專利名稱：高增力盤式制動器的制作方法
技術領域：
本制動器涉及交通、運輸機械的盤式制動器，如汽車、摩托車、火車、電梯等領域。
背景技術：
在我申請的專利號為200910140564. 4的自增力盤式制動器中公開了一種制動器，它解決了盤式制動器不能自增力的問題，提升了盤式制動器的使用范圍，但是它也還有自增力比大的時候它分離不徹底，有很大的拖滯阻力，甚至可能還要卡往。所以在分離徹底時它能用的自增力比并不大。在《制動技術手冊》(德)B.布勒伊爾K.比爾著機械工業(yè)出版社2011. 06出版I SBN 978-7-111-34916-7第359頁第363頁中公開了兩種正在實驗并且很有前途的電控盤式制動器，他們采取的也是單面斜面增力(楔塊增力)的辦法，他們用電動機經過變速機構在中央控制器(電腦)的控制下進行制動，由于他們這種盤式制動器的增力比很大,制動器有可能卡住(制動器力過大)，他們使用的電動機的功率太大，汽車上的電源基本上都不能滿足需要，同時成本過高，所以影響它的推廣?，F(xiàn)在轎車上都使用盤式制動器，它大幅提高了轎車的安全性。但盤式制動器有制動力小(效能因數(shù)低)，它需要動力助力(汽油車是真空助力器)才能剎住車，并且設置駐車制動和應急制動困難。它有成本高，在發(fā)動機熄火后它的制動力很小，特別是汽車在高速行使時意外熄火后，它基本剎不住車，安全性不能完全得到保證等方面的缺點。為了保證任何時候都有足夠大的制動力，發(fā)動機的怠速要調的比較高，因為真空助力器需要較大的真空度來助力，這樣在等紅綠燈、塞車時要多用較多的燃油，這對經濟性和環(huán)境都沒有好處。另外把它用在柴油車、雙能源車、電動車上，由于它需要另配真空泵，它的成本會大幅上升?，F(xiàn)在常用的盤式制動器設置駐車制動的成本也比較高。本發(fā)明就是要解決普通盤式制動器制效能因數(shù)低，必須要使用動力助力器，設置駐車制動成本高,安全性不夠高,成本過高,發(fā)動機的怠速比較高,所代來的經濟、環(huán)保、安全問題而提供的一種高增力的盤式制動器的一系列方案。它也解決了我原來的的自增力盤式制動器在增力比高時，它分離不徹底，有很大的拖滯阻力，甚至可能還要卡往的缺點；也解決了現(xiàn)在自增比大時不好控制的問題；它還可以對制動器的機體(鉗體)在制動時產生的變形進行補償，從而減小了操作行程，這樣又可以加大制動器的增力比。本發(fā)明的盤式制動器在制動力與傳統(tǒng)盤式制動器相同的情況下，操作行程也相同時，我的制動器的操作力可以比傳統(tǒng)的小幾至幾十倍。這樣我的制動器就可以非常方便的使用電伺服機構(如電動機)等進行電控制。而現(xiàn)在的盤式制動器進行電控制的電動機的功率很大，從而體積大、消耗的電能也大，影響它的使用和推廣。而我的盤式制動器可以直接進行電控，直接由中央處理器(電腦)直接進行ABS、ASR、ESP、EBV、E⑶、HDC等控制。從而可以省去許多液壓、機械的機構，減少成本、提高可靠性、減少滯后現(xiàn)象提高安全性。技術方案是本發(fā)明所用的制動片(又叫制動蹄片)、制動盤、滑銷、固定支架與現(xiàn)在常用盤式制動器的一樣。它由機體(又叫鉗體)、活塞(也可以是其它的零件)、自動補償機構、斜板、支承板等零件、部件組成。機體主要由鉗體、鉗橋和鉗爪等部分組成。制動盤的兩邊裝有制動蹄片和斜板。制動片安在斜板上。