具有在螺栓上引导的制动器衬片的盘式制动器.pdf

一种盘式制动器，其包括制动器托架，该制动器托架带有至少两个螺栓(16a、16b)，这些螺栓相对于制动盘轴向引导制动器衬片(32)。由螺栓轴线延伸而成的平面距制动盘轴线的径向距离小于摩擦衬片的重心(F)距该制动盘轴线的距离。

1、  一种盘式制动器，它的制动器托架(10)设置有至少两个螺栓(16a、16b、18a、18b)，用于相对于制动盘(38)轴向地引导制动器衬片(32a、32b)，其中，该制动器衬片(32a、32b)具有用于螺栓的保持器(40、40’、54a、54b)，螺栓(16a、16b、18a、18b)接合在这些保持器中，并且其中螺栓(16a、16b)的中心轴线横跨一平面(P)，该平面(P)距制动盘轴线(A)的径向距离(D)小于制动器衬片(32a、32b)的摩擦衬片(36a、36b)的质心(F)距该制动盘轴线(A)的距离，其特征在于，制动器衬片(32a、32b)在凹槽(40、40’、54a、54b)中与每种情况相关的螺栓(16a、16b、18a、18b)都具有线性接触。

2、  根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，经过所述螺栓的中心轴线的平面(P)从制动盘轴线(A)的径向距离比制动器衬片(32a、32b)的摩擦衬片(36a、36b)的质心(F)具该轴线的距离小至少5％，优选小至少10％，更优选小至少15％。

3、  根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，车辆外侧的制动器衬片(32b)被布置在螺栓(16a、16b)上，并且在该螺栓上被引导。

4、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动器托架(10)设置有四个螺栓(16a、16b、18a、18b)，两个制动器衬片(32a、32b)支撑在所述螺栓上，并且在车辆的内侧或外侧上被引导，其中，所述螺栓的中心轴线横跨一平面(P)，该平面距制动盘轴线(A)的径向距离小于制动器衬片(32a、32b)的摩擦衬片(36a、36b)的质心(F)距该制动盘轴线(A)的距离。

5、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动器衬片(32a、32b)具有U形凹槽(40、40’)，螺栓(16a、16b、18a、18b)接合在这些凹槽中。

6、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于，所述制动器衬片(32a、32b)具有细长孔，用于保持每种情况下相关的螺栓(16a、16b、18a、18b)。

7、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于：所述螺栓(16a、16b、18a、18b)由不同于制动器托架(10)的材料制成，尤其是由不锈钢制成，或者这些螺栓设置有不锈钢材料的覆层。

8、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于：该制动器是浮动制动钳式制动器、浮动框架式制动器或固定制动钳式制动器。

9、  根据前述权利要求之一所述的盘式制动器，其特征在于：所述螺栓(16a、16b、18a、18b)和至少所述外制动器衬片(32b)的相对布置和尺寸是这样的，即，当产生一个使车辆能够以可达到在约0.1g范围内的最大值制动的制动力时，只有张力作用在所述制动器衬片(32b)上。

10、  一种用于盘式制动器的制动器衬片(32a、32b)，该盘式制动器将所述制动器衬片支撑在两个螺栓上，其中，所述制动器衬片(32a、32b)具有用于螺栓的保持器(40、40’；54a、54b)，这些保持器的尺寸为这样，即，由所述螺栓的中心轴线所横跨的平面距盘式制动器的轴线(A)的距离(D)小于摩擦衬片(36a、36b)的质心(F)距该制动盘的轴线(A)的距离，其特征在于，所述制动器衬片(32a、32b)在保持器(40、40’；54a、54b)中与每种情况下相关的螺栓(16a、16b、18a、18b)都具有线性接触。

11、  根据权利要求10所述的制动器衬片，其特征在于：该制动器衬片具有U形凹槽(40、40’)，所述U形凹槽的尺寸和布置设定为使得所述U形凹槽保持制动器托架(10)的引导螺栓(16a、16b、18a、18b)。

