專利名稱：整體輕質(zhì)彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及底座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于例如商務(wù)車車軸上。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配和在使用過(guò)程中進(jìn)行安裝的新方法。
背景技術(shù)：
所謂的“彈簧制動(dòng)”執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常用于提供汽車上的服務(wù)、停車和緊急制動(dòng)操作，這些汽車?yán)缗鋫溆袟U操縱鼓或盤形制動(dòng)器的商務(wù)車，拖拉機(jī)和拖車。彈簧式制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)典型地被氣動(dòng)操作，并且提供有來(lái)自汽車上的壓縮空氣源的操作空氣。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)典型地被設(shè)置在“失效防護(hù)方式”下，即，在損失操作空氣壓力的情況下執(zhí)行機(jī)構(gòu)默認(rèn)成施加制動(dòng)狀態(tài)。在先技術(shù)中彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)例如圖I中在先技術(shù)的截面圖所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體I包括后氣缸2，后活塞3被可移動(dòng)地布直在后氣缸2中。后氣缸的內(nèi)壁和后活塞的室側(cè)限定后通風(fēng)室4。后活塞的另一側(cè)支撐在制動(dòng)執(zhí)行彈簧5上。該彈簧在本領(lǐng)域內(nèi)也是公知的“動(dòng)力彈簧”或“停車制動(dòng)彈簧”，這些術(shù)語(yǔ)可以交換使用。后通風(fēng)室通過(guò)隔板6從活塞3的彈簧側(cè)隔開。中間凸緣8 (也稱為“壁”)將后氣缸2從前氣缸9分離。滑桿11交叉的中間凸緣8形成為被粘附到后活塞3，并將隔板6夾在兩者之間?；瑮U11能夠通過(guò)后活塞在中間凸緣8中移動(dòng)。通過(guò)氣缸內(nèi)壁、前活塞13和環(huán)形隔板14界定前氣缸9內(nèi)的前通風(fēng)室
7。后活塞3和前活塞13通過(guò)滑桿11互相非聯(lián)接地接觸，從而前活塞13能夠通過(guò)后活塞3沿著制動(dòng)施加方向移動(dòng)。用于促動(dòng)汽車制動(dòng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)桿的操縱桿(actuating roding)15被設(shè)置在前活塞13的前側(cè)。當(dāng)在圖I中的執(zhí)彳丁機(jī)構(gòu)中不存在氣壓時(shí)，制動(dòng)執(zhí)彳丁彈黃5對(duì)后活塞3施加聞彈黃力，通過(guò)滑桿11，后活塞3將該力施加到前活塞13，從而導(dǎo)致操縱桿15施加汽車制動(dòng)。在這種狀態(tài)下，汽車制動(dòng)用作防止汽車運(yùn)動(dòng)的停車制動(dòng)。當(dāng)需要釋放停車制動(dòng)時(shí)，后通風(fēng)室4通過(guò)端口(未顯示)被壓縮空氣充滿。由于后活塞3的前側(cè)上的增加氣壓產(chǎn)生的力超過(guò)制動(dòng)施加彈簧5產(chǎn)生的力,后活塞3和滑桿11朝著后氣缸2的后方移動(dòng),壓縮彈簧5。同時(shí)，由于滑桿11朝著后方移動(dòng)，之前被施加到前活塞13的力被減輕，并且復(fù)位彈簧18朝著前氣缸9的后方偏置前活塞13，從而撤離操縱桿15并且釋放汽車制動(dòng)。因此，汽車從其被制動(dòng)執(zhí)行彈簧5制動(dòng)的狀態(tài)移動(dòng)到汽車可能被移動(dòng)的非制動(dòng)狀態(tài)。在通過(guò)將壓縮氣體納入前通風(fēng)室7 (通過(guò)圖I中未顯示的端口)的正常操作期間，汽車制動(dòng)被用作服務(wù)制動(dòng)。因?yàn)楹笸L(fēng)室4中的氣壓繼續(xù)將滑桿11保持在后氣缸2的后方，前活塞13和操縱桿15能夠根據(jù)需要在前氣缸內(nèi)自由向前和向后移動(dòng)，以響應(yīng)操作者的制動(dòng)執(zhí)行請(qǐng)求。在汽車的操作期間無(wú)法供應(yīng)壓縮空氣的情況下，后通風(fēng)室4中的壓力減小。因此，制動(dòng)執(zhí)行彈簧5自動(dòng)地將后活塞3推回到啟動(dòng)(停車)位置。因此，滑桿11按壓在前活塞13上，前活塞13因此在制動(dòng)施加方向推動(dòng)操縱桿15，以促動(dòng)汽車制動(dòng)。因此，保證汽車制動(dòng)的失效防護(hù)緊急操作。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)典型地被安裝在車輪制動(dòng)器的車軸側(cè)，基本平行于制動(dòng)背板，從而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操縱桿能夠推動(dòng)車輪制動(dòng)器的制動(dòng)施加桿。操縱桿使用制動(dòng)施加桿以將線性桿運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成制動(dòng)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)施加桿被粘附到制動(dòng)凸輪軸。凸輪軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致車輪制動(dòng)器的車輪側(cè)上的凸輪元件強(qiáng)行使制動(dòng)蹄(brakeshoes)徑向向外，以接觸車輪制動(dòng)器的制動(dòng)鼓的內(nèi)表面，從而使汽車降速，凸輪軸經(jīng)過(guò)車輪制動(dòng)器的背板上的孔。在典型的在先技術(shù)中的商用車鼓式制動(dòng)器設(shè)施中，制動(dòng)凸輪軸通過(guò)由緊固件粘附到制動(dòng)器的背板的車軸側(cè)的鋼管被支撐在車輪制動(dòng)器的外側(cè)。