在機體鉗爪一邊的斜板上的斜面或者曲面與鉗爪上的斜面或者曲面靠接，或者經過其它零件進行連接。另一制動片安在制動盤的另一邊的另一斜板上，我把它叫作控制斜板。裝在機體中的活塞(或者其它的零件)與控制斜板靠接，或者經其它零件與控制斜板靠接，控制斜板上的斜面或者曲面與機體或者支承板上的斜面或者曲面靠接。上述這種的曲面、斜面的叫主工作曲面或者主要工作斜面?？刂菩卑暹€與其它零件連接或者靠接。支承板的另一面與自動補償機構的自動補償螺桿靠接，或者經滾動體靠接。支承板的兩端可以滑套在滑銷上?；N與固定支架固定連接，固定支架固定在支承車輪的支架上，它們都不隨著車輪轉動。當需要的制動力比較小時可以不設置自動補償機構。而需要的制動力大或者很大時制動器中可以設置自動補償機構。自動補償螺桿也可以由其它零件驅動，如由附圖6、7所示中的杠桿上的撥叉進行驅動。上述零件中靠接的斜面，它們可以為單一斜面、可以為幾個斜面、還可以為曲面或者幾個曲面，或者斜面與曲面混合組成。上述零件靠接的斜面處之間可以裝滾動體，較好為滾針或滾柱、鋼球。在支承板與自動補償螺桿靠接處之間也可以裝滾動體，較好為鋼球等滾動體。在支承板與活塞之間裝有回位簧。在支承板上也裝有另外的回位簧。在控制斜板上還可以聯(lián)接駐車制動鋼絲繩，形成駐車制動器。其它零件如機體、滑銷的聯(lián)接方式基本上與現(xiàn)在常用的盤式制動器一樣。一般情況下曲面、斜面的主工作角度大時增力比較小，而分離容易，分離后的拖滯阻力比較小。而曲面、斜面主工作角度小時增力較大，分離后的拖滯阻力很大。一般在機體鉗爪一邊的斜板的工作角度比控制斜板的小，特別是角度相差比較大時(如相差20度時)，它產生了意想不到的效果，這種盤式制動器既有小角度斜面增力大的效果，又有大角度好分離和解除制動后拖滯阻力小的優(yōu)點。它把兩種角度工作時的優(yōu)點集中在一起，而沒有兩種角度在工作時的缺點，這就是這種盤式制動器最神奇的地方。在斜板上還裝有回位彈簧，使它在解除制動后快速回位，立即使制動片與制動盤之間產生合理的間隙，并在正常行使時不產生噪音。有益效果它解決了國內外使用使用斜面增力(楔塊增力),當增力大時,控制功率很大不好控制的難題，并且結構非常簡單。在機體鉗爪一邊的斜板的工作角度比控制斜板的小，特別是角度相差比較大時，它產生了意想不到的效果，這種盤式制動器既有小角度斜面增力大的效果，又有大角度好分離和解除制動后拖滯阻力小的優(yōu)點。它把兩種角度工作時的優(yōu)點集中在一起，而沒有兩種角度在工作時的缺點，這就是這種盤式制動器最神奇的地方。高增力制動器是一種盤式制動器，它有現(xiàn)在常用盤式制動器的優(yōu)秀性能，它沒有熱衰退、水衰退的缺點。由于它有高自增力能力，它又具備了鼓式制動器的優(yōu)點，它的增力效果可以比鼓式制動器的自增力效果還要大很多。它沒有常用盤式制動器制動力小(效能因數(shù)低)、需要動力助力器(對汽車而言)和在它上面設置駐車制動困難的缺點，從而造成它安全性不足夠高，成本高。由于它不需要使用動力助系統(tǒng)(對轎車而言)，并且在它上面設置駐車基本不增加成本，它能節(jié)省很大的成本，特別是柴油車、新能源轎車汽車(如電動、雙燃料汽車等)使用它后可以比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)節(jié)省70%以上的成本。