盤式制動器組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及盤式制動器組件。盤式制動器具有一個或多個具有環形摩擦表面、可軸向移動的轉子盤，所述轉子盤沿軸向設置于形成在殼體中的環形壓力腔中的環形活塞與附接至活塞的環形反作用板之間。摩擦片設置于反作用板上并且還設置于轉子盤之間的可軸向移動的環形反作用盤上。定位板設置于活塞和轉子盤之間并且其上具有可軸向移動的托架，每個托架具有用于接觸相鄰的轉子盤的摩擦片。每個托架上的各個彈簧將托架片、轉子盤和摩擦片軸向地偏壓在一起從而提供所需的初始制動轉矩。在對活塞腔施加流體壓力后，殼體使定位板移動以移動托架，從而釋放制動轉矩。
【專利說明】盤式制動器組件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及具有一個或多個旋轉盤的盤式制動器組件，所述旋轉盤上具有環形摩擦表面，抵靠摩擦表面的是用于向旋轉盤施加制動力的受力的靜止的摩擦片/墊片。特別地，本實用新型涉及具有制動摩擦片的類型的盤式制動器，所述制動摩擦片由用于提供所需制動力的彈簧促動以接觸轉子盤上的環形摩擦表面來斷開或啟動所述盤上的轉矩。這種類型的盤式制動器利用響應于在環形壓力腔室中施加的流體壓力的環形活塞以沿軸向移動該活塞從而使活塞片從環形盤釋放并因此釋放盤上的制動力。
【背景技術】
[0002]上述類型的盤式制動器用于重型機器應用，例如油井鉆具和地面開采設備；以及，在特定應用中，可以用作緊急止動制動器。這種類型的制動器的一個示例采用具有50英寸(127cm)的直徑和5，578，OOOin-1bs (630, 282牛米)的斷開或起動轉矩的轉子盤。
[0003]參見圖6和7，摩擦片已經安裝在壓力板I上，壓力板I由間隔件4和螺栓5固定至形成環形壓力腔室3的殼體2。設置于腔室3中的環形活塞6具有可滑動地定位于間隔件4上的孔口。壓力板I具有可滑動地被接納在間隔件7上的孔口 ；以及，活塞6經由越過間隔件7的螺紋柱19的外圍陣列和鎖定螺母19a緊固至環形靜止安裝板8上，使得腔的流體加壓導致殼體和壓力板I軸向移動。轉子盤9、10被接納在驅動輪轂11上并在其上花鍵連接以允許所述盤在花鍵10上關于輪轂11軸向移動，同時維持與輪轂的轉動驅動接合。多個制動壓力彈簧12圍繞活塞6以外圍陣列設置，每個彈簧的一端抵接活塞6，每個彈簧的對向端抵接壓力板I。在操作中，腔室3中沒有流體壓力時，彈簧12在圖6和7中的向左方向上推動壓力板I和殼體2，從而將設置在轉子盤9周圍的摩擦片14壓靠在轉子的環形摩擦表面上，并使轉子盤9移動以與安裝在軸向可動的環形反作用板16上的摩擦片15接觸，反作用板16在間隔件7上可滑動地軸向移動，但被螺栓19和間隔件7限制而不能轉動。反作用板16具有設置在其周圍的摩擦片17，摩擦片17被迫壓在第二轉子盤10上的環形摩擦表面上，第二轉子盤10抵靠設置于壓力板I上的摩擦片18軸向移動，因此將全部摩擦片壓靠在轉子上的全部摩擦表面上并產生所需的止動轉矩。
[0004]在操作中，當流體壓力施加于腔室3時，殼體2移動并使壓力板I在向右方向上移動，使彈簧12壓靠在壓力板I上，因此釋放摩擦片14、15、17、18，可動板16，轉子盤9、10，和壓力板I上的壓力，從而釋放轉子盤9、10上的制動動作。
[0005]上述現有技術的制動器在服務中具有壓力板I的徑向向內區域在彈簧12的促動下發生懸臂式軸向彎曲的問題，使得壓力板I的徑向向內部分沿圖6和7中的向左方向軸向彎曲，導致制動力在轉子盤的徑向向內區域上局部化；并且，因此，通過制動接合提供了小于所需水平的初始止動轉矩。因此，期望提供一種消除盤式制動器的反作用部件的彎曲影響并由此對于通過彈簧作用在摩擦片上的力的給定設計水平實現期望的初始止動轉矩的方法或手段。實用新型內容