緊固件穿過(guò)焊接到鋼管的外徑的厚鋼板，并且在鋼管遠(yuǎn)離制動(dòng)器背板的一端，另一個(gè)厚鋼支架被焊接到鋼管，該另一個(gè)厚鋼支架被形成為接收?qǐng)DI中的典型的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于整個(gè)典型的在先技術(shù)的凸輪軸支撐臂及其附接的鋼支架都使用厚鋼材料，這種組合組件可能過(guò)重，典型地，每個(gè)制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)13磅或每個(gè)三軸汽車78磅。此外，即使使用這樣厚、重的組件，這些在先技術(shù)的安裝系統(tǒng)已知具有固有自振頻率，在特定情形下，例如當(dāng)使用寬基座輪胎裝備(wide-based-tire-equipped)汽車時(shí),會(huì)激勵(lì)這些自振頻率。在先技術(shù)的凸輪軸支撐使用高質(zhì)鋼組件同樣會(huì)導(dǎo)致不期望的較高的材料成本，并且支撐管和附接的支架的所有組件都必須通過(guò)焊接被組裝會(huì)產(chǎn)生較高制造成本，并且這種 精確組裝工作必需使用多個(gè)更昂貴的調(diào)節(jié)夾具來(lái)執(zhí)行，每個(gè)定制的夾具被開發(fā)，以提供特制的組裝組件來(lái)配合特定的定制制動(dòng)器和車軸組合。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供改進(jìn)的整體制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一種在使用情況下安裝制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)方法，其中重量、成本、制造簡(jiǎn)易性、安裝和維護(hù)被改進(jìn)為超過(guò)現(xiàn)有的彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)這些及其他目的時(shí)，本發(fā)明提供一種方案，該方案通過(guò)采用與在先技術(shù)中的常規(guī)配置相反的方法解決在先技術(shù)的問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)，在先技術(shù)的彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有典型地由分離的后室和前室(典型地，兩個(gè)室都由鋼制成)組合而成，然后完成的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件被螺栓連接到定制的組合鋼凸輪軸支撐和支架組件，在本發(fā)明中，制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前室由鋁形成為整體組件的一部分，該整體組件通過(guò)整體支架臂將前室和鑄造凸輪軸支撐管結(jié)合。在另一個(gè)實(shí)施例中，不再使用將凸輪軸支撐管螺栓連接到車輪制動(dòng)器背板的焊接安裝板，用于緊固件的凸起也整體地模制有整體式執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室和支撐管鑄件，以增加這些安裝特征的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗振性。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)包括消除在先技術(shù)的預(yù)先被焊接到鋼凸輪軸支撐管的鋼安裝架的排列的變化，以及人為誤差的可能性，例如當(dāng)滿足客戶訂單時(shí)使用錯(cuò)誤的定制組合裝配夾具。本發(fā)明還通過(guò)使用固定鑄模消除創(chuàng)造和保持定制裝配夾具的資源(inventory)的需要。消除用于定制組合裝配夾具的需要和在先技術(shù)的凸輪軸支撐管組件的人工組裝的需要，使得制造設(shè)備，熟練勞動(dòng)力和缺陷部件成本的基本成本的節(jié)約。此外，使用鑄鋁以在成本上消除昂貴的焊接設(shè)備、熟練焊工及/或機(jī)器人焊接設(shè)備的需要和前制造保護(hù)涂層的需要，例如需要保護(hù)典型的在先技術(shù)鋼支撐管和焊接的支架組件的油漆。使用輕質(zhì)鋁還能明顯減少組件的重量，有助于降低整個(gè)汽車重量，從而有助于燃料節(jié)約。例如，初步設(shè)計(jì)工作表明在典型的三軸商用拖拉機(jī)上，使用本發(fā)明的整體鑄造彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和凸輪軸管單元可以使得總重量減小大約40-50磅。彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前室以及凸輪軸支撐管的鑄造進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于，自動(dòng)地將室力移動(dòng)到鑄造的前室的壁上，較佳地，該壁因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)因素(例如，應(yīng)力分布和提高的疲勞壽命)和重量最優(yōu)化而被定位。該方法還消除提供螺紋緊固件的需要，并且適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)了在先技術(shù)的彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位特征，這些特征將制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝到在先技術(shù)的凸輪軸支撐管支撐的鋼支架，從而進(jìn)一步降低成本和制造復(fù)雜性。當(dāng)使用例如寬基座輪胎時(shí)，本發(fā)明的排列還將固有振動(dòng)頻率改變成遠(yuǎn)離在先技術(shù)的支架的固有振動(dòng)頻率，并且將自然激勵(lì)最小化。本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)在于組裝的整體鑄造彈 簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和凸輪軸支撐管單元將使組裝變得容易，并且有助于使用于汽車原始設(shè)備制造廠家的制造成本最小化，該原始設(shè)備制造廠家沒(méi)有從車軸子組件(subassembly)供應(yīng)商接收到所謂的“完全布置”車軸，反而選擇在制造線操作(即，將單個(gè)的整體制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和凸輪軸支撐管單元粘附到車輪制動(dòng)器，消除分離，多組件預(yù)裝配步驟)期間將制動(dòng)器合并到車軸。