由于它在轎車上不使用動力助系統(tǒng)，發(fā)動機不必向動力助力系統(tǒng)提供足夠的真空度，發(fā)動機的怠速轉速只維持它能正常轉動既可，因而怠速轉速可以下降很多，特別是在堵車、等紅綠燈時可以節(jié)省很多燃油，省很多錢，這樣既節(jié)能又減少污染。由于它不使用動力助系統(tǒng)，減少了發(fā)生故障的幾率，因而它的安全性又大幅上升。特別是它有非常高的自增力，非常好控制，用它來作電控盤式制動系統(tǒng)非常容易。這樣它可以節(jié)省很多液壓、機械、電子控制機構，它直接由汽車的中央控制器(電腦)進行控制。從而帶來結構簡單、成本底、制動響應快。這一點恰恰是汽車界現(xiàn)在非常想解決而又無法解決的一個難題。它還可以對制動器的機體(鉗體)在制動時產生的變形進行補償，從而減小了很大的操作行程，這樣又可以加大增力比。從而減小控制力，增大制動力。由于它能產生非常大的正壓力，它對制動蹄片的要求可以降的非常低，特別是它的摩擦因數(shù)(摩擦系數(shù))可以從O. 3降到O. 05，使它的選擇范圍擴大好多倍，非常好選擇制動蹄片的材料。所以它是一種集常用盤式制動器和鼓式制動器的優(yōu)點于一身，并且在性能、安全性、成本、節(jié)能、環(huán)保方面都更好的新一代制動器。


附圖1——I種用于轎車、電動轎車的浮動鉗體式高增力盤式制動器的剖面示意 圖，由于控制斜板(5)的工作角度很大，它不用其它機構進行補償，因而結構特別簡單、成本很低，制動力也完全滿足要求。圖中制動盤的轉動方向為V標示的方向(以下相同)。附圖2-----附圖1的K向視圖。附圖3—一I種可以進行部分補償?shù)母咴隽ΡP式制動器的剖視圖?；钊?7)在進行制動時，它也經過滾動體(8)推動補償斜塊(18)向上移動，從而進行補償。由于活塞(7)經過補償斜塊(18)作用于控制斜板(5)的增力應該比作用于控制斜板(5)的大，所以它不能完全補償制動蹄片(2)的磨損量，它只能作部分補償。但在其它情況相同的條件下它的活塞(7)每次的工作行程要小些?；钊?7)的直徑在設計時可以增大，或者活塞(7)與控制斜板(5)之間的工作角度可以減小，它的增力可以比附圖1所示的制動器大。附圖4-1種浮動鉗體式的高增力盤式制動器的剖面示意圖。它的控制斜板(5)與支承板(13)靠接的主工作面是曲面組成。它由液壓活塞驅動，它上面設置有駐車制動。補償螺紋桿由扭簧提供動力驅動進行自動補償，由摩擦環(huán)對補償量進行限制，鉗爪面的斜板行程被限位。在基本條件相同的情況下，它的增力比附圖1、附圖3要大很多。附圖5------附圖4中活塞(7)上安裝的滾柱(8)與控制斜板(5)上的斜面靠接
處的放大圖，它由兩段斜面組成工作斜面，在制動開始時可以快速的消除制動蹄片(2)與制動盤(I)的間歇，減少活塞(7)的工作行程,增大增力比。附圖6-1種由氣缸驅動，經過搖臂增力，再經過斜面增力的高自增力盤式制動器剖面總圖。它在制動蹄片磨損后的自動補償是由搖臂驅動限扭非階躍方型扭簧式超越離合器，然后再驅動螺桿進行的，這種補償方式在氣動盤式制動器中非常普遍，已有產品出售。為解決制動器摩擦副耐高溫、耐磨損的問題，斜面和可能有高溫的摩擦面采用了鑲嵌硬質合金的方案，圖中小方塊既是。這種制動器可以使用摩擦系數(shù)為O. 05—0.1的材料來作制動蹄片。這種制動器我正在實驗。附圖7—附圖6的K向視圖。附圖8——I種結構十分簡單，成本很低的摩托車用高增力盤式制動器。它直接由鋼絲繩(12)拖斜板(5)控制制動器進行制動。
