專利名稱：汽車鼓式制動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車的制動器，尤其涉及汽車鼓式制動器。
背景技術(shù)：
汽車鼓式制動器是制動系中產(chǎn)生制動力的部件。目前，一般汽車上所使用的制動器的制動力矩都是來源于固定元件和旋轉(zhuǎn)元件工作表面之間的摩擦，即摩擦式制動器。用液壓缸張開的制動器分為鼓式制動器和盤式制動器兩大類。
鼓式制動器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是制動鼓，其工作表面是內(nèi)圓柱面；固定元件是制動蹄。制動蹄的張開是由液壓機構(gòu)控制的制動輪缸驅(qū)動的。用制動輪缸張開的鼓式制動器，按其結(jié)構(gòu)與工作特點不同，又可分為領(lǐng)從蹄式制動器、雙領(lǐng)蹄式與雙從蹄式制動器、雙向雙領(lǐng)蹄式制動器和自增力式制動器。
圖1是領(lǐng)從蹄式制動器，其中包括制動鼓100，兩個左右對稱的制動蹄200以及雙活塞式制動輪缸300，其中制動蹄的外表面上鉚接有摩擦片，制動蹄一端分別用支撐銷400支撐。制動時，兩制動蹄在同一個雙活塞式制動輪缸的液壓作用下，繞各自的支撐銷向外旋轉(zhuǎn)張開，壓靠到旋轉(zhuǎn)的制動鼓上，制動蹄與制動鼓之間產(chǎn)生摩擦力矩(即制動力矩)，其方向與車輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，對車輪產(chǎn)生制動作用。解除制動時，液壓輪缸中的液壓撤除，兩制動蹄在回位彈簧的作用下回位。
當(dāng)汽車前進行駛時，制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向如圖1中的箭頭所示。制動時，兩制動蹄繞各自的支撐銷向外旋轉(zhuǎn)張開。第一制動蹄的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相同，稱為領(lǐng)蹄；第二制動蹄的旋轉(zhuǎn)方向與制動鼓的旋轉(zhuǎn)方向相反，稱為從蹄。當(dāng)汽車倒駛制動時，第一制動蹄變成從蹄，第二制動蹄變稱領(lǐng)蹄。這種在汽車前進制動和倒駛制動時，都有一個領(lǐng)蹄和一個從蹄的制動器即稱為領(lǐng)從蹄式制動器。
圖2是雙領(lǐng)蹄式制動器，該制動器與圖1中的領(lǐng)從蹄式制動器基本相同，不同之處只是采用了上下布置的兩個單活塞式制動輪缸分別驅(qū)動兩個制動蹄向外旋轉(zhuǎn)張開。在汽車前進時，兩個制動蹄均為領(lǐng)蹄，故稱為雙領(lǐng)蹄式制動器。這種制動器前進制動時效能高，但在倒車時兩制動蹄都變成從蹄，制動效能下降很多。
圖3是雙從蹄式制動器，該制動器與圖2中的制動器相比，只要將圖2中的雙領(lǐng)蹄式制動器翻轉(zhuǎn)180度就變成了圖3中的雙從蹄式制動器。顯然，雙從蹄式制動器的前進制動效能低于雙領(lǐng)蹄式和領(lǐng)從蹄式制動器。但其制動效能對摩擦系數(shù)變化的敏感度鉸小，即具有良好的制動效能穩(wěn)定性。
圖4是雙向雙領(lǐng)蹄式制動器，該制動器與圖1中的領(lǐng)從蹄式制動器相比，其差別就是在制動輪缸的對面又加了一個制動輪缸，兩制動蹄的兩端都為浮式支撐。在前進制動時，兩輪缸活塞都在液壓作用下向外移動，將制動蹄壓靠在旋轉(zhuǎn)的制動鼓上。之后，在制動鼓摩擦力的作用下，兩制動蹄繞車輪中心點沿車輪旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個角度，將兩輪缸活塞外端的支座推回，直到頂靠在輪缸端面上為止，此時的支座便成為制動蹄的支撐點，制動器為雙領(lǐng)蹄式制動器。倒車制動時，制動鼓對制動蹄的作用相反方向的摩擦力矩，此時可調(diào)支座便成為制動蹄的支撐點，兩個制動蹄仍為領(lǐng)蹄。這種在前進制動和倒車制動時，兩制動蹄都為領(lǐng)蹄的制動器稱為雙向雙領(lǐng)蹄式制動器。
