輕型商用車用浮動單楔式制動器的制作方法

本發明涉及汽車制動器，尤其是涉及了一種直徑為320mm的輕型商用車用浮動單楔式氣鼓式制動器。

背景技術：

汽車制動器是車輛制動中最重要的部件之一。目前國內一般載重車及中大型貨車大多使用傳統的氣壓鼓式制動器，其特點結構簡單，成本相比盤式低廉而且性能可靠，其工作原理：由制動氣室提供動力，通過調整臂、s型凸輪軸傳遞到制動蹄鐵，使得帶摩擦片的制動蹄鐵總成向外張開并接觸制動鼓內壁從而對車輛實施制動。采用這種結構存在一定缺陷：一方面由于制動力傳遞路線非常長，傳動部件多，機械損失大，制動效率低，而且制動反應時間長；同時要求的空間位置自由度較大，給底盤布置帶來一些不便，也使得整個制動器的重量重，增加了整車的重量，從而增加了汽車的能耗。目前市場上部分中高端大型客車及特種車輛會使用盤式制動器，對于盤式制動器其制動性能較好，但結構復雜，技術難度大，制動效能低，目前國內尚未完全突破，而且制造成本高。國內輕型商用車一般采用液壓鼓式制動器和氣壓鼓式制動器兩種，對于輕型貨車一般采用傳統的液壓制動器，但隨著城市貨用對車輛細分要求，傳統液壓制動器已不能滿足制動力要求。因此，急需一種輕型商用車用氣鼓式制動器，以解決目前傳統液壓制動器制動力不足的缺陷，以促進城市貨用卡車的快速發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供了一種輕型商用車用浮動單楔式制動器，增大制動力，提高制動器的制動效率和可靠性，且結構緊湊，重量輕。

為了實現上述目的，本發明采用如下方案：

本發明包括前后兩個制動蹄鐵總成、制動底板和擋塵盤，擋塵盤有著防塵作用，兩個制動蹄鐵總成分別安裝在制動底板兩側，每個制動蹄鐵總成均包括制動蹄和摩擦片，制動蹄包括固定連接在一起的蹄筋和蹄片。

包括僅一個輪缸總成，提供動力的制動氣室、起著回位作用的回位彈簧，輪缸總成固定安裝在制動底板上部，制動氣室直接安裝在輪缸總成上，制動氣室輸入端連接外部氣源，制動氣室輸出端連接到輪缸總成；

兩個制動蹄鐵總成之間通過兩個回位彈簧連接，并且制動底板上設置有浮動式結構，浮動式結構和制動蹄鐵總成配合連接。

本發明通過制動氣室、浮動式結構和兩個回位彈簧等多方面的設置實現了浮動單楔式制動器。

所述的兩個回位彈簧分別上下平行布置連接在兩個制動蹄鐵總成之間，蹄筋的上部和下部分別開有一缺口，使得在蹄筋和蹄片連接處的上部和下部形成用于鉤接回位彈簧的鉤接孔。即，一個回位彈簧一端鉤接到一側制動蹄鐵總成上部的鉤接孔中，另一端鉤接到另一側制動蹄鐵總成上部的鉤接孔中；另一個回位彈簧一端鉤接到一側制動蹄鐵總成下部的鉤接孔中，另一端鉤接到另一側制動蹄鐵總成下部的鉤接孔中。

所述的回位彈簧上下并前后布置，有效平衡了回位彈簧作用在制動蹄鐵總成的力，防止制動蹄鐵總成扭轉。

所述的制動蹄為單筋沖壓焊接式結構，直接在蹄筋上沖壓形成缺口。

所述的浮動式結構包括制動底板下部固定有的止動塊、制動底板中部兩側對稱固定有的限位塊，每個限位塊在靠近制動蹄鐵總成的側面開設限位槽，止動塊在兩側面均開有止動槽，制動蹄的蹄筋中部插裝到限位槽中，制動蹄的蹄筋下部插裝到止動槽中。

所述輪缸總成包括推桿總成和楔形頂筒，制動氣室輸出氣壓推力到推桿總成上，再經推桿總成和楔形頂筒之間的相垂直楔形配合關系，將推力分為推向兩側的兩個制動蹄鐵總成方向的制動作用力，使得兩個制動蹄鐵總成向兩側分離，制動蹄鐵總成上的摩擦片接觸制動鼓進行制動。