本發(fā)明的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和支撐管鑄造裝置的替換實(shí)施例包括，例如后室或中間凸緣的整體鑄造，支架臂與鑄造支撐管連接。類似地，可以使用例如鈦，鋅合金或輕質(zhì)的鑄鐵的鑄鋁的替換材料進(jìn)行鑄造，然而，這樣的輕質(zhì)材料典型地在實(shí)際中并不節(jié)省成本。因此，本發(fā)明提供一種整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和凸輪軸支撐管單元，兩者提供很明顯的車軸與汽車的重量減小，并且消除制造困難，對(duì)熟練技術(shù)工人的依賴性，時(shí)間消耗和昂貴的焊接處理，精密裝配和多個(gè)定制組合裝配夾具的需要，而保持高強(qiáng)度和抗振性，并且價(jià)格上比現(xiàn)有的重鋼組件制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和支撐管組件更有競(jìng)爭(zhēng)力，特別是考慮到大大減少制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)汽車總重量的增加。以下參考附圖詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)勢(shì)和新穎特征將變得更加明顯。


圖I是在先技術(shù)的彈簧式氣動(dòng)制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)例的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和制動(dòng)凸輪軸支撐管的實(shí)施例的斜視圖。
具體實(shí)施例方式圖2是根據(jù)本發(fā)明的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和制動(dòng)凸輪軸支撐管單元30的斜視圖。整體單元30包括鑄鋁前室部分31，彈簧制動(dòng)器的后室32和中間凸緣33被裝配到鑄鋁前室部分31，從而形成完整的彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)34。前室部分31包括在其中心的通孔，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組件被組裝到前室部分31時(shí)，彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作桿40 (圖2中未顯示)穿過(guò)該通孔。應(yīng)該想到的是使用任何夾緊或卷曲的標(biāo)準(zhǔn)方法可以進(jìn)行前室和后室的裝配，但是也可以使用其他方法。整體式鋁鑄件進(jìn)一步包括制動(dòng)凸輪軸支撐管部分35，制動(dòng)凸輪軸支撐管部分35通過(guò)連接凸緣36被連接到前室部分31。適當(dāng)?shù)膽?yīng)力分析將允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)需要設(shè)計(jì)連接凸緣36的大小和形狀，以將適當(dāng)厚度和寬度的材料放置在支撐管部分35和前室部分31之間,從而可以保證成功地解決最大載荷應(yīng)力和足夠的疲勞壽命,在一個(gè)實(shí)施例中，7/16英寸的凸緣厚度滿足所有的使用壽命性能標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力分析也可以用于確定輕質(zhì)整體鑄造單元的連接凸緣36是否可以通過(guò)包括重量減少孔被進(jìn)一步減輕，例如圖2所示的兩個(gè)孔37。為了滿足強(qiáng)度和疲勞壽命的設(shè)計(jì)要求，期望凸輪軸支撐管部分35的直徑可以稍大于對(duì)應(yīng)的在先技術(shù)的鋼支撐管，但是初步計(jì)算確定直徑的增加量，相當(dāng)于1/4英寸的壁厚為順序，并不足夠大以便導(dǎo)致干涉其他制動(dòng)器、車輪和/或車軸組件。在鑄造支撐管部分35的車輪制動(dòng)器端部，代替在先技術(shù)的典型焊接鋼安裝凸緣，已證明存在至少一個(gè)(在本實(shí)施例中為四個(gè))整體安裝凸起38。每個(gè)凸起具有軸向孔，安裝緊固件(未顯示)穿過(guò)該軸向孔以將整體單元30固定至車輪制動(dòng)器(未顯示)。由于這些凸起38與支撐管部分35整體地鑄造，而且設(shè)置有加強(qiáng)肋39，凸起38都具有高強(qiáng)度并且抗振。上述公開僅僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。例如，本發(fā)明的整體單元的支撐管部分不必具有圓形內(nèi)輪廓，只要制動(dòng)凸輪軸可以在其中旋轉(zhuǎn)以操作車輪制動(dòng)器即可。 另一個(gè)實(shí)例是本發(fā)明并不局限于嚴(yán)格意義上的一個(gè)鑄件，在使用一些特征的分離部件意義上，例如運(yùn)載安裝凸起的分離環(huán)(例如，緊密配合支撐管部分的對(duì)應(yīng)表面特征的鑄造安裝凸起環(huán))也包含在本發(fā)明中，提供新的明顯輕質(zhì)制動(dòng)執(zhí)行單元，使彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體部分與凸輪軸支撐管鑄件形成為一體。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員能夠想到公開的實(shí)施例的其他這樣的修改例，這些都不脫離本發(fā)明的精神和主旨，本發(fā)明應(yīng)該包含隨后的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有特征及其等同特征。
權(quán)利要求
1.一種整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座，其特征在于，包括 彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分； 制動(dòng)凸輪軸支撐管部分；和 連接凸緣部分； 其中，所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座被形成為整體式單元，在所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座中，所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分和所述制動(dòng)凸輪軸支撐管部分通過(guò)它們之間的所述連接凸緣部分連接。