圖5是單向自增力式制動器，其中使用一個單活塞驅(qū)動輪缸驅(qū)動第一制動蹄，該制動蹄的另一端通過可調(diào)頂桿連接第二制動蹄。當(dāng)行車制動時，第一制動蹄在驅(qū)動輪缸的作用下向外張開，壓靠在制動鼓上，同時通過可調(diào)頂桿的作用，第一制動蹄對第二制動蹄發(fā)生作用，使第二制動蹄也向外張開而壓靠在制動鼓上，產(chǎn)生自動增力作用。
圖6是雙向自增力式制動器，其中使用了雙活塞式驅(qū)動輪缸，工作原理類似于圖5中的單向自增力式制動器。
在上文中對汽車鼓式制動器的大體情況作了說明。各種現(xiàn)有制動器的具體結(jié)構(gòu)型式可以參照各種汽車結(jié)構(gòu)方面的書籍，例如由關(guān)文達主編的《汽車構(gòu)造》，清華大學(xué)出版社2004年9月第1版。
在上述的各種制動器中，鼓式制動器以其結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、散熱良好、易用作駐車制動器等優(yōu)良特性在各類汽車中得到廣泛應(yīng)用。在鼓式制動器中，雙向雙領(lǐng)蹄式制動器的制動效能最高，在汽車前進和倒車制動時兩制動蹄均為領(lǐng)蹄，兩制動蹄摩擦片的磨損均勻，因此應(yīng)用最為廣泛。但是，隨著汽車行駛速度的普遍提高，對汽車鼓式制動器制動性能的要求也越來越高。在實際應(yīng)用中，各種制動器的制動性能并不是很理想，制動時間、制動距離過長等主要問題依然存在。
實用新型內(nèi)容因此，本實用新型的目的是提供一種能顯著改進制動性能的汽車鼓式制動器。
本實用新型提供的汽車鼓式制動器包括制動鼓，制動蹄以及制動輪缸，其特征在于，該制動器還包括定軸輪系，該定軸輪系包括大齒圈、行星輪和太陽輪，其中大齒圈固定到制動鼓上，太陽輪與制動蹄以及制動輪缸固定在一起，行星輪位于大齒圈與太陽輪之間，并且行星輪的軸通過行星架固定。
采用本實用新型的汽車鼓式制動器，利用增加的定軸輪系，在汽車制動時能夠使制動蹄相對于制動鼓反向旋轉(zhuǎn)，從而大大提高其制動性能，在制動時間和制動距離等方面均大大優(yōu)于現(xiàn)有的各種制動器。


圖1至圖6是現(xiàn)有技術(shù)中制動器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a和圖7b是本實用新型一種實施方式的制動器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖7a是圖7b中的A-A剖視圖，圖7b是圖7a中的B-B剖視圖；圖8是本實用新型中定軸輪系的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9a和圖9b是本實用新型第二種實施方式的制動器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖9a是圖9b中的A-A剖視圖，圖9b是圖9a中的B-B剖視圖。
附圖標(biāo)記說明1-車橋 10-推力盤 19-大齒圈2-制動油管 11-制動蹄 20-行星輪3-車軸 12-定位殼 21-太陽輪4-行星架 13-輪轂 22-同步鎖環(huán)5-行星齒輪軸 14-制動輪缸 23-接合套6-環(huán)形油缸體 15-活塞 24-滑塊7-環(huán)形活塞 16-制動主活塞 25-定位鋼球8-制動鼓 17-推桿 26-彈簧9-滾珠 18-環(huán)形油腔具體實施方式
如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有的各種鼓式制動器的制動原理都是通過旋轉(zhuǎn)元件與固定元件之間的摩擦來實現(xiàn)制動?；谀芰康挠^點，汽車的制動過程是將汽車機械能的一部分通過摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏纳⒌倪^程。汽車制動時，制動蹄上的摩擦片與制動鼓相互摩擦產(chǎn)生熱能，此熱能在數(shù)值上等于消耗掉的汽車機械能。如果制動器在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)換掉(消耗掉)的汽車機械能越多，那么汽車制動時所用的時間就會越短，制動距離跟著縮短，根本原因在于此時的汽車制動減速度的絕對值在增加。換言之，在制動力、制動蹄的摩擦片摩擦系數(shù)、制動器主要尺寸均和一般的制動器相同的情況下，如果通過改變結(jié)構(gòu)，使得改進型制動器制動時在單位時間內(nèi)消耗掉的汽車機械能增加，那么就能夠縮短制動時間和制動距離。
