盤式制動片底座以及保持系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于車輛的盤式制動器，并且特別地涉及一種在盤式制動器中安裝、移除和保持制動片的系統和方法，盤式制動器諸如用于商用車的氣動的盤式制動器。
【背景技術】
[0002]至少從20世紀70年代起氣動的盤式制動器經歷了在商用車輛上的發展和應用，并且由于在諸如冷卻、抗褪色性和使用可靠性領域的優勢開始替換鼓式制動器。德國專利申請DE 40 32 886 Al，并且特別地該文件的圖1，公開了這種空氣盤式制動器的實例。在該設計中，氣動隔膜室(氣動致動器)附接于盤式制動器卡鉗外殼的后表面，并且通過線性致動器棒將制動致動力施加到卡鉗內的制動致動器桿。制動器的致動器桿反過來將由致動棒施加的力傳送到一個或者多個軸并且倍增，該軸強制制動片抵靠制動盤或者轉子。術語“制動盤”、“轉子”和“制動轉子”在這里可以互換使用。
[0003]如DE 40 32 886 Al的圖1所示，致動器大部分安裝在制動器卡鉗上，因為商用車輛輪輞的尺寸僅僅提供用于過去在這種車輛上采用的鼓式制動器的足夠的間隙。因為車輪和其輪軸之間包覆的產生空間是被限制的，致動器必須位于鄰近車輪的空間中。基于相同理由，制動片必須被構造成符合被限制的可用的徑向空間，并且因此典型地已經利用橫向懸掛銷和/或利用配置在制動片的整個外徑的板簧類型金屬條被定位和保持在制動器卡鉗或者制動器卡鉗支架/底座中的一個上。制動片已經通過將制動片捕捉在卡鉗底座框架和制動器卡鉗的跨設在制動盤上的部分之間被保持。(如本領域的技術人員會意識到的，同樣的制動片支撐功能可以通過被設計成支撐制動片的制動器卡鉗支架/底座或者通過與卡鉗底座結構分離的制動片支架設置。為了方便描述，術語卡鉗支架、卡鉗底座和制動片支架可以在不將制動器標準支撐結構限制到任何具體的制動片和制動器卡鉗承載結構的情況下相互替換。)
[0004]常規的商用車輛空氣盤式制動器一般需要安裝輔助的制動片保持機構，和/或使用制動器卡鉗本身以在工作期間保持制動片。這兩種方法，并且特別地使用制動器卡鉗作為保持裝置，需要拆卸制動片保持機構和/或移除制動器卡鉗從而替換磨損的制動片和安裝新的制動片。因此，在先前的氣動盤式制動器設計中的制動片的替換已經是勞動密集型的，并且因此是成本高的程序。
[0005]現有技術制動片的進一步問題為在制動操作期間制動片旋轉和/或振動的趨勢。如圖6所示，當制動片101抵靠在方向DR上旋轉的制動盤(圖中未示)的摩擦表面被施加時，制動盤的旋轉引起制動片101和其相鄰的底座抵接表面(為了清晰圖中未示)之間的運動和反作用力。具體地，在制動片的引導邊緣102，制動片試圖響應于沿著制動片的表面的摩擦力(這里通過越過制動片101的表面的力的箭頭表示)在方向LU上向上移動。在制動片的尾隨邊緣103，制動片試圖在方向TD上向下移動。然而，因為制動片101通過相鄰的底座抵接表面被束縛，制動片的總體移動大致繞著平行于制動盤旋轉軸線的軸線旋轉。該運動可以在制動施加期間是單側的，或者可以清楚表明運動本身在其底座中是制動片的中度到重度的振蕩，顯著地增加抵接制動片和底座表面的磨損。