附圖9-----附圖8的K向剖視圖。它直接由鋼絲繩(12)拖控制斜板(5)控制制
動器進行制動。由回位簧(9)回位。附圖10—附圖8所示摩托車盤式制動器安裝在摩托車前輪的示意圖。附圖11----1種電動機(17)直接用螺桿拖動支承板(13)進行制動的電控盤式制動器。附圖12-1種摩托車用的高自增力盤式制動器產品總圖。它采用的是與附圖6附圖7基本相同的自動補償機構，它的超越離合器是限扭非階躍方型扭簧式超越離合器。它 的控制斜板(5)是由凸輪軸來驅動。它的制動力在基本情況相同的情況下比附圖8的大很
多。 附圖13—附圖12的K向剖視圖。附圖14-附圖12、13所示摩托車高自增力盤式制動器安裝在摩托車前輪的示意圖。附圖15-1種用電動機推動螺桿進行電控的轎車和電動轎車的高自增力盤式制動器的示意圖。這個電動機的功率和體積比現(xiàn)在人們正在使用和實驗的電控盤式制動器的電動機小幾-十幾倍，它非常好控制。圖中(17)為電動機。附圖16-1種用電動機代替氣缸，進行電控的貨車盤式制動器示意圖。其它的情況與附圖6附圖7的基本相同。附圖17—附圖16的K向視圖。附圖18-我進行實驗的只有單邊有斜板的模擬實驗臺，它能進行簡單的動態(tài)模擬，對設計很有幫助。附圖19-我進行實驗的兩邊都有斜板的模擬實驗臺，雖然它簡單但非常好用，它揭示了本發(fā)明的許多優(yōu)秀性能。它們都用虎鉗夾住實驗臺，一邊把控制斜板(5)用繩子(圖中粗黑線)和彈簧稱用力拉起(如4Kg)，并固定。另一邊拉另外一把彈簧稱，就可以進行實驗，得到制動力。解除制動后拖滯阻力的實驗，可以先把控制斜板(5)用力拉住(如5Kg)，然后放開，放開后再拉另外一把彈簧稱得到拖滯阻力的大小，和解除時的霎時啟動阻力的大小。附圖中編號所代表的零件1-制動盤2-制動蹄片3-斜板4-機體上的鉗爪5-控制斜板6-機體7-活塞8-滾動體9-回位簧10-固定支架11-滑銷12-鋼絲繩組合13-支承板14-自動補償螺桿15-扭簧16-摩擦環(huán)17-電動機18-補償斜板19-回位膠圈
具體實施方案附圖1是I種用于轎車、電動轎車的浮動鉗體式高增力盤式制動器的剖面示意圖，由于控制斜板的工作角度很大，它不用其它機構進行補償，因而結構特別簡單、成本很低，制動力也完全滿足要求。現(xiàn)在根據(jù)附圖1來介紹它的結構和工作原理。它的制動盤(I)與現(xiàn)在常用的制動盤完全一樣。制動蹄片(2)與常用的基本一樣(又叫制動片)。兩制動蹄片(2)夾裝在制動盤(I)的兩邊，制動盤(I)固定在車輪上并與它一起轉動。機體主要由鉗體(6)、鉗橋和鉗爪(4)等部分組成。機體(6)滑套在滑銷(11)上，滑銷(11)固定在支架(10)上并固定在支承車輪的支架上。一塊制動蹄片⑵安在機體(6)的鉗爪(4) 一邊的斜板(3)上。斜板(3)上的兩主要工作斜面與鉗爪(4)上面的兩滾軸(8)靠接。另一制動蹄片(2)安在另一控制控制斜板(5)上。控制斜板(5)上的兩主要工作斜面與機體(6)上的兩斜面靠接?？刂菩卑?5)上的另外一個工作斜面經過滾軸(8)與活塞(7)靠接。工作原理，當車向前行使時，制動盤⑴的轉動方向是從下向上轉動(V的方向)。當車需要制動時，操作者踏下制動踏板，它推動制動總泵把壓力油經管道輸入機體(6)與活塞(7)之間?；钊?7)在油液的推動下向左移動?；钊?7)上的滾軸⑶經過控制斜板
