專利名稱：用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于工業(yè)和汽車制動的摩擦類制動器，其用于制動的摩擦副是由制動壓力施力件和受力件構(gòu)成，制動壓力施力件和受力件的摩擦面采用圓錐面，是相對于現(xiàn)有鼓式制動器利用圓柱面、盤式制動器利用端面摩擦的另一種方式。屬于機(jī)械裝置及運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
摩擦制動器結(jié)構(gòu)型式包括鼓式制動器和盤式制動器等，鼓式制動器又分為外抱塊式和內(nèi)漲蹄式。鼓式制動器的摩擦面是利用制動鼓內(nèi)或外圓柱面；盤式制動器的摩擦面是利用制動盤端面。按使用場所不同，鼓式和盤式制動器又可分為工業(yè)制動器和汽車制動器。摩擦制動器作為通用機(jī)械裝置，應(yīng)用十分廣泛。外抱塊式制動器常用于一般的機(jī)械傳動，內(nèi)漲蹄式制動器常用于載重汽車，盤式制動器在機(jī)械傳動和小型車輛上廣泛應(yīng)用。目前使用的摩擦制動器增加制動力矩是靠增大摩擦表面壓力或滑動摩擦系數(shù)的方式獲得，相應(yīng)地對摩擦材料要求高，摩擦材料的選擇范圍窄。在相同摩擦材料和源動力情況下，要獲得更大的摩擦力矩靠增加制動鼓或制動盤結(jié)構(gòu)尺寸，因此鼓式和盤式制動器產(chǎn)品針對不同力矩需要不同的結(jié)構(gòu)尺寸。鼓式制動器還存在受水、熱影響大，制動效能衰減明顯等問題。在汽車上應(yīng)用的盤式制動器受車輪輪轂尺寸限制、制動力矩小，滿足載重汽車的制動力矩要求困難；而且相對鼓式制動器，還存在成本高等缺點(diǎn)。圓錐面為母線是直線段，與旋轉(zhuǎn)軸線斜交，母線繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)所形成的曲面。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述工業(yè)和汽車所使用鼓式和盤式制動器缺點(diǎn)，發(fā)揮圓錐面增力的優(yōu)勢，提供一種制動力調(diào)節(jié)方便、對材料選擇范圍寬、性能穩(wěn)定的摩擦制動器。制動器上用于制動的摩擦副中，與供能裝置連接，不制動時處于靜止?fàn)顟B(tài)，制動時提供摩擦副動力的零件稱之為制動壓力施力件。制動器上用于制動的摩擦副中，與旋轉(zhuǎn)零件連接且同步旋轉(zhuǎn)，制動時承受制動壓力并逐步減速的零件稱之為制動壓力受力件。在制動器中，制動壓力施力件數(shù)量為I件以上，制動壓力受力件數(shù)量為I件。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征是利用圓錐面作為制動器摩擦副的摩擦面，圓錐面在制動壓力施力件和受力件上相互匹配。用于制動的圓錐面，其母線與旋轉(zhuǎn)軸線斜交，但母線線段與旋轉(zhuǎn)軸線可以無交點(diǎn)。制動壓力受力件上圓錐面為母線繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)360°形成的圓錐面，每件制動壓力施力件上圓錐面為與制動壓力受力件上相匹配圓錐面的一部分。圓錐面相對于摩擦副零件實(shí)體部分可凹進(jìn)或凸出，在制動壓力施力件和受力件上，凹進(jìn)或凸出的方向相反。制動壓力施力件和受力件上可根據(jù)需要設(shè)置單圓錐面，也可設(shè)置對稱的兩圓錐面。當(dāng)設(shè)置對稱的兩圓錐面時，凹進(jìn)的兩圓錐面交線處需有退刀槽。為增加散熱、施加冷卻劑等，圓錐面的零件實(shí)體上還可以有開孔、溝槽等輔助構(gòu)造。圓錐面也可由兩段或兩段以上母線繞相同旋轉(zhuǎn)軸線所形成的多段圓錐面構(gòu)成。兩段圓錐面之間采用過渡面連接，制動壓力施力件和受力件的過渡面所形成的空間可用于冷卻、拆卸等用途。上述圓錐面可以相對于零件實(shí)體部分內(nèi)凹或外凸，制動壓力施力件和受力件的內(nèi)凹或外凸相互匹配，內(nèi)凹的兩圓錐面交線處可設(shè)置退刀槽。本實(shí)用新型摩擦力產(chǎn)生并增力的原理是若制動作用力與制動壓力施力件或受力件的圓錐面之間角度為α (0° < α ^ 65° )，施加的制動作用力為F，則在圓錐面上產(chǎn)生的制動壓力N = F/sina，是施加的制動作用力F的1/sin α倍。