12、  根据权利要求10所述的制动器衬片，其特征在于：所述保持器被模制为细长孔。

具有在螺栓上引导的制动器衬片的盘式制动器
技术领域
本发明涉及一种具有制动器托架(brake carrier)、制动器衬片和制动钳或框架的盘式制动器，该制动器托架可固定到车辆上且具有螺栓。
背景技术
这种类型的制动器一般是公知的。制动器衬片由承载板和摩擦衬片构成，通常通过固定在制动器托架上的螺栓而相对于制动盘轴向地引导。对于盘式制动器，“轴向地”通常是指沿着平行于制动盘的旋转轴线的方向。“径向地”是指相应地垂直于上述轴线方向的方向。
例如如下的专利文献：DE 1 238 284、DE 1 505 491、DE 1 575 920，DE 2 804 808、DE 2 845 404、DE 41 15 064和DE 4 416 815代表了这种类型的盘式制动器的现有技术。此外，属于现有技术的专利文献还有DE 101 13 347、DE 2 211 013、U.S.3,915,263。
长久以来，在设计盘式制动器时存在的技术问题是如何降低制造成本并减轻制动器的重量，同时使得盘式制动器具有很高的功能可靠性和很低的维修成本。两个后提到的标准目的还特别地包括避免因腐蚀而易造成的制动器失效。在所有制动器设计中，一个具体的问题就是要避免因振动而产生啸叫噪声。
发明内容
本发明专注于这些技术目的。
根据本发明的盘式制动器具有按照已知方式设置的制动器托架，该制动器托架可固定到车架上，并且设有用于相对于该盘式制动器轴向地引导制动器衬片的螺栓。所述制动器衬片具有用于螺栓的保持器，所述螺栓接合在其中。本发明这样实现了上述的技术目的，即经过所述螺栓的中心轴线的平面距制动盘轴线的径向距离小于制动器衬片的摩擦衬片的质心距制动盘轴线的距离，并且该制动器衬片在所述保持器中与每种情况下相关的螺栓都具有线性接触。
优选地，所述平面与制动盘轴线之间的距离比摩擦衬片的质心距制动盘轴线的径向距离小至少5％，优选地小至少10％，更优选地小至少15％。
在本发明的一优选变型例中，在螺栓上引导设置在车辆外侧上的制动器衬片，所述螺栓的中心轴线横跨一平面，该平面距制动盘轴线的距离小于摩擦衬片的质心距制动盘轴线的距离。
在本发明的另一变型例中，上述情况应用于位于车辆内侧和车辆外侧的制动器衬片。
根据本发明的另一变型例，所述螺栓的中心轴线距制动盘轴线的径向距离小于制动器衬片的摩擦衬片的质心距该制动盘轴线距离。在本发明的该变型例中，所述距离之差也可以达到5％或10％，结合各种情况可达到较大距离，即质心F距制动盘轴线A的距离。
在本发明的一优选结构中，制动器衬片具有U形凹槽，所述螺栓接合该U形凹槽中。所述U形凹槽优选地平行于制动器的对称平面延伸，即，所述凹槽的中心轴线(它们也是所述凹槽的对称轴线)平行于制动器的对称平面延伸，也就是说，经过摩擦衬片的质心F和在制动器非制动状态下的制动盘的旋转轴线A的平面垂直于摩擦衬片。
可以不采用所述U形凹槽，而是在制动器衬片中设置一些孔，用于保持在每种情况下相关的螺栓。也可以在制动器衬片中设置一些细长孔，其中，它们的纵轴线，也就是沿这些细长孔的纵向延伸的中心轴线垂直于制动器的对称平面延伸。
本发明也涉及用于所述类型的盘式制动器的制动器衬片。
本发明还涉及用于制造这种盘式制动器的方法。
在从属权利要求中以及在下面对实施例的描述中还描述了本发明的其它优选结构。
附图说明
图1表示一盘式制动器的前视图，即，处于从车辆的外侧向内的安装状态；
图2表示根据图1的盘式制动器的从上方到制动钳的俯视图；