(5)上的斜面推動控制斜板(5)向上移動，在機體上主要工作斜面和它的主要工作斜面的作用下，它在向上移動時也要向左移動。在右制動蹄片(2)接觸接觸制動盤(I)后，控制斜板(5)作用于機體(6)的作用力也要推動機體(6)向右移動，這樣又拉動鉗爪(4)、滾動體(8)向左，最后又拉斜板(3)、制動蹄片⑵向制動盤⑴移動。當消除了制動蹄片⑵與制動盤(I)的間歇后，它們開始接觸進行制動。由于這時產生的制動力經左右兩邊的制動蹄片⑵反作用在控制斜板(5)和斜板(3)上，并與活塞(7)作用于(5)的楔緊方向一致，這樣制動力又使控制斜板(5)和斜板(3)增加了新的楔緊力，使它總的楔緊力增大，由于它的楔緊力的增大又使制動力再增大，制動力增大又使楔緊力再增大，這樣周而復始的循環(huán)，它就達到了自增力的效果。一般情況下鉗爪⑷一邊的斜板(3)的主要工作角度比另一邊的小很多。因而這一邊的自增力比可以比另一邊的大。這里有一個問題要注意，就是各曲面的主要工作角度設計應合適，不能一味的提高自增力能力，楔緊力過大后可能造成卡死和制動踏板行程過大的問題。如果控制斜板(5)只是在右邊有，而左面沒有斜板(3)，這時它的工作角度不能太小，如果太小可能要被卡死，這個角度與零件的摩擦系數(shù)(因數(shù))有關，摩擦系數(shù)小角度小，摩擦系數(shù)大角度大。這是我在試驗中證明了的。但是在制動盤⑴的左右都設置安裝斜板(3) (5)后，特別是控制斜板(5)的工作角度比斜板(3)的大很多后，奇跡出現(xiàn)了，這種裝置既有大工作角度好分離和分離后拖滯阻力比較小的特點，又有小工作角度增力大的優(yōu)點，它集中了這兩種角度的優(yōu)點，而沒有這兩種角度的缺點。在制動盤(I)的左面也設置有斜板(3)后，還帶來另外一個好處。在制動時，特別是在大制動時，機體(6)上的鉗爪(4)與機體上裝活塞(7)的端面之間有比較大的變形。而斜板(3)向上移動，它在向上移動時也要向右移動并帶動制動蹄片(2)向右移動，它就可以對機體(6)在制動時產生的變形進行補償，由于可以對機體(6)的變形進行補償。這樣就可以減小活塞(7)的工作行程，一般減小在10%以上，高的時候可以減小50%以上。這樣活塞(7)的直徑就可以增加，或者活塞(7)與斜板(5)之間的增力比又可以增加很多。因此可以說這是一種神奇的制動器。在不增加操作行程和增加工作壓力的情況下，它的增力比可以做的非常大。從而使總的增力比增加很多，可以輕易的比常用的盤式制動器增加幾至十幾倍，甚至更高。它的制動力大小控制是由活塞(10)作用于控制斜板(5)上的力的大小來決定的，作用于控制斜板(5)上的力大，制動力大，作用于控制斜板(5)上的力小，制動力小。作用于控制斜板(5)上的力為0，制動器解除制動。而活塞(10)的力量大小是人的踏力決定的。在兩滑銷(11)上安裝有回位膠圈(19)，目的是在解除制動時好回位，減少拖滯阻力。高自增力制動器可以設置自動補償機構，它的自動補償機構可以有多種。當需要的制動力比較小時可以不設置自動補償機構。而需要的制動力大或者很大時制動器中可以設置自動補償機構。自動補償螺桿也可以由其它零件驅動，如由附圖6、7所示中的杠桿上的撥叉進行驅動。另外它還可以使用現(xiàn)在貨車盤式制動器上常用的自動補償結構，它也有補償螺桿，它的動力來自搖臂，搖臂驅動限扭非階躍方型扭簧式超越離合器，然后再驅動螺桿進行的，這種補償方式在氣動盤式制動器中非常普遍，已有產品出售。附圖4中有部分介紹。