[0006]為了防止在其底座中制動片的不期望的旋轉和/或振動(例如，繞著制動施加方向旋轉)，制動片背板和相鄰底座支架角狀物需要相對高的徑向高度以在背板的轉角部接觸相鄰框架角狀物之前最小化制動片旋轉(被稱為“制動片跳動”或者“制動片外旋”的運動)的量，相鄰底座支架角狀物在圓周方向上支撐制動片。這個相對高的結構反過來將要求制動器卡鉗使其對應的底座角狀物的徑向外側的相對的內表面足夠削減以容納制動片和/或底座角狀物的外轉角部，制動器卡鉗安裝在制動片和底座支架的上方。這個變薄帶來的問題是:因為制動器卡鉗的最大外直徑通常是通過非常緊密的間隙束縛到相鄰輪輞的內側，跨設在卡鉗的作用側和反作用側之間的制動盤上的制動器卡鉗臂可能最終在這個區域中比期望的更薄從而容納高的支架底座角狀物和緊密適配的輪輞。這能夠導致在薄區域上非常高的張力和彎曲應力，并且不期望地減少疲勞壽命和使用壽命。
【發明內容】
[0007]本發明通過提供一種制動片底座和保持裝置與安裝和移除方法而解決這些及其他問題，該安裝和移除方法更容易安裝和移除在原位的制動片而不需要制動器卡鉗移除或者其他顯著的制動器拆卸工作。該解決方案顯著于高空間限制的商用車輛空氣盤式制動器應用，其中制動片在不需要顯著的制動器拆卸工作卡鉗的情況下工作，這在先前不被相信具有商業可行性。
[0008]在本發明的一個實施例中，制動器卡鉗底座制動片支撐角狀物設置有在角狀物的面向與制動盤相反側的窄的豎直凹槽或者狹縫。凹槽布置成允許制動片在徑向向內方向上沿著凹槽向下滑動，直到制動片到達安裝位置，該制動片具有在其橫向側的對應厚度的部件。角狀物進一步在其基部或者基部附近具有平行于制動盤旋轉軸線延伸的橫向凹槽，該橫向凹槽布置成接收制動片的側部件，從而當制動片被制動器卡鉗的致動器向前推時制動片可以朝向制動盤前進。在使用期間，制動片通過以下的結合被確實地保持在制動器中:
(i)在底座角狀物中的橫向凹槽，該橫向凹槽防止制動片從卡鉗中升高和制動片的過分旋轉(即，當旋轉的制動盤試圖在制動片的另一端向下推的同時提高制動片的一端時，在卡鉗中的制動片的扭絞或者“翻轉”);(?)制動盤，該制動盤防止制動片前進得太遠以至于從底座角狀物橫向凹槽中脫出；和(iii)通過制動施加裝置，該制動施加裝置防止制動片退回得太遠以至于到達底座角狀物豎直凹槽并且滑出卡鉗的頂部。
[0009]這個布置也便于簡易和迅速的制動片改變，因為在輪子移除以完全地撤回制動施加裝置之后移除制動片所需的只是，軸向地滑動制動片背板以到達底座角狀物豎直凹槽，然后簡單地使制動片從在仍然處于安裝狀態的制動器卡鉗的頂部中的開口中抬起。新的制動片然后可以插入到豎直凹槽中直到背板的橫向部件與橫向凹槽對齊，接下來使制動施加裝置在制動片后面前進足夠距離以防止其退出橫向凹槽。
[0010]本發明也提供顯著地降低底座角狀物的高度的能力，因此允許在高應力區域中的制動器卡鉗厚度被制得更厚以增加強度和卡鉗使用壽命。相對緊湊的凹槽和在制動片背板上相應的接合部件的幾何形狀確保在支架內制動片旋轉的量相對于現有技術布置被顯著地被限制。因此，因為不再有必要設置相對高的底座角狀物以限制制動片的旋轉(由于現在凹槽限制制動片旋轉)，可以使角狀物更矮。對于角狀物高度的減少，在角狀物的整個區域中在角狀物和制動器卡鉗的內表面之間新建立的額外的間隙允許卡鉗在這些高負載區域中被制得更厚。卡鉗材料在這些區域中的增加提供了附加負載負荷截面面積，和局部應力水平的響應減少和卡鉗疲勞壽命的增加。
[0011]優選地制動片、底座和/或制動器卡鉗可以設置有振動阻尼部件，諸如在背板橫向延伸部上的彈簧負載支架或者在背板的上表