在制動作用力F相同的情況下，相對鼓式和盤式制動器，圓錐面摩擦制動的摩擦力及制動力矩與壓力N增加相同的Ι/sina倍。需要獲得不同的制動力矩，可通過改變制動作用力F與錐面之間角度α獲得。下面對本實(shí)用新型應(yīng)用于各種鼓式和盤式制動器的方式舉例說明如下本實(shí)用新型應(yīng)用于具有圓錐面的外抱塊式制動器的做法是當(dāng)沿徑向施加制動作用力時，現(xiàn)鼓式制動器除摩擦面以外的其它部分結(jié)構(gòu)型式可不變，制動鼓摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動蹄摩擦面與其一致。兩圓錐面在制動壓力受力件上內(nèi)凹或外凸均可以，可根據(jù)使用環(huán)境和相關(guān)傳動零件裝或拆方便確定。也可以采用軸向施加制動作用力的方式，這種方式需改變現(xiàn)鼓式制動器傳力裝置結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型應(yīng)用于具有圓錐面的內(nèi)漲蹄式制動器的做法可以有兩種一是制動鼓和制動蹄的摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動器其余部分結(jié)構(gòu)型式可以不變；二是制動鼓的摩擦面為單圓錐面，制動蹄摩擦面與之適應(yīng)，制動作用力沿軸線方向施加，這樣可利用圓錐面增力作用達(dá)到增大制動力矩的目的。本實(shí)用新型應(yīng)用于具有圓錐面的盤式制動器的做法是制動盤摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動蹄摩擦面與其一致。制動作用力施加方向不同于現(xiàn)使用的平行于制動盤軸線方向，沿具有圓錐面的 制動盤的徑向方向施加。為克服徑向施加作用力不平衡對制動盤傳動軸等零件的影響，制動蹄可沿圓錐面制動盤周向?qū)ΨQ布置。為解決圓錐面制動結(jié)構(gòu)帶來的安裝、拆卸問題，可將制動壓力受力件做成剖分結(jié)構(gòu)，剖分的各件采用配合加工。也可將制動壓力施力件或受力件兩圓錐面部分做成可分別整體拆卸結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步做成剖分結(jié)構(gòu)或其他方便拆卸結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的有益效果如下1.在制動器供能裝置所提供制動作用力不變的情況下，可獲得比現(xiàn)有鼓式或盤式制動器大的制動力矩，制動作用力與圓錐面夾角越小，增力作用越大；2.在供能裝置及相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下，圓錐面摩擦制動通過改變制動作用力與圓錐面間夾角大小，可獲得不同的制動力矩，為制動器產(chǎn)品零部件的互換性創(chuàng)造良好的條件；3.由于圓錐面摩擦副的增力作用，摩擦副制動壓力得到有效增加，為獲得相同的制動力矩，摩擦副材料的滑動摩擦系數(shù)可降低，這對摩擦副材料的選取提供了更廣的范圍，對于制動器的耐磨損、耐高溫方面起到積極的作用，進(jìn)一步提高制動器性能的穩(wěn)定性。4.與現(xiàn)有制動器相比，在相同制動力矩情況下，可減小供能裝置提供的動力，可有效節(jié)省能源；5.現(xiàn)有汽車盤式制動器制動力矩或經(jīng)濟(jì)性不能滿足載重汽車的要求，本實(shí)用新型為載重汽車采用盤式制動器提供了經(jīng)濟(jì)、可靠的方案。

圖1 :圓錐面摩擦制動原理圖。圖2 :具有對稱的兩圓錐面的外抱塊式制動器示意圖。圖3 :具有對稱的兩圓維面的內(nèi)漲蹄式制動器不意圖。圖4 :具有圓錐面的盤式制動器原理圖。圖5:圖4的C向視圖。圖6 :具有單圓錐面的鼓式制動器示意圖。圖7:圖6的D向視圖。圖8 :多段圓錐面示意圖。圖9 :圖2的A-A剖面圖。圖10 :圖3的B-B剖面圖。圖中標(biāo)號對應(yīng)零部件名稱或標(biāo)識說明如下制動壓力受力件1、制動壓力受力件中心線2、制動壓力施力件3、圓錐面4、圓錐面制動蹄一 5、復(fù)位彈簧6、支架橫梁7、圓錐面制動鼓一 8、供能裝置9、圓錐面摩擦襯片10、圓錐面制動鼓二 11、凸輪 12、制動底板13、圓錐面制動蹄二 14、銷軸15、圓錐面盤式制動蹄
