制動器及車輛的制作方法

本發明涉及車輛制動系統，具體地，涉及一種制動器及具有該制動器的車輛。

背景技術：

制動器是制動系統中用以產生阻礙車輛運動或運動趨勢的力的部件。目前，各類汽車上廣泛采用的摩擦制動器根據旋轉元件的不同可以分為鼓式和盤式兩大類。

鼓式制動器存在以下問題：①制動器效能受摩擦因數的影響較大，效能不夠穩定；②浸水后效能降低較大；③尺寸和質量比較大。盤式制動器沒有鼓式制動器的以上缺點，但也存在效能較低、制動促動管路壓力較高的問題。

除此之外，以上兩大類制動器應用在汽車上時，其零部件一般占據整個車輪中心的空間，不利于布置輪邊驅動裝置、主動懸架等系統。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種制動效能較高的制動器。

本發明的另一目的是提供一種車輛，該車輛設置有本發明的制動器，使得其具有更好的制動性能。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種制動器，包括轉子、導向件和摩擦件，所述轉子具有錐臺形的內周面，所述導向件呈與所述轉子同軸線設置的大體圓柱狀，所述摩擦件可軸向滑動地設置在所述導向件的圓柱面上且相對于該導向件在周向上鎖止，所述摩擦件的工作面位于該摩擦件的背離所述導向件的一側，并且該工作面形成為與所述轉子的內周面相 匹配的錐臺面，所述摩擦件能夠在與所述轉子的軸線平行的促動力的作用下沿所述導向件的軸線滑動，以使該摩擦件的工作面壓靠在所述轉子的內周面上。

優選地，所述摩擦件形成為摩擦滑塊，所述制動器包括沿所述導向件的圓周方向間隔布置的多個所述摩擦件，該多個所述摩擦件同步運動。

優選地，所述摩擦件形成為沿所述導向件的整個圓周方向延伸的環狀件，所述摩擦件套接在所述導向件上，所述摩擦件的所述工作面為該摩擦件的外周面。

優選地，所述導向件包括主體部、徑向邊緣部和軸向邊緣部，所述主體部呈圓柱形，所述摩擦件套接在所述主體部上，所述徑向邊緣部從所述主體部的圓柱面上沿該主體部的徑向延伸，所述軸向邊緣部從所述徑向邊緣部上沿所述主體部的軸向延伸，所述主體部、徑向邊緣部和軸向邊緣部限定出圍繞所述主體部設置的環形凹槽，所述摩擦件的沿其軸向背離所述轉子的一端配合在所述環形凹槽中。

優選地，所述摩擦件的橫截面呈直角三角形或直角梯形。

優選地，將所述摩擦件的工作面與所述轉子的內周面之間的摩擦系數定義為μ，將所述摩擦件的工作面的半錐角定義為α，滿足μ≤tanα。

優選地，所述導向件和摩擦件通過花鍵連接。

優選地，所述導向件形成為中空圓柱體。

根據本發明的另一方面，提供一種車輛，包括車輪輪轂、車橋和懸架，其中，所述車輛還包括如上所述的制動器，該制動器的所述轉子固定在所述車輪輪轂上或者與該車輪輪轂一體成型，該制動器的所述導向件固定在所述懸架或車橋上。

優選地，所述導向件形成為中空圓柱體，所述車輛還包括設置在所述導向件內部的輪邊電機，該輪邊電機的輸出軸從所述導向件中穿出以連接于所 述轉子的中心。

通過上述技術方案，使得摩擦件與轉子之間形成楔形配合結構，從而使促動力得到放大，提高了制動效能。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1和圖2均為本發明的制動器的縱向剖視示意圖，兩者的區別僅在于摩擦件的橫截面形狀不同，其中，為了表示清楚，同時示出了輪胎、輪邊電機及懸架等裝置；