所述的擋塵盤上開有觀察孔和調隙孔，通過調隙孔實現輪缸總成的手動調節。

本發明改進的制動蹄鐵與制動底板的裝配方式。傳統的制動底板和制動蹄鐵是蹄銷連接結構，將底板底部做成開檔，將蹄鐵上的蹄銷孔座裝入其中，在利用蹄銷將其連接，利用蹄銷鎖止裝置將其固定。

本發明改變了制動底板部分結構，制動器將減少了兩個蹄銷和蹄銷鎖止裝置，底板底部開檔結構由止動塊代替(即增設止動塊和限位塊)，同時取消蹄鐵上的蹄銷孔座，實現了制動器重量減輕，還改變了制動器的裝配方式。

與傳統制動器相比，本發明一方面通過制動底板上特有的止動塊和限位塊定位，加上所述回位彈簧，將制動蹄鐵總成與制動底板配合連接。另一方面利用輪缸總成中推桿和頂筒的配合，僅需制動氣室工作，即可使左、右制動蹄鐵總成同時張開工作，將氣室推力放大轉換成向左、右制動蹄鐵總成的作用力，使制動器響應速度更快，制動效率大大提高，增加制動可靠性。比傳統制動器減少了氣室支架、調整臂、凸輪軸等部件，降低了制造成本。

本發明將傳力杠桿機構與自調機構集成于輪缸總成中，使輪缸兼具傳力放大和自動調節功能，由于制動氣室作用在輪缸總成上，傳力機構的減少，降低了機械效率的損失，同時提高了反應速度，提高了整車制動的響應速度，制動效果更好。帶有自動調節功能的輪缸總成，自動調節摩擦片與鼓的間隙，來彌補摩擦片制動磨損產生的間隙，不需要人工調節間隙，使制動蹄鐵總成與制動鼓間隙保持在一個穩定范圍中，使得制動力矩穩定。制動性能和可靠性大大提高。

本發明的有益效果是：

本發明使用氣壓鼓式制動器，能夠提到制動力方面40％的性能，使得制動性能和可靠性大大提高，可以滿足更大載重輕卡的需求，以促進城市貨用卡車的快速發展。

本發明為浮動單楔式結構，比傳統凸輪軸式制動器少了氣室支架、調整臂、凸輪軸等部件，制動力的傳遞路線縮短，使得制動反應時間減短，能夠大大機械制動效率。由于制動效率大大提高，使得機械損失較小，可以使用更小規格的施力裝置，節能增效，避免了的能源浪費。

本發明能大大減輕單個制動器的重量，減輕重量后直接產生節油效果，從而降低汽車油耗，起到經濟節能的價值。

本發明為浮動式結構，浮動式結構使得對摩擦片的表面壓力分布比較均勻，使得摩擦片的磨損情況也比較均勻，避免了蹄銷連接結構存在的最大磨損點，在設計時可以減薄摩擦片的厚度，使得摩擦片使用率大大提高，摩擦片壽命延長，并且在制動噪音方面也有很大的改善。

由此，本發明結構簡單，提高了制動性能、可靠性和機械制動效率，大大提高了摩擦片使用率，加快了裝配效率，大大減輕了重量，降低了生產制造成本，同時方便了售后維護，拆裝方便。本發明制動器結構緊湊，不僅效能提高，重量輕，還做到了產品輕量化，且提升了響應速度，制動效果更好，其制動性能和可靠性也得到提升。

附圖說明

圖1為本發明輕型楔式浮動制動器結構示意圖。

圖2為本發明楔式輪缸傳動結構示意圖。

圖3為本發明單筋沖壓焊接式蹄鐵結構示意圖。

圖4為本發明制動蹄鐵與制動底板連接正視圖。

圖5為本發明制動蹄鐵與制動底板連接仰視圖。

圖6為本發明制動輪缸總成手動調節的示意圖。

圖7為傳統制動器蹄銷式結構示意圖。

圖8為兩種制動力矩與氣壓對比曲線圖。

圖中：10、制動氣室；20、輪缸總成，21、推桿總成，22、楔形頂筒；30、制動蹄鐵總成，31、制動蹄，311、蹄筋，312、蹄片，32，摩擦片；40、制動底板，41、止動塊，42、限位塊，43、限位槽，44、止動槽；50、回位彈簧；60、擋塵盤，61、觀察孔，62、調隙孔；70、螺絲刀。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明的楔式浮動制動器包括前后兩個制動蹄鐵總成30、制動底板40和擋塵盤60以及僅一個輪缸總成20、提供動力的制動氣室10、起著回位作用的回位彈簧50，擋塵盤60有著防塵作用，兩個制動蹄鐵總成30分別安裝在制動底板40兩側，每個制動蹄鐵總成30均包括制動蹄31和摩擦片32，如圖3所示，制動蹄31包括固定連接在一起的蹄筋311和蹄板312。輪缸總成20固定安裝在制動底板40上部，制動氣室10直接安裝在輪缸總成20上，制動氣室10輸入端連接外部氣源，制動氣室10輸出端連接到輪缸總成20。