因此，基于這種考慮，下面以雙向雙領(lǐng)蹄式制動器為例對本實用新型的汽車鼓式制動器的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。
圖7a和圖7b是本實用新型第一實施方式的汽車鼓式制動器的示意性結(jié)構(gòu)圖，圖8是圖7a和圖7b中使用的定軸輪系的示意性結(jié)構(gòu)圖。
如圖7a和圖7b所示，本實用新型提供的汽車鼓式制動器包括制動鼓8，制動蹄11以及制動輪缸14，此外，該制動器還包括定軸輪系，該定軸輪系包括大齒圈19、行星輪20和太陽輪21，其中大齒圈19固定到制動鼓8上，太陽輪21與制動蹄定位殼12固定在一起，行星輪20位于大齒圈19與太陽輪21之間，并且行星輪20的行星齒輪軸5通過行星架4固定，如固定在車橋1上。
該實施方式中的汽車鼓式制動器與傳統(tǒng)汽車鼓式制動器相比，主要區(qū)別在于增加了一個定軸輪系，通過該定軸輪系，汽車鼓式制動器在制動時能夠使得制動蹄11相對于制動鼓8反轉(zhuǎn)，從而在相同的時間內(nèi)能通過摩擦消耗掉更多的機械能，從而明顯縮短制動器的制動時間和制動距離。下面參照圖7a、圖7b和圖8對這種定軸輪系以及具有這種定軸輪系的汽車鼓式制動器進行詳細說明。
定軸輪系包括大齒圈19、行星輪20和太陽輪21，其中大齒圈19的內(nèi)齒與行星輪20的齒嚙合，行星輪20的齒與中心的太陽輪21的齒嚙合，并且行星輪20相對固定不動。因此，從圖8中可以看出，通過行星輪20的作用，大齒圈19的旋轉(zhuǎn)方向總是與太陽輪21的旋轉(zhuǎn)方向相反，這是本實用新型的最關(guān)鍵特征。
大齒圈19固定在制動鼓8上，與制動鼓8同步，在圖7a和圖7b中所示的是通過螺栓固定在制動鼓8上，但是很明顯，在現(xiàn)有技術(shù)中有各種各樣的固定手段，例如焊接、鉚接等，因此本實用新型對具體的固定方式不作限制。在下面的說明中以及權(quán)利要求書中，出現(xiàn)的術(shù)語“固定”在沒有特殊說明的情況下應(yīng)當(dāng)作同樣解釋。
太陽輪21固定在制動蹄定位殼12上，該制動蹄定位殼12與制動輪缸14固定在一起。行星輪20嚙合在大齒圈19與太陽輪21之間，并且行星輪20的行星齒輪軸5通過行星架4固定在車橋1上。由于車橋1相對于汽車固定不動，所以行星輪20也相對于汽車固定不動，即只能自轉(zhuǎn)而不能繞著太陽輪21公轉(zhuǎn)。
因此，通過上述的結(jié)構(gòu)，在汽車正常行駛時，大齒圈19與制動鼓8以及車輪輪轂13一起轉(zhuǎn)動。行星齒輪20通過行星齒輪軸5和行星架4固定在車橋1上，從而位置相對于汽車而言保持不變(即只能自轉(zhuǎn)而不能公轉(zhuǎn))。太陽輪21位于定軸輪系的中心，與制動蹄定位殼12固定在一起，通過行星輪20的自轉(zhuǎn)而發(fā)生轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)動方向與大齒圈19的轉(zhuǎn)動方向(也是制動鼓8以及車輪輪轂13的轉(zhuǎn)動方向)相反，從而帶動制動蹄定位殼12、制動蹄11以及制動輪缸14一起反相旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要制動時，通過液壓輪缸14的作用，制動蹄11向外張開而壓靠在制動鼓8的內(nèi)圓柱表面上，由于此時制動蹄11按照與制動鼓8旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，所以能在更短的時間內(nèi)通過摩擦消耗掉更多的機械能，從而使汽車的制動時間以及制動距離顯著縮短，這在發(fā)生緊急情況而需要急剎車時是特別有用的。