圖3為摩擦件的受力分析圖；

圖4為根據本發明的一種實施方式提供的制動器中，導向件和摩擦件的裝配圖；

圖5為根據本發明的另一種實施方式的制動器中，導向件和摩擦件的裝配圖；

圖6為圖5中的摩擦件的一種實施方式的示意圖；

圖7為圖5中的摩擦件的另一種實施方式的示意圖；

圖8為圖2的局部放大圖；

圖9為向摩擦件施加促動力的一種實施方式的示意圖；

圖10為向摩擦件施加促動力的另一種實施方式的示意圖；

圖11為圖10中的B部分的放大圖。

附圖標記說明

1 輪胎 2 轉子 21 內周面

3 導向件 31 主體部 32 徑向邊緣部

33 軸向邊緣部 34 環形凹槽 4 摩擦件

41 工作面 42 安裝面 43 端面

5 輪邊電機 51 電機定子 52 電機轉子

53 輸出軸 6 軸承 7 螺母

8 懸架 9 凸輪

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、前、后”是指相應附圖的圖面方向的上下左右。

如圖1和圖2所示，本發明公開了一種制動器，該制動器包括轉子2、導向件3和摩擦件4。轉子2作為制動器的旋轉部分，隨車輪一起轉動。在圖1示出的實施方式中，轉子2與車輪輪轂做成一體，輪胎1套裝在轉子2上。在其它實施方式中，轉子2可以與車輪輪轂分體制成并固定在車輪輪轂上。轉子2呈一端開放或兩端均開放的筒形，并且轉子2的內周面21呈錐臺形，該內周面21作為轉子的工作面。

導向件3和摩擦件4作為制動器的固定部分，其固定在車橋或懸架8上，不隨車輪一起轉動。導向件3形成為與轉子2同軸線設置的大體圓柱形狀，摩擦件4通過其安裝面42安裝在導向件3的圓柱面上并能夠沿導向件3的軸向滑動，摩擦件4在導向件3的周向上相對于導向件3鎖止摩擦件4的工作面41位于與安裝面42相反的一側，并且摩擦件4的工作面41形成為與轉子2的內周面21相匹配的錐臺面。當向摩擦件4施加與轉子2的軸線A-A (即，車輪的中心軸線)平行的促動力F時，摩擦件4沿導向件3滑動，致使其工作面41壓靠在轉子2的內周面21上，兩者之間產生摩擦力，從而使轉子2和車輪制動。

這里，可以采用本領域技術人員公知的各種方式向摩擦件4施加促動力F。例如，可以在摩擦件4的沿轉子2的軸向背離轉子2的一側設置制動活塞或凸輪，通過該制動活塞或凸輪來向摩擦件4施加促動力F。

為了便于解釋本發明的原理，將摩擦件4與轉子2的摩擦系數定義為μ，將摩擦件4的工作面41的半錐角定義為α，將導向件3對摩擦件4的作用力定義為N₁，將轉子2對摩擦件4的作用力定義為N₂，將摩擦件4的工作面41的平均半徑定義為R。參考圖3，對摩擦件4作受力分析可得出N₂＝F/sinα。因此，摩擦件4對轉子2施加的摩擦力f＝μN₂＝μF/sinα，摩擦件4對轉子2產生的制動力矩M＝f R＝μFR/sinα，制動器的制動效能因數(制動摩擦力與促動力之比)K＝μ/sinα。以普通盤式制動器為例，其制動效能因數為摩擦副的摩擦系數μ，也就是說，本發明的制動器的制動效能因數是普通盤式制動器的制動效能因數的1/sinα倍，制動效能大大高于普通盤式制動器。簡而言之，本發明通過摩擦件與轉子之間的楔形配合結構，使得促動力得到放大，提高了制動效能。

在本發明的制動器中，可以通過安裝復位彈簧(未示出)，利用彈性復位力以使摩擦件4在促動力F撤銷后與轉子2分離。然而，為了簡化制動器的結構，保證摩擦件4在促動力F撤銷后能夠與轉子2自動分離(即，避免摩擦件4自鎖)，優選地，摩擦件4與轉子2的摩擦系數μ和摩擦件4的工作面41的半錐角α之間的關系滿足μ≤tanα。