[0006]本實用新型提供了一種具有一個或多個轉子盤的盤式制動器組件，所述轉子盤在其軸向的相對側上具有環形摩擦表面，該盤通過用花鍵連接至轉動軸而能沿軸向移動。環形殼體具有環形活塞腔，環形活塞設置于該腔中，以形成流體壓力腔室。活塞螺栓連接至靜止不動的環形安裝板并與其用間隔件軸向隔開。定位板軸向設置于活塞和相鄰的轉子盤之間，并且其中設置有多個沿周向和徑向隔開的孔口。每個定位板孔口中都設置有用于相對于孔口的有限軸向運動的可動托架/支架(poppet)，每個托架具有設置于其上、鄰接轉子盤的摩擦表面。托架中的每一者都通過設置于托架和活塞之間的彈簧被沿軸向偏壓，以使其上的摩擦表面抵靠相鄰的轉子盤；并且，在彈簧力的作用下，托架上的摩擦表面的力使轉子軸向移動以抵靠摩擦片，并且摩擦片抵靠轉子和轉子盤與安裝板(通過螺栓連接至活塞)之間的可動反作用板，以產生制動動作。托架被保持在相鄰轉子盤周圍的期望位置，但除此之外在彈簧促動下可在軸向方向自由移動一有限的量。在向流體壓力腔室引入流體壓力后，殼體和定位板沿軸向移動離開安裝板；并且，在殼體和定位板進一步運動后，托架和其上的摩擦表面與相鄰的轉子脫開接觸，因此，制動力被釋放。
[0007]因此，本實用新型的制動器組件通過如下方式提供所需的起動制動力，S卩，彈簧分別將托架推靠在轉子盤上，并由此在轉子盤的摩擦表面上提供均勻的制動力，而與定位板的彎曲無關，由此實現期望的初始止動轉矩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的盤式制動器組件的透視圖；
[0009]圖2是沿圖1的剖面指示線2-2剖開的剖視圖；
[0010]圖3是沿圖2的剖面指示線3-3剖開的剖視圖，示出了平面圖中的定位板；
[0011]圖4是圖2的一部分的放大視圖，示出了托架上的與相鄰轉子接合的制動片；
[0012]圖5是與圖4相似的視圖，示出了托架上的與相鄰轉子脫開的制動片；
[0013]圖6是與圖2相似的剖視圖的一部分，示出了現有技術的盤式制動器組件；
[0014]圖7是與圖2相似的視圖，從圖6的剖視圖中為現有技術盤式制動器組件轉動剖開的剖視圖；
[0015]圖8a和8b分別是本實用新型的托架的另一構型的俯視圖和正視圖；
[0016]圖9a和9b分別是本實用新型的托架的另一構型的俯視圖和正視圖；
[0017]圖1Oa和1b分別是本實用新型的托架的另一構型的俯視圖和正視圖；以及
[0018]圖1la和Ilb分別是本實用新型的托架的又一構型的俯視圖和正視圖。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1-5，根據本實用新型的盤式制動器組件總的指示為20，并包括具有大致環形構造的殼體22，殼體22的內圓周24尺寸設置為允許所需直徑的轉動軸以具有所需間隙的方式穿過。殼體22包括與設置于其中的環形活塞31配合來限定環形流體壓力腔室30的環形腔26。腔室30具有穿過殼體22形成的多個流體壓力入口 28。活塞31通過適合的密封圈32圍繞腔26的徑向外圍密封在環形腔26中；并且，腔26的徑向內圓周通過內密封圈34繞活塞22密封。
[0020]環形活塞31具有多個沿周向隔開的徑向向外延伸的沿外周間隔布置的凸耳36，每個凸耳都具有軸向貫穿其中形成的孔口 38。
[0021]用作反作用板40的環形靜止安裝板設置成與活塞31軸向隔開的布置，并通過管狀間隔件42與活塞31隔開，并通過穿過間隔件42、一端連接至板40的螺紋柱44緊固至活塞，活塞在螺紋柱上通過螺紋鎖定螺母46緊固。安裝板40具有設置成鄰近外圓周的多個沿周向隔開的安裝孔41，該孔使得安裝板能螺栓連接至未示出的靜止支承結構。