图3表示图1和2中的盘式制动器地侧视图，即，沿制动盘的平面方向的视图；
图4表示图1至3中的盘式制动器的剖面图；
图5表示制动器托架的前视图；
图6表示制动器托架的俯视图；
图7表示根据图1至6的盘式制动器的后视图，即，处于从车辆内侧向外的安装状态；
图8表示用于根据图1至7的盘式制动器的制动器衬片；
图9表示制动器托架结构的俯视图；
图10表示根据图9的制动器托架的后视图；
图11表示制动器托架的修改实施例；
图12表示制动器衬片的一修改实施例，其中制动器托架被局部剖开；
图13表示根据图12的制动器衬片的放大示意图；
图14表示根据图11的带有制动钳的制动器的实施例的后视图(即，从车辆内侧向外看所得的视图)；
图15表示根据图11和14的制动器的实施例的俯视图；
图16表示将浮动制动钳固定到根据图11、14、15的制动器的实施例中的制动器托架上；
图17表示在根据图1至10的实施例的制动器中的浮动制动钳的螺栓导向；
图18表示部分带有螺栓和弹簧套筒的制动器托架；
图19表示部分制动器衬片和带有一金属减振片的衬片保持螺栓。
具体实施方式
在如下的附图中示出了不同的实施例，其中，功能相同或相似的部件由相同的附图标记来表示。
特别是如图1、2、5、6所示，制动器托架10具有两个臂10a和10b。在制动器托架的上方设置有一制动钳12，在图示实施例中，该制动钳被构造成一浮动制动钳，并且为两部分。制动钳还具有位于车辆内侧的部分12a和位于车辆外侧的部分12b。部分12a和12b通过螺钉26a、26b、26c、26d(参见图2和图7)彼此刚性地连接。制动器托架10以常规方式刚性地紧固到车辆上，孔14a和14b和螺钉(未示出)用于该目的。
如图6(和图1、3、4、5)详细所示，螺栓16a、16b、18a、18b刚性地连接到制动器托架10上。所述螺栓在它们的纵向延伸部分上设有外螺纹，该外螺纹拧入制动器托架10中的匹配的内螺纹中。图6中暴露的螺栓部分(也就是在图6中未被制动器托架遮盖的部分)是没有螺纹的。螺栓16a、16b、18a、18b的这些部分用于支撑制动器衬片，如下面更详细所述。
特别是从图3、4、7中可以看出，浮动制动钳12在螺栓20a、20b上滑动。螺栓20a、20b拧入到位于车辆内侧的螺栓18a、18b内，特别是从图3中可以看出，实际上它们是同轴的。为此，螺栓18a、18b在中部设置有内螺纹，在每种情况下，螺栓20a、20b的外螺纹都可拧入到所述内螺纹中。因此，螺栓20a和18a以及螺栓20b和18b在每种情况中都是彼此同轴的(参见图3)。同样，螺栓16a、18a以及螺栓16b、18b(参见图6)也是同轴的。
根据图2和7，两个浮动制动钳部分12a、12b通过螺钉26a、26b、26c、26d而相互刚性地连接。在图2中，这两个制动钳部分12a、12b的接触面由附图标记12c表示。
制动液以正常方式通过流体入口22引入到流体腔室30中，以便使活塞28(参见图4)运动。因此，如果腔室30中的液压增大，则活塞28朝向图4中的右侧运动，并且制动钳12相应地向左运动。
图8示出了两个相同构造的制动器衬片32a、32b(也参见图4)中的一个(32a)。制动器衬片32a由一承载板34a(由金属制成)和一摩擦衬片36a构成。摩擦衬片36a在制动期间因摩擦而磨损。图8还示出了摩擦衬片32a的质心F。在每种情况下，制动器衬片在制动器的入口侧和出口侧上都具有U形凹槽40、40’。图8还示意性地示出了制动盘38的旋转轴线A(在图8中未示出制动盘，可参见图4)。