兩個制動蹄鐵總成30之間通過兩個回位彈簧50連接，并且制動底板40上設置有浮動式結構，浮動式結構和制動蹄鐵總成30配合連接。

如圖1和圖2所示，兩個回位彈簧50分別上下平行布置連接在兩個制動蹄鐵總成30之間，蹄筋311的上部和下部分別開有一缺口，使得在蹄筋311和蹄板312連接處的上部和下部形成用于鉤接回位彈簧50的鉤接孔。即，一個回位彈簧50一端鉤接到一側制動蹄鐵總成30上部的鉤接孔中，另一端鉤接到另一側制動蹄鐵總成30上部的鉤接孔中；另一個回位彈簧50一端鉤接到一側制動蹄鐵總成30下部的鉤接孔中，另一端鉤接到另一側制動蹄鐵總成30下部的鉤接孔中。

如圖3所示，本發明的制動蹄31結構簡單，為單筋沖壓焊接式蹄鐵，直接在蹄筋311上沖壓形成缺口，由蹄片和蹄筋焊接而成，蹄片和蹄筋由鋼板沖壓形成，制造加工方便。傳統制動蹄為鑄造蹄，材料由qt450-10鑄造而成，設計有蹄銷孔座，并需要壓入襯套，防止磨損。在裝配回位彈簧50時，取消了傳統的回位彈簧銷結構，直接將回位彈簧50掛在沖壓形成的孔的蹄筋上，減少了裝配工序，節省時間，提高裝配效率。同時大大減輕了蹄鐵的重量，實現產品輕量化。

浮動式結構包括制動底板40下部固定有的止動塊41、制動底板40中部兩側對稱固定有的限位塊42，每個限位塊42在靠近制動蹄鐵總成30的側面開設限位槽43，止動塊41在兩側面均開有止動槽44，制動蹄31的蹄筋311中部插裝到限位槽43中，制動蹄31的蹄筋311下部插裝到止動槽44中。

制動蹄鐵總成30的蹄筋311通過制動底板40上特有的止動塊和限位塊定位安裝，通過限位槽43和止動槽44使得制動蹄鐵總成30被雙重定位安裝到制動底板40上，限制制動蹄鐵總成30扭轉，保證其平行度與垂直度，加上所述回位彈簧50上下布置，將制動蹄鐵總成30與制動底板40配合連接，防止制動蹄鐵總成30脫落。

如圖2所示，輪缸總成20包括推桿總成21和楔形頂筒22，制動氣室10輸出氣壓推力到推桿總成21上，再經推桿總成21和楔形頂筒22之間的相垂直楔形配合關系，將推力分為推向兩側的兩個制動蹄鐵總成30方向的制動作用力，使得兩個制動蹄鐵總成30向兩側分離，制動蹄鐵總成30上的摩擦片接觸制動鼓進行制動。

輪缸總成20將制動氣室10的推桿輸出力通過內部楔塊放大，然后作用到制動蹄鐵總成30。同時輪缸總成20內部兼備自動調節間隙功能，當制動蹄鐵總成30與制動鼓間隙達到一定值時，輪缸總成20內部結構通過調節，使制動蹄鐵總成30與制動鼓間隙保持在一個穩定范圍中，使得制動力矩穩定。

制動時，制動氣室10通過氣壓的作用，推動內部推桿向外傳遞位移與作用力至輪缸總成20，然后經輪缸總成20再傳遞至制動蹄鐵總成30，制動蹄鐵總成30受力后向外張開與制動鼓內壁貼合，通過兩者的摩擦作用實現汽車減速和停車。完成制動后，制動氣室10中的氣壓切斷，氣室推桿回位，回位彈簧50將制動蹄鐵總成30拉至初始位置，與制動鼓分離，避免拖磨現象。

由此，本發明用單楔式輪缸代替凸輪軸式制動器將少了氣室支架、調整臂、凸輪軸等部件。輪缸總成20內部傳動結構推桿總成21和楔形頂筒22直接配合，楔形頂筒22具有自調和放大力的效果：自動調節摩擦片與鼓的間隙，來彌補摩擦片制動磨損產生的間隙，不需要人工調節間隙，使制動蹄鐵總成與制動鼓間隙保持在一個穩定范圍中，使得制動力矩穩定。制動性能和可靠性大大提高。