[0022]軸向浮動環形反作用板48設置于環形安裝板40和活塞31之間；并且，板48具有形成于其中的以周向間隔布置以與螺紋柱44的位置重合的孔口 50，以便可以沿螺紋柱44自由地軸向移動。板48借助于穿過孔口 50的螺紋柱44被緊固而不能轉動。
[0023]軸向浮動反作用板48設置于一對轉子盤52、54之間，轉子盤中的每一個都在其軸向的對向側上分別具有環形摩擦表面56、58、60、62。轉子52、54中的每一個都分別具有輪轂64、66，其內部形成花鍵以用于與動力傳動軸68的驅動連接；并且，盤52、54可以在花鍵軸68上自由地軸向移動。
[0024]環形安裝板40具有環形摩擦片，或可替代地具有在其上以環形陣列布置的多個弓形片部段，如通過附圖標記70標識的，其設置用于接觸轉子52上的環形摩擦表面56 ;并且，片70通過適合的緊固件如螺釘72緊固至安裝板40。軸向浮動反作用板48在其一個軸向面上緊固有一環形摩擦片或分段的片73，以接觸轉子盤52的摩擦表面58。設置在軸向浮動反作用板48的對向側上的是另一環形摩擦片或分段的片76，其通過適合的緊固件如螺釘78緊固在板48上。這樣，片76設置成與摩擦表面60和轉子盤54摩擦接觸。
[0025]定位板80軸向設置于轉子盤54和活塞31之間并通過多個周向隔開的間隔件82緊固于其中。板80由穿過設置于殼體22中的孔口 86的螺栓84緊固；并且，螺栓穿過間隔件82中的每一個并螺紋接合于定位板80中。定位板80具有多個周向隔開的孔口 88，孔口 88沿周向間隔布置并定位成與間隔件42中的每一個重合，間隔件42在孔口 88內可自由地軸向移動。
[0026]參見圖2-5，定位板80具有以附圖標記90標識的附加的孔口陣列，其設置成從孔口 88沿徑向向內并沿周向間隔布置。孔口 90中的每一個在其中設置有托架92，托架在孔口 88中軸向延伸穿過板80，并且每個托架在板80的對向側上、在托架端部上分別設置有保持凸緣94、96。凸緣94設置成鄰接轉子盤54并在其軸向表面上附接有摩擦表面，該摩擦表面在圖4和5所示的構型中處于分開的片98的形式，片98定位成用于與轉子盤54的環形軸向表面62摩擦接觸。
[0027]參見圖5,定位板示出為向右移動一足夠的量以引起托架92上的凸緣96抵接板80的向右的表面，因此限制托架在制動片98中的進一步移動。殼體22和定位板80的進一步向右移動導致托架使其摩擦表面從盤表面62移開至圖5所示位置并釋放轉子盤上的全部制動轉矩。
[0028]參見圖8a和8b，托架的另一構型總的指示為192并具有體部197，該體部具有沿徑向向外延伸的凸緣196，指示為198的該凸緣的下表面適于抵接定位板80的表面。托架192具有沉孔199形式的中心腔，其適于在其中接納制動預載彈簧100中的一者的一個端部。托架192具有其體部197的端表面100，該端表面形成為與托架的體部集成為一體的摩擦表面。在本實施例中,托架由金屬和陶瓷、金屬陶瓷或有機摩擦材料的混合物整體地形成為一體。
[0029]參見圖9a和％，本實用新型的托架的另一構型總的指示為292并具有凸緣296，凸緣具有矩形的構型，與托架292的體部297 —樣。標識為298的凸緣296的下表面適于接觸定位板80的表面。托架體部297的下端表面299構造成摩擦表面299并與托架體部297和凸緣296整體地形成為一件。托架292具有沉孔200形式的中心腔，在該腔中接納托架制動預載彈簧100中的一者的端部。在本實施例中，托架292由提供摩擦表面299的期望特性的金屬陶瓷材料形成。
[0030]參見圖1Oa和10b，本實用新型的托架的另一構型總的指示為392并具有向外延伸的凸緣396，該凸緣具有梯形構造，與托架392的體部397 —樣。凸緣396具有適于接觸定位板80的表面的下表面398。托架體部397具有標識為399的下端表面，其形成為與托架體部397整體地形成為一件的摩擦表面。托架392具有設置其中的腔或沉孔400，用于在其中接納制動預載彈簧100中的一者的一個端部。在本實施例中，托架392由提供摩擦表面399的適當特性的金屬陶瓷材料整體地形成為一件。