制动器衬片32a、32b被从上方布置成使得它们的U形凹槽40、40’位于螺栓16a、16b或18a、18b的无螺纹部分上。这使得在凹槽40、40’中的壁与相应的螺栓16a、16b、18a和18b的表面之间进行线性接触。
这些制动器部件，具体地说螺栓16a、16b、18a、18b和制动器衬片32a、32b中的凹槽40、40’之间的距离、以及这些凹槽40、40’自身的尺寸以这样的方式来确定，即，使得螺栓16a、16b、18a、18b的纵向轴线横跨一个因此而经过这些轴线的平面，该平面距制动盘(参见图8)旋转轴线A的距离小于摩擦衬片的质心F距该旋转轴线A的距离。在图1和5中，由这些螺栓的中心轴线延伸而成的平面由附图标记“P”来表示。图中还示意性地表示出了竖直垂直于投影平面的盘式制动器的旋转轴线A的位置。当然，该盘的轴线距所述平面的径向距离是通过画出垂直于所述平面的直线来获得的，也就是说，这个距离指的是垂直距离。这就是根据附图的距离“D”。
此外，制动器部件的所述尺寸以这样的方式来选择，即，当产生一个能使车辆以高达大约0.1g制动的制动力时，只有张力作用在制动器衬片上。在图8中，如果制动盘围绕轴线A逆时针转动，则制动器的入口侧位于右边，也就是说与凹槽40相对应，而制动器的出口侧位于左边，与凹槽40’相对应。采用这些使车辆最大减速度不超过0.1g的制动力，在轮胎与路面之间就会具有良好的摩擦接合，从而只在制动器衬片32a即入口侧(图8中的右侧)上产生张力，制动力由制动器衬片的入口侧突起42吸收(摩擦力作用于图8中的左侧)。直到产生使减速度高于0.1g的制动力时，制动器衬片的超程表面46才会撞击凹槽40’中的相应螺栓，并且通过张力(突起42)和压力(在表面46上)吸收制动力。
制动器的尺寸还可以以这样的方式来选择，即，在传递由高达大约10巴的液压制动压力(相当于车辆的减速度约达1米/秒²)产生的制动力期间，只有所述张力作用在制动器衬片(制动器衬片32a、32b)上，而当液压制动压力超过30巴(相当于车辆的减速度超过3米/秒²)时，张力和相当大的压力(如上所述)一直作用在制动器衬片上。在10巴和30巴之间的过渡范围内，由压力引起的作用力传递逐渐增大。这意味着制动器托架能被制造得较轻(具有很小的重量)。较大的切向力被良好地分布在两个托架臂上。
对于布置在车辆外侧的制动器衬片，优选通过张力或压力进行上述力传递。对于布置在车辆内侧的制动器衬片，优选以这种方式来选择尺寸，即使得它们主要受到张力。
图9和图10表示制动器的一种特殊结构，其中，制动器托架10设置有一在车辆外侧的桥接件42，该桥接件使制动器托架10的自由臂10a、10b相互连接。桥接件42例如可由金属片构成，并且由螺栓16a、16b拧紧。桥接件42加强了制动器托架并且能传递力。桥接件还可用于例如粘贴标识符或商标。
桥接件42也可以构造成多层金属片，尤其是设置有减振材料，优选构造成减振层在金属层之间的夹层结构。优选地，在拧紧位置(螺栓16a、16b)区域中不设减振材料。
根据图8，U形凹槽40、40’在其侧面之间的底面上具有圆形过渡部分，其中，过渡半径(参见附图标记48)小于支撑螺栓16a、16b、18a和18b的半径。这样使得可在制动衬片和螺栓之间更精确地限定所述接触线。
在U形凹槽40、40’中的螺栓的小的优选为线性的接触面由于较高的表面压力而使得任何腐蚀物质都能被除去，从而在很大程度上避免了振动。
在U形凹槽40、40’中，可以设置一例如在形状上适合于U形的金属减振片，也就是说，在螺栓和凹槽的壁之间设置金属减振片。螺栓16a、16b、18a和18b也可设置有一套筒，尤其是弹簧(弹性)套筒，该弹簧套筒同样能提高对振动的衰减。