16、圓錐面制動盤17、單圓錐面制動鼓18、單圓錐面制動蹄19、圓錐面一 20、母線一 21、過渡面22、圓錐面二 23、母線二 24、制動作用力F、制動壓力N、制動作用力與圓錐面間夾角α。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的圓錐面摩擦制動原理圖。制動壓力受力件I為圓形，繞其中心線2旋轉(zhuǎn)，其上有圓錐面4。制動壓力施力件3上有與制動壓力受力件I相匹配的圓錐面4，可向制動壓力受力件I施加制動作用力F。制動壓力施力件3可單獨(dú)設(shè)置，也可沿制動壓力受力件I周向?qū)ΨQ布置，如圖中雙點(diǎn)劃線所示。當(dāng)制動作用力F與圓錐面間夾角為α?xí)r，則在兩圓錐面上產(chǎn)生的壓力N = F/sina，是施加制動作用力F的1/sin α倍。兩圓錐面在壓力N作用下產(chǎn)生大小為N μ (μ為滑動摩擦系數(shù))的摩擦力，從而對制動壓力受力件I產(chǎn)生相對于中心線2的制動力矩。由圖可知不改變制動作用力F大小,只改變制動作用力與圓錐面間夾角a，便可改變制動力矩的大小。在需要獲得與現(xiàn)使用鼓式或盤式制動器相同制動力矩的情況下，由于圓錐面的增力作用，可減小摩擦材料的摩擦系數(shù)，因此相對于現(xiàn)有鼓式和盤式制動器的摩擦材料，本實(shí)用新型的摩擦材料的選擇范圍更廣，可更好地滿足高溫、耐磨等制動器所需的各方面性能要求。圖2、圖9為本實(shí)用新型的具有對稱的兩圓錐面的外抱塊式制動器的示意圖。如果采用徑向施加制動作用力的方式，現(xiàn)有外抱塊式制動器除摩擦面以外的其余結(jié)構(gòu)可不變。制動壓力施力件為圓錐面制動蹄一 5，制動壓力受力件為圓錐面制動鼓一 8，圓錐面制動鼓一 8和圓錐面制動蹄一 5摩擦面為相互匹配的對稱的兩圓錐面。在供能裝置9提供的動力作用下，圓錐面制動鼓一 8和圓錐面制動蹄一 5的圓錐面4相互貼合，并獲得相對于現(xiàn)摩擦面為圓柱面的鼓式制動器更大的制動力矩。對于該類型制動器，由于復(fù)位彈簧6及支架橫梁7可方便拆卸，因此圓錐面制動鼓一 8和圓錐面制動蹄一 5可分別與制動壓力受力件和施力件做成整體式。為滿足特定需要，其也可做成各種可拆卸結(jié)構(gòu)，如剖分結(jié)構(gòu)或螺栓連接結(jié)構(gòu)。制動作用力F與圓錐面4之間夾角α的范圍為6°彡α彡60°。為節(jié)省材料，可單獨(dú)制作圓錐面摩擦襯片10并安裝于相應(yīng)制動壓力施力件或受力件本體上。圖3、圖10為具有對稱的兩圓錐面的內(nèi)漲蹄式制動器示意圖。該類制動器主要用于載重汽車，圖示為常用的領(lǐng)從蹄式制動器。制動壓力施力件為圓錐面制動蹄二 14，制動壓力受力件為圓錐面制動鼓二 U。圓錐面制動鼓二 11和圓錐面制動蹄二 14摩擦面為對稱的兩圓錐面。制動底板13安裝于車架上，圓錐面制動鼓二 11安裝于車輪上，凸輪12、圓錐面制動蹄二 14、銷軸15安裝于制動底板13上。在凸輪的帶動下，圓錐面制動蹄二 14繞銷軸15旋轉(zhuǎn)，圓錐面制動鼓二 11與圓錐面制動蹄二 14的圓錐面4貼合并產(chǎn)生制動力。制動鼓圓錐面部分同樣也可做成可拆卸結(jié)構(gòu)，以滿足安裝或拆卸需要。制動作用力F與圓錐面4之間夾角α的范圍為6°彡α彡60°。圖4、圖5為本實(shí)用新型的具有圓錐面的盤式制動器原理圖。該類制動器制動壓力施力件為圓錐面盤式制動蹄16，制動壓力受力件為圓錐面制動盤17，摩擦面為相互匹配的對稱的兩圓錐面。該類制動器制動作用力F沿圓錐面制動盤17徑向施加，以獲得增力的制動效果。圓錐面制動盤17可做成剖分結(jié)構(gòu)，圓錐面摩擦襯片10可單獨(dú)制作并安裝于盤式圓錐面制動蹄16本體上。制動作用力F與圓錐面4之間夾角α的范圍為1° ( α彡50°。圖6、圖7為本實(shí)用新型的具有單圓錐面的鼓式制動器示意圖。制動壓力施力件為單圓錐面制動蹄19，制動壓力受力件為單圓錐面制動鼓18，單圓錐面制動鼓18和單圓錐面制動蹄19的圓錐面相互匹配。在軸向施加制動作用力F。這種方式可利用圓錐面增力，從而獲得更大的制動力矩，適用于對載重汽車內(nèi)漲蹄式制動器的改造。制動作用力F與圓錐面之間夾角α的范圍為1°彡α彡50°。圖8為本實(shí)用新型的多段圓錐面示意圖。制動壓力施力件和受力件上的多段圓錐面的對應(yīng)面相互匹配。圖示為兩段構(gòu)成情況，圓錐面由圓錐面一 20、圓錐面二 23和過渡面22構(gòu)成，圓錐面的母線分別由母線一 21和母線二 24組成，圖示兩段母線相互平行，有共同的旋轉(zhuǎn)軸線。該種結(jié)構(gòu)可在制動壓力受力件和施力件的過渡面22之間形成空間，可用于冷卻和拆卸等用途。