[0031]參見圖1la和11b，本實用新型的托架的另一構型總的指示為492并具有向外延伸的凸緣496，該凸緣具有梯形構造，與體部497 —樣。凸緣496具有構造成用于接觸定位板80的表面以限制托架的運動的下表面498。托架492的標識為499的下端表面構造成摩擦表面；并且，表面499與托架497的體部和凸緣496整體地形成為一個構件。托架492具有設置于其中的標識為500的多個沉孔或腔，每個沉孔或腔用于接納單獨的各個空載彈簧100，促動托架摩擦表面499以接觸轉子盤54的表面62。在本實施例中，托架492由金屬陶瓷材料整體地形成為一個構件。
[0032]在操作中，制動彈簧100沿圖4中的軸向向左促動托架92直到制動片98接觸轉子盤54的表面62。轉子盤54進而在軸68上沿軸向移動，導致轉子54上的環形摩擦表面60接觸軸向浮動反作用板48上的摩擦片76。這樣，反作用板48被向左促動以導致其上的制動摩擦片73接觸轉子52上的環形摩擦表面58，這進而導致轉子52沿軸向移動，導致其上的摩擦表面接觸安裝板40上的制動墊70，由此在轉子盤上提供制動鎖定轉矩以防止轉子盤轉動。
[0033]因此，本實用新型的盤式制動器在定位板中提供多個單獨的彈簧偏壓托架，每個托架都在其上具有制動摩擦表面或片從而在預載彈簧的促動下在托架上提供均勻的制動壓力，以在轉子盤上提供均勻的制動轉矩摩擦并因此實現所需的初始止動轉矩，而不發生壓力板或定位板的不想要的軸向彎曲。
[0034]顯然，其他人在閱讀和理解了前面的詳細描述后可以進行修改和變型。本文所述示例性的構型應理解為包括全部這些修改和變型，視為被包括在所附權利要求或其等同方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種盤式制動器組件，包括: 限定環形流體壓力腔的殼體，所述流體壓力腔包括適于連接至加壓流體源的入口 ； 具有密封地設置于流體壓力腔中的部分的環形活塞； 固定至殼體并具有多個托架的環形定位板，所述托架中的每一者在托架上具有設置在托架周圍并且能相對于所述板在軸向方向上單獨移動的摩擦表面； 設置在活塞周圍的多個彈簧，所述彈簧可操作以在軸向遠離活塞的方向上偏壓托架； 具有環形摩擦表面的至少一個轉子，所述轉子設置于輸入軸上以便與輸入軸一起轉動和能在輸入軸上沿軸向移動；以及 連接至活塞的、具有環形摩擦表面的環形安裝板，其中，在對所述壓力腔流體加壓后，殼體和定位板沿軸向遠離轉子、摩擦片和安裝板移動，在對所述壓力腔減壓后，所述彈簧可操作以使摩擦片移動至與所述至少一個轉子的環形摩擦表面接觸，從而產生制動動作。
2.根據權利要求1所述的組件，其中，所述托架中的每一者附接至通過孔口被接納在定位板中的構件。
3.根據權利要求1所述的組件，還包括多個轉子，鄰近的轉子由能相對于轉子沿軸向移動的環形反作用板隔開，所述反作用板具有鄰近每個轉子的環形摩擦表面設置于其上的摩擦材料。
4.根據權利要求1所述的組件，其中，所述托架被單獨地在軸向方向上朝向轉子的環形摩擦表面彈簧偏壓。
5.根據權利要求1所述的組件，其中，所述至少一個轉子用花鍵連接至輸入軸。
6.根據權利要求1所述的組件，其中，所述托架中的每一者都具有在接觸鄰近的轉子盤的方向上偏壓托架的多個彈簧。
7.根據權利要求1所述的組件，其中，所述托架中的每一者都具有腔，在所述腔中接納彈簧的一端。
【文檔編號】F16D121/04GK204213216SQ201420312394
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】T·汶芃瑪尼, E·L·魯爾林 申請人:伊頓公司