如果用電動機直接用螺桿推動控制斜板(5)，或者直接推動支承板(6)，由于電動機(21)螺桿(8)的工作行程可以做的非常大，本發(fā)明可以不使用其它的補償機構。如附圖11。有關補償機構的原理可以參考我的另外一個專利的說明書，也可以參考貨車氣動盤式制動器的補償結構原理。另外在常用的盤式制動器上設置駐車制動器比較困難，并且成本增加很多。而我的制動器上另設駐車制動器相當容易，基本不增加成本，這一點的優(yōu)勢相當明顯。它工作原理是這樣的，在控制斜板(5)上直接拉一條手剎鋼絲繩(20)，當拉動手剎時，手剎拉動鋼絲繩(20)，再拉動控制斜板(5)向上移動，在控制斜板(5)和支承板(6)的楔緊作用下兩制動片(2)夾住制動盤(I)從而進行駐車和應急制動。當然也可以在斜塊(12)處聯(lián)接手制動鋼絲繩(20)，這樣可以增加手剎的制動力。為快速消除間隙，為適應制動的需要。幾個斜面可以是曲面,如圓弧面、雙曲線面、拋物曲面等。每個曲面還可以由幾個斜面或者幾個曲面組成，或者由它們混合組成。為提高制動器的效率，使它增大制動力和方便回位，在它的主要工作曲面或者斜面之間可以裝滾動體，最好為滾針或滾柱。在支承板(6)與自動補償螺桿(8)之間也可以裝滾動體，如鋼球等。本發(fā)明可以用于轎車、貨車、摩托車、自行車、電梯等交通、運輸?shù)刃枰M行制動的機械上。它可以使制動器非常好控制，并且制動力非常大。
權利要求
1.一種盤式制動器，它由制動盤、機體、制動蹄片、滑銷、活塞等零件組成，其特征為 制動盤兩邊的制動蹄片分別裝在斜板和控制斜板上；斜板上的主要工作曲面與鉗爪上的主要工作曲面靠接，控制斜板上的主要工作曲面與機體上的主要工作曲面靠接，控制斜板還與其它零部件靠接或者連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的制動器，其特征為斜板、控制斜板以及靠接零件上的主要工作曲面可以是斜面、圓弧面、雙曲線面、拋物線面等曲面組成；它還可以由幾段曲面組成； 它還可以由上述曲面混合組成；它還可以根據(jù)需要的設計曲面組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的制動器，其特征為主要工作曲面較好為斜面；斜板、控制斜板以及靠接零件上的主要工作曲面靠接處之間可以裝滾動體，較好為滾針或滾柱、鋼球。
4.根據(jù)權利要求1所述的制動器，其特征為在控制斜板與機體之間還可以設置支承板；支承板與補償結構的零件靠接。
5.根據(jù)權利要求1、4所述的制動器，其特征為在控制斜板與機體之間還可以設置支承板和補償斜板；支承板與補償斜板靠接；補償斜板的另一面還與機體靠接；它們也可以經滾動體進行靠接。
全文摘要
這是一種有巨大自增力作用的盤式制動器，它可以在摩托車、轎車、貨車、火車、電梯中使用。它有十分巧妙簡捷的結構，它不用動力助力器就可輕易的把轎車或者電動轎車剎住。它十分好設計成電控盤式制動器，它的電控電動機的功率、體積可以比現(xiàn)在電控電動機小幾-十幾倍，推廣后可以使汽車、摩托車的安全性大幅提高。由于它有巨大的自增力作用，所以它能減少很多機構，節(jié)省很多成本。它將給我們帶來巨大的社會效益和經濟效益，它是一種劃時代的制動器。
文檔編號F16D55/225GK102996684SQ201110291009
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者陳坤 申請人:陳坤