如圖6所示，擋塵盤60上開有觀察孔61和調隙孔62，通過調隙孔62實現輪缸總成20的手動調節。調隙孔62位于擋塵盤60上端，設有兩個。剛好對應楔形頂筒22上的棘輪，在裝車或維修時，可用螺絲刀70穿過后伸到對應楔形頂筒22上的棘輪上，對楔形頂筒22進行伸縮量的調節，進而可調節摩擦片和輪轂的間隙。觀察孔61位于擋塵盤60中端，設有四個。用于觀察和測量摩擦片和輪轂的間隙，并可以觀察摩擦片的磨損情況，便于及時更換。

擋塵盤60均可拆卸地安裝在制動底板40上，可隨時拆卸下來進行清理灰塵和泥沙。擋塵盤60設計有觀察孔和調隙孔，可用螺絲刀70實現對輪缸總成20手動調節。在裝車和售后維護時，可方便調節摩擦片與鼓的間隙。

如圖4和圖5所示，本發明的制動蹄鐵總成30和制動底板40的連接，采用全浮式結構，不同于如圖7所示的傳統使用的蹄銷式結構，減少了兩個蹄銷和蹄銷鎖止裝置，底板底部開檔結構由止動塊代替，同時取消蹄鐵上的蹄銷孔座和兩個襯套。如圖7所示傳統制動器連接方式需要在制動底板上布置蹄銷孔位置，制動蹄鐵布置蹄銷孔，并用蹄銷將其兩個零件進行連接。本發明采用全浮式結構，在制動底板40上增加止動槽和限位槽，單筋結構的制動蹄鐵總成30尾部裝入槽中。當制動時，輪缸總成20使制動蹄鐵總成30張開，由于制動底板40下端的止動槽限制制動蹄鐵總成30上下移動，只能繞其支點轉動，制動底板40中部的限位槽限制制動蹄鐵總成30只能沿輪缸總成20推出方向運動，配合上下兩個回位彈簧50的彈簧力，防止制動蹄鐵總成30上下跳動，保證其垂直度，在制動時摩擦片完全與制動鼓內壁貼合，提高制動性能和可靠性。采用全浮式結構，同樣減少了裝配工序，方便裝配，節省時間，提高裝配效率。制動底板40結構更改，同時大大減輕了底板的重量，實現產品輕量化。全浮式結構在售后維護保養時，拆裝方便快捷。

本發明的氣壓鼓式制動器具體實施經實驗測試，情況如下：規格為320的液壓鼓式制動器，液壓按8mpa設計，制動力矩在4000n·m左右，本發明用氣壓鼓式制動器代替液壓鼓式制動器，制動器規格同樣為320，配合使用12#制動氣室和0.6mpa氣壓，制動力矩可達到6500n·m左右。在制動力方面提高了40％，可以滿足更大載重輕卡的需求，以促進城市貨用卡車的快速發展。

如圖8所示，經實驗室對不同制動器的性能試驗數據分析，制動器規格同為410，使用同一廠家的30寸氣室，根據對比制動器產生的力矩，楔式制動器機械制動效率可達到90％，如圖7所示的傳統的s型凸輪軸式制動器的機械制動效率只能達到70％。楔式制動器的效率明顯高于傳統凸輪軸式制動器。

實施例在保證能夠滿足制動性能的情況下，用沖壓焊接單筋式蹄鐵代替傳統的qt450-10材料的鑄造式蹄鐵，零件較常規同類產品輕30％左右，實現零件輕量化。如果按市場上規格大小為320的傳統氣壓凸輪鼓式制動器，單個重量約為30kg。而采用本發明單個制動器后重量約為20kg，按輕卡前后橋計算，每輛車至少需要4個制動器，每輛車可減輕重量40kg。

本發明的浮動式結構，對摩擦片的表面壓力分布比較均勻，使得摩擦片的磨損情況也比較均勻，使得設計時可以減薄摩擦片的厚度，經測試使得摩擦片使用率提高25％，摩擦片壽命延長。

由此可見，本發明與傳統制動器相比，采用輪缸總成代替凸輪軸結構，使得制動器制動速度更快，并提升制動效率，制動可靠性提升。采用全浮式結構，改變了制動蹄鐵與制動底板的連接方式，大大減輕了制動器重量，實現產品輕量化，并減少裝配工序，方便裝配，提高裝配效率。