2.如權(quán)利要求I所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座，其特征在于，其中所述整體式單元由鑄招形成。
3.如權(quán)利要求I所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座，其特征在于，進(jìn)一步包括 至少一個(gè)安裝凸起， 其中，所述至少一個(gè)安裝凸起與所述凸輪軸支撐管形成為一體。
4.如權(quán)利要求I所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座，其特征在于，進(jìn)一步包括 至少一個(gè)安裝凸起； 其中，所述至少一個(gè)安裝凸起被粘附到所述整體式單元。
5.如權(quán)利要求2所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座，其特征在于，其中，所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分包括孔，所述孔用于通過(guò)所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)操作桿。
6.一種整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其底座，其特征在于，包括 彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分； 彈黃制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后室兀件； 制動(dòng)凸輪軸支撐管部分；和 連接凸緣部分； 其中 所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座被形成為整體式單元，在所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座中，所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分和所述制動(dòng)凸輪軸支撐管部分通過(guò)它們之間的所述連接凸緣部分連接；并且 所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后室元件被粘附到所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分。
7.如權(quán)利要求6所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其底座，其特征在于，其中所述整體式單元由鑄招形成。
8.一種車軸組件，其特征在于，包括 車軸殼體，所述車軸殼體具有布置在至少一端的車輪制動(dòng)器； 整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其底座，所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其底座包括 彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分； 彈黃制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后室兀件； 制動(dòng)凸輪軸支撐管部分；和 連接凸緣部分； 其中 所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座被形成為整體式單元，在所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座中，所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分和所述制動(dòng)凸輪軸支撐管部分通過(guò)它們之間的所述連接凸緣部分連接； 所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后室元件被粘附到所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分；和所述整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座被粘附到車輪制動(dòng)器，允許彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)布置在所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前室部分和所述彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)后室元件內(nèi)，以操作所述車輪制動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求6所述的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其底座，其特征在于，其中所述整體式單元由鑄招形成。
全文摘要
提供一種改進(jìn)的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行器及其底座，在該整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行器中，部分彈簧制動(dòng)執(zhí)行器與連接凸緣和制動(dòng)凸輪軸支撐管形成為一體。改進(jìn)的整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行器及其底座明顯輕于現(xiàn)有的多部件組合彈簧制動(dòng)執(zhí)行器和安裝支架，減少汽車重量，消除昂貴的高質(zhì)焊接和降低制造成本。整體彈簧制動(dòng)執(zhí)行器及其底座可以由鑄鋁形成。
文檔編號(hào)F16D51/00GK102792046SQ201180013480
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者羅納爾多·S·普蘭坦, 肯尼斯·E·謝克爾霍夫 申請(qǐng)人:本迪克斯斯派塞基礎(chǔ)制動(dòng)有限責(zé)任公司