為了保證轉子2與摩擦件4之間具有較大的接觸面積，如圖4所示，優選地，摩擦件4可以形成為沿導向件3的整個圓周方向延伸的環狀件，摩擦件4可軸向滑動地套接在導向件3上且相對于該導向件3在周向上鎖止。在 這種情況下，摩擦件4的內周面成為與導向件3的圓柱面相接觸的安裝面42，摩擦件4的外周面成為與轉子2的內周面21相接觸的工作面41。優選地，摩擦件4的橫截面可以呈直角三角形(如圖1所示)，或者呈以上下兩條邊為底邊的直角梯形(如圖2所示)。

作為替代的實施方式，如圖5所示，摩擦件4可以形成為摩擦滑塊，本發明的制動器可以包括沿導向件3的圓周方向間隔布置的多個摩擦滑塊，該多個摩擦滑塊在導向件3上同步運動。在這種實施方式中，每個摩擦件4可以具有楔形結構。具體地，摩擦件4的橫截面例如可以呈直角三角形(如圖6所示)，或者可以呈以前后兩條邊為底邊的直角梯形(如圖7所示)。

為了實現摩擦件4相對于導向件3軸向可滑動且周向鎖止，可以使導向件3和摩擦件4通過鍵連接。具體地，可以在導向件3和摩擦件4之間設置導向平鍵或滑鍵。然而，為了保證鍵連接結構能夠承受較大的扭矩，優選地，導向件3和摩擦件4之間可以通過花鍵連接。

在摩擦件4形成為環形件的情況下，優選地，如圖8所示，導向件3可以包括主體部31、徑向邊緣部32和軸向邊緣部33，其中，主體部31呈圓柱形，摩擦件4套接在主體部31上，徑向邊緣部32從主體部31的圓柱面上沿該主體部31的徑向延伸，軸向邊緣部33從徑向邊緣部32上沿主體部31的軸向延伸，主體部31、徑向邊緣部32和軸向邊緣部33限定出圍繞主體部31設置的環形凹槽34。摩擦件4的沿其軸向背離轉子2的一端配合在環形凹槽34中，從而使摩擦件4的端面43與環形凹槽34的底面和兩個側壁共同限定出環形腔室。

在這種情況下，作為一種實施方式，如圖9所示，可以向所述環形腔室中供應制動液，通過液壓的方式在摩擦件4的端面43上產生促動力F。作為另一種實施方式，如圖10和圖11所示，可以在所述環形腔室中設置凸輪9，該凸輪抵頂在摩擦件4的端面43上，通過凸輪9的轉動以向摩擦件4施 加促動力F。

為了增加制動器中部的可用空間，以方便布置輪邊驅動裝置(如輪邊電機)及主動懸架等，優選地，導向件3可以形成為中空圓柱體。

根據本發明的另一方面，還提供一種車輛，該車輛包括車輪輪轂、車橋和懸架8和如上所述的制動器，其中，該制動器的轉子2固定在車輪輪轂上或者與該車輪輪轂一體成型，該制動器的導向件3固定在懸架8或車橋上。

在圖1和圖2示出的實施方式中，中空的導向件3中布置有輪邊電機5，該輪邊電機的電機定子51和電機轉子52布置在導向件3的內部，輪邊電機5的輸出軸53穿過導向件3并通過兩個軸承6可轉動地支撐在導向件3的兩個端面上，輸出軸53的一端通過一個螺母7緊固在轉子2的中心，以驅動轉子2轉動，輸出軸53的另一端通過另一個螺母7緊固在軸承6上。

需要說明的是，雖然附圖僅示出了在導向件3中布置輪邊電機的情況，但是本發明并不局限于此，本領域技術人員可以根據需要在導向件3中布置如主動懸架等任意適當的裝置，這些變型方式均落入本發明的保護范圍。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。