箭头IV方向的视图；
图5是沿图2中箭头V方向的视图；
图6是该说明性装置的悬挂连接装置的垂直剖视图；以及
图7与图4相似，它表示该说明性装置的一个修改方案。
说明性装置10是用于前轮驱动汽车前轮(图中未画出)的悬挂与制动装置。装置10包括悬挂连接装置12和装在悬挂连接装置12上并相对于悬挂连接装置旋转的轮毂14。
轮毂14是一个整体铸造件，传统上，它有一个中空的圆柱形后凸部14a，其内表面有齿槽，外表面有滚珠轴承16(见图3)的安装座。在驱动轴端部的恒速接头18(图3中用虚线表示)的带齿槽突出部插入后凸部14a内，如此，轮毂14可被驱动轴驱动，在轴承16上旋转。轮毂14还有圆盘部14b，后凸部14a从圆盘部14b向后伸出。轮毂14给车轮(图中未画出)提供了安装座，车轮用螺钉穿过孔14d固定到圆盘部14b的前表面。轮毂14还有一个直径比后凸部14a大的中空圆柱形后凸部14c。后凸部14c从圆盘部14b的外缘伸出。后凸部14c的外表面有齿槽20，槽向平行于轮毂14绕之旋转的轴22。齿槽20分成周向等间隔分布的三组。
悬挂连接装置12(见图6)是一个整体铸造件，它包括一个传统形状的中空圆柱部12a，其上装有轴承16，如此，轮毂14可在悬挂连接装置12上旋转。悬挂连接装置12还包括支撑悬挂连接装置12的上安装段24和下安装段26。上安装段24端有连接装置12的端部12b，它从上部12c向后伸出，上部12c则是从圆柱部12a向上伸出的。端部12b是传统形状的，形成两个半圆柱形的臂(见图5)，两臂组成一个夹子，可用穿过臂上的孔28和两臂间的空隙的螺栓(未画出)夹紧。McPherson支杆(未画出)可夹在端部12b的两臂之间，如此，连接装置12可以绕支杆的纵轴铰支地转动。
下安装段26有连接装置12的下部12d，它从圆柱部12a向下伸出。这个下部12d为传统形状，有垂直孔30，可插入球接头(未画出)的销，还有两个水平孔32，可插入螺栓把连接装置12连接到拉杆(未画出)上。
连接装置12还包括臂34，用于连接到车辆操纵系统的导向杆(未画出)上。臂34为传统形状，是从连接装置12的圆柱部12a侧向伸出的侧向部12e。臂34有垂直孔36，臂34可经此孔铰支地连接到导向杆。为了操纵车辆，可以移动导向杆使连接装置12在恒速接头18以及上安装段24和下安装段26上铰支运动。
说明性装置10还包括两个制动盘38和40，它们装在轮毂14上并随之旋转。制动盘38和40是一样的，可在轮毂14上沿与轴22基本平行的方向受限地运动。具体地说，每个制动盘38和40的形状是圆平板，有内凸齿42。每个制动盘38和40的齿42分三组，与轮毂14上的三组齿槽20啮合。制动盘38和40套在轮毂14的外缘部14c外，如此，齿42与齿槽20啮合，轮毂14的旋转带动制动盘38和40。
三个片簧44装在轮毂14上，提供弹力施加器，在轮毂14与制动盘38和40之间施加径向力。三个径向力可防止制动盘38和40在轮毂14上倾斜、防止拍击、并控制制动盘沿轮毂的滑动。片簧44的弹力使热膨胀得以补偿。片簧44用螺钉46固定在外缘部14c的外表面上三组齿槽20之间的间隔中。在齿42组之间的间隔内，每个片簧44与制动盘38和40都接触，给每个制动盘提供弹性的三点式支撑。靠齿42在齿槽20之间滑动，制动盘38和40可在轮毂14上平行于轴22滑动。
说明性装置10还包括安排在每个制动盘38和40对侧面的摩擦材料片。这些摩擦片包括：第一摩擦片50，它装在背托板52上，安排得可与制动盘38的一个侧面接触；摩擦片54和56，它们装在背托板58的对侧，安排得相应地与制动盘38的对侧面和制动盘40一个正对的侧表面接触；以及摩擦片60，它装在背托板62上，安排得与制动盘40的对侧面接触。背托板62固定安装在导向件64上，导向件64再装到连接装置12的上部12c上。具体地说，两个螺钉66穿过上部12c和导向件64上的孔，其螺纹端拧入背托板62的螺纹孔内。导向件64提供两个导向面68，背托板52和58可在导向面68上滑动。导向面68沿导向件64的对侧平行于轴22延伸。每个导向面68的横截面基本呈凸U形，插入背托板52和58的凹U形伸出部中。片簧70置于导向件64与背托板52和58之间以防止拍击。
说明性装置10还包括一个活塞汽缸组件，它可推动摩擦片50、54、56和60使与制动盘38和40的对侧面接触，制动轮毂14，进而制动车轮。活塞汽缸组件包括汽缸72，它形成于连接装置12的上部12c内。因此，汽缸72与连接装置12的其余部分是一体的。活塞汽缸组件的活塞74从汽缸72内伸出，使背托板52的对侧面与摩擦片50接触。活塞汽缸组件的工作是靠向上部12c上的孔76内注入增压液体，孔76与汽缸72相通。活塞74从汽缸72伸出推动背托板52和58以及制动盘38和40，直至制动盘40接触摩擦片60为止，摩擦片60是不动的。
图7与图4相似，但它说明的是说明性装置10的一个变型100，装置100中与装置10相同的零件用相同的序号且不再叙述。装置100与装置10的不同之处在于：连接装置12的上部12c内有两个平行的汽缸102，而不是一个汽缸72。在这种情况下，每个汽缸102的横截面积比汽缸72的面积小，但两个汽缸102的总横截面积比汽缸72的面积大。每个汽缸102内有一个活塞104，两活塞104共同推压背托板52。为了能容纳两个活塞汽缸组件，导向件64修改成拱弯到活塞104上方，如图所示，且螺钉66用三个螺钉108替代。用两个活塞汽缸组件能够在相同的汽缸内液压下施加较大的力(或在较低的汽缸内液压下施加相同的力)，而且平均而言，这个力可以施加在离轴22较远的距离处。如果需要，两个汽缸的直径可以不同，例如在正常旋转方向的加载汽缸的直径较大。