在該實施方式中，由于大齒圈19直接與制動鼓8固定在一起，所以在汽車正常行駛中，大齒圈19將會一直與制動鼓8作同步轉(zhuǎn)動，從而行星輪20、太陽輪21以及制動蹄11、制動輪缸14等都將一起轉(zhuǎn)動，因此會造成不必要的能量損失。為了克服這種不足，本實用新型提出了另一種實施方式，即使用接合套和同步器將大齒圈19固定在制動鼓8上，而不是通過螺栓直接將大齒圈19固定在制動鼓8上。下面參照圖9a和圖9b對這種實施方式進行詳細說明。
如圖9a和圖9b所示，該第二實施方式與上述的第一實施方式不同之處僅僅在于大齒圈19與制動鼓8之間的連接是通過接合套和同步器來實現(xiàn)的。接合套和同步器在汽車變速器中廣泛使用，以便在換檔過程中不產(chǎn)生齒輪間的沖擊，其具體結(jié)構(gòu)在各種汽車構(gòu)造方面的書籍中均有詳細記載，例如在關(guān)文達主編的《汽車構(gòu)造》，清華大學(xué)出版社2004年9月第1版中的變速器章節(jié)中便有記載，因此在圖9a和圖9b中僅僅很簡單地給出了示意圖，而沒有作很詳細的圖示。
如圖9a和圖9b所示，該實施方式與第一實施方式相比，取消了大齒圈19與制動鼓8之間的螺栓連接，取而代之的是在大齒圈19與制動鼓8之間加裝了接合套23和同步器，同步器包括同步鎖環(huán)22、滑塊24、定位鋼球25、定位彈簧26等，并且在大齒圈19的外面也加工有齒，與接合套23的內(nèi)齒處于常嚙合狀態(tài)，在制動鼓8的部分外表面也加工有齒。這樣，在制動時先使得接合套23沿軸向滑移，在同步器的作用下，接合套23的內(nèi)齒迅速與制動鼓8的外齒嚙合，然后接合套23就將大齒圈19與制動鼓8固連在一起，起到了螺栓連接的作用，然后再通過驅(qū)動輪缸的作用進行制動。與第一實施方式相比，因為只有在制動時定軸輪系和制動蹄11等才開始旋轉(zhuǎn)，所以減少了制動前定軸輪系和制動蹄11等旋轉(zhuǎn)時的能量損失，這對于節(jié)約能源方面是有益的。
再次參照圖7a和圖7b，從圖中可以看出，由于在現(xiàn)有的制動器中增加了定軸輪系，所以可以根據(jù)定軸輪系的具體結(jié)構(gòu)而采用適當(dāng)?shù)闹苿悠黩?qū)動機構(gòu)，當(dāng)然，不改變現(xiàn)有的制動器驅(qū)動機構(gòu)同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。下面，通過一種優(yōu)選的實施方式對制動器的驅(qū)動機構(gòu)進行詳細說明。
制動油管2插入到行星齒輪軸5的中心孔內(nèi)，油管2的另一端接通到制動器外部的制動主缸(未圖示)。行星齒輪軸5的端部嵌入環(huán)形油缸體6中，因為行星齒輪軸5通過行星架4和車橋1固定，所以環(huán)形油缸體6也相對固定不動。環(huán)形油缸體6和環(huán)形活塞7形成環(huán)形油腔18，同時環(huán)形活塞7又和滾珠9、推力盤10組成向心推力軸承。推力盤10和制動主活塞16用推桿17固定連接。并且，制動輪缸14使用的是三通式制動輪缸。
通過上述結(jié)構(gòu)，在制動時，首先踩下制動踏板，液壓油經(jīng)過制動主缸(未圖示)、制動油管2、行星齒輪軸5到達環(huán)形油腔18，并推動環(huán)形活塞7移動。該推力又經(jīng)過滾珠9、推力盤10以及推桿13傳遞給制動主活塞16，制動主活塞16則通過三通式制動輪缸14將此機械推力轉(zhuǎn)換為液壓推力，從而推動制動輪缸14的活塞15推動制動蹄11，使制動蹄11向外張開而壓靠在制動鼓8的內(nèi)表面上，對制動鼓8施加摩擦阻力，將汽車的殘余機械能以摩擦熱能的形式消耗掉，使汽車停止。