上述制动器还具有的特别优点是易于制造和安装。在制造期间，对于制动器托架的金属切削加工所需的是钻孔、对称处理和螺纹切削。
图11表示相对于根据图6的实施例改进的制动器托架10。与根据图6的实施例一致，在根据图11的制动器托架10中，也模制有用于保持螺栓16a、16b、18a和18b的螺纹孔50a、50b(图11中未示出)。在根据图6的实施例的一修改例中，在根据图11的制动器托架的实施例中，用于引导制动钳的螺栓并不是同轴地拧入到支撑制动器衬片的螺栓中，而是代之以在制动器托架10上设置用于保持螺栓的(参见图16，附图标记56a)单独的螺纹孔52a、52b，所述制动钳可在这些螺栓上轴向地滑动。
带有根据图11的制动器托架的制动器在其它方面，也就是说，除了由螺纹孔52a、52b和相应的螺栓56a(参见图16)来引导制动钳之外，与根据图1至10的实施例相对应。这在图14、15、16中示出，其中，与根据图1至10的实施例中相应的部件具有相同或至少相似功能的部件和元件，由与图1至10中的附图标记相同的附图标记来表示。在上述实施例的一修改例中，浮动制动钳12因此在螺栓56a、56b上滑动，这些螺栓56a、56b被拧入到螺纹孔52a、52b(图11)中。
图12表示具有摩擦衬片36的制动衬片32，它是根据图8的实施例的一种变型。在图13中稍微放大地示出了该制动器衬片32，而未示出制动器托架10。
在根据图1至17的实施例中，制动器衬片被支撑在螺栓16a、16b、18a、18b上，在每种情况下，这些螺栓的支撑区域都是圆柱形的。
图16示出了上面已提及的通过螺栓56a(制动器的另一侧相应地构造成具有一螺栓56b，参见图14)将浮动制动钳12支撑在制动器托架10上的细节，该螺栓56a被拧入到制动器托架10中的螺纹孔52a中。自身已知的套筒58位于螺栓56a和制动钳12之间。滑动引导被以常规方式密封起来。
图17表示根据图1至10的制动器的细节，即，示出了螺栓20a和螺栓16a的同轴布置情况，其中，浮动制动钳在螺栓20a上滑动，而螺栓16a支撑制动器衬片。与上面已描述的相同，在螺栓16a的中部模制有内螺纹60，螺栓20a通过相应的外螺纹拧入该内螺纹60中。一套筒62围绕螺栓20a。与制动钳12刚性连接的另一套筒64在套筒62上滑动。套筒62外侧上的滑动表面通过一密封件66密封。
图18表示带有螺栓16a的制动器托架10的一优选结构的细节，在该示例中，螺栓16a设有一套筒68，制动器衬片或通过根据图8所示的U形凹槽支撑在套筒68上，或通过根据图12、13的孔54a或54b支撑在套筒68上。套筒68可具有抗腐性能和/或包括在制动器衬片和该螺栓之间的绝缘性能。
图19表示带有制动器衬片32和螺栓16a的一优选结构的细节，该制动器衬片32旨在代表例如根据上述实施的制动器衬片32a、32b中的一个。相应地，这种结构可构造成具有螺栓16b、布置在该螺栓和制动器衬片之间用于减振的弹簧金属片70。
在上面通过示例方式描述的浮动制动钳制动器的一修改例中，本发明也可通过固定制动钳式制动器来实施。因此，制动器托架和螺栓以及制动器衬片的相关特征对应于浮动制动钳制动器中的对应部分的特征，只是在固定的制动钳的情况下，制动器衬片中的起动力不同。在固定制动钳式制动器中，与图8中的附图标记40、40’相对应的凹槽可以优选地构造成细长孔。在本发明的这些实施例中，这被认为是一个特别的优点，因为在4-活塞制动器中的制动器衬片受到张力，所以所有活塞的直径可以具有相同的尺寸。无需在出口侧设置较大的活塞直径。