在該制動過程中，制動鼓8隨輪轂13一起旋轉(zhuǎn)，而制動蹄11在定軸輪系的作用下反向旋轉(zhuǎn)。因此，制動蹄11與制動鼓8之間的相對滑動速度比傳統(tǒng)制動器要大的多，也就是說其制動減速度的絕對值顯著大于傳統(tǒng)制動器。例如，當(dāng)大齒圈19的內(nèi)齒數(shù)目是太陽輪21齒數(shù)的三倍時，制動鼓8和制動蹄11之間的相對滑動速度也增加了三倍，制動器單位時間內(nèi)消耗的機械能也增加了三倍，也就是說制動減速度的絕對值顯著增加，因此本實用新型的這種制動器可以有效地減少制動時間和縮短制動距離。
在上文中，通過具體的實施方式對本實用新型的汽車鼓式制動器進行了詳細說明。列舉出的這些具體實施方式
是以雙向雙領(lǐng)蹄式制動器為例的(如圖7a和圖7b以及圖9a和圖9b中所示)，但是如同前文所述，本實用新型中的這種定軸輪系可以應(yīng)用于各種鼓式制動器，為了簡化的目的，不再通過具體的實施方式對應(yīng)用于其他各種制動器的具體實施例進行描述。
權(quán)利要求1.一種汽車鼓式制動器，包括制動鼓(8)，制動蹄(11)以及制動輪缸(14)，其特征在于，該汽車鼓式制動器還包括定軸輪系，該定軸輪系包括大齒圈(19)、行星輪(20)和太陽輪(21)，其中大齒圈(19)固定在制動鼓(8)上，太陽輪(21)與制動蹄(11)的定位殼(12)固定在一起，行星輪(20)位于大齒圈(19)與太陽輪(21)之間，并且行星輪(20)的行星齒輪軸(5)通過行星架(4)固定。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車鼓式制動器，其特征在于大齒圈(19)通過螺栓固定在制動鼓(8)上。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車鼓式制動器，其特征在于大齒圈(19)通過接合套(23)和同步器固定到制動鼓(8)上。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車鼓式制動器，其特征在于該制動器還包括制動油管(2)、環(huán)形油缸體(6)、環(huán)形活塞(7)、推力盤(10)、推桿(17)以及制動主活塞(16)，其中制動油管(2)的一端插入到行星輪(20)的行星齒輪軸(5)的中心孔內(nèi)，行星齒輪軸(5)的一端嵌入到環(huán)形油缸體(6)內(nèi)，環(huán)形油缸體(6)與環(huán)形活塞(7)之間形成有與行星齒輪軸(5)的中心孔相通的環(huán)形油腔(18)，環(huán)形活塞(7)連接推力盤(10)，推力盤(10)連接推桿(17)的一端，推桿(17)的另一端連接制動主活塞(16)。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車鼓式制動器，其特征在于在所述環(huán)形活塞(7)和推力盤(10)之間具有滾珠(9)。
6.如權(quán)利要求5中所述的汽車鼓式制動器，其特征在于所述制動輪缸(14)是三通式制動輪缸。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車鼓式制動器，包括制動鼓(8)，制動蹄(11)以及制動輪缸(14)，其特征在于，該汽車鼓式制動器還包括定軸輪系，該定軸輪系包括大齒圈(19)、行星輪(20)和太陽輪(21)，其中大齒圈(19)固定在制動鼓(8)上，太陽輪(21)與制動蹄(11)的定位殼(12)固定在一起，行星輪(20)位于大齒圈(19)與太陽輪(21)之間，并且行星輪(20)的行星齒輪軸(5)通過行星架(4)固定。采用本實用新型的汽車鼓式制動器，利用增加的定軸輪系，在汽車制動時能夠使制動蹄相對于制動鼓反向旋轉(zhuǎn)，從而大大提高其制動性能，在制動時間和制動距離等方面均大大優(yōu)于現(xiàn)有的各種制動器。
文檔編號B60T1/06GK2908908SQ200520103848
公開日2007年6月6日 申請日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者張平 申請人:比亞迪股份有限公司