多段圓錐面的兩段母線也可以不平行， 但有共同的旋轉(zhuǎn)軸線，利用其圓錐角不一樣以實(shí)現(xiàn)一些特殊的功能。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是用于制動的摩擦副由制動壓力施力件(3)和受力件(1)構(gòu)成，制動壓力施力件和受力件的制動摩擦面采用圓錐面⑷。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是制動壓力施力件和受力件的摩擦面可為兩段或兩段以上的圓錐面，各段圓錐面有共同的旋轉(zhuǎn)軸線，其每段圓錐面由各自的母線繞共同的旋轉(zhuǎn)軸線形成，制動壓力施力件和受力件上兩段圓錐面之間為過渡面(22)，并在制動壓力施力件和受力件的過渡面(22)之間形成空間。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是圓錐面(4)與制動壓力施力件上制動作用力(F)的夾角(α)的范圍為0° < α≤65°。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述的摩擦制動器為外抱塊式制動器時，所述制動壓力施力件為圓錐面制動蹄一(5)、所述制動壓力受力件為圓錐面制動鼓一(8)，圓錐面制動蹄一(5)與圓錐面制動鼓一(8)的制動摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動作用力(F)與圓錐面⑷之間夾角(α)的范圍為6° ≤ α ≤60°。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述的摩擦制動器為內(nèi)漲蹄式制動器時，所述制動壓力施力件為圓錐面制動蹄二(14)，所述制動壓力受力件為圓錐面制動鼓二(11)，圓錐面制動蹄二(14)與圓錐面制動鼓二(11)的制動摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動作用力(F)與圓錐面⑷之間夾角(α)的范圍為6°≤ α ≤ 60°。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述的摩擦制動器為盤式制動器時，所述制動壓力施力件為圓錐面盤式制動蹄(16)，所述制動壓力受力件為圓錐面制動盤(17)，圓錐面盤式制動蹄(16)與圓錐面制動盤(17)的制動摩擦面為對稱的兩圓錐面，制動作用力(F)與圓錐面⑷之間夾角(α)的范圍為I。≤ α ≤ 50°。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述的摩擦制動器為鼓式制動器時，所述制動壓力施力件為單圓錐面制動蹄(19)，所述制動壓力受力件為單圓錐面制動鼓(18)，單圓錐面制動蹄(19)與單圓錐面制動鼓(18)的制動摩擦面為單圓錐面(4)，制動作用力(F)與圓錐面之間夾角(α)的范圍為I?！?α ≤ 50°。
8.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是圓錐面(4)可以相對于零件實(shí)體部分內(nèi)凹或外凸，制動壓力施力件(3)和受力件(I)的內(nèi)凹或外凸相互匹配，內(nèi)凹的兩圓錐面交線處可設(shè)置退刀槽。
9.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述圓錐面(4)在制動壓力施力件和受力件上可做成整體結(jié)構(gòu)，也可將兩圓錐面做成分別可拆卸結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，其特征是所述圓錐面可采用圓錐面摩擦襯片(10)，并安裝于制動壓力施力件或受力件本體上；也可在制動壓力施力件或受力件本體上直接加工圓錐面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于工業(yè)和汽車的圓錐面摩擦制動器，主要結(jié)構(gòu)特征是制動器摩擦副由制動壓力施力件和受力件構(gòu)成，制動壓力施力件和受力件的摩擦面采用圓錐面，是相對于現(xiàn)有鼓式制動器利用圓柱面、盤式制動器利用端面產(chǎn)生摩擦力矩的另一種方式，屬于機(jī)械裝置和運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。由于圓錐面摩擦制動具有自行增力、改變制動作用力與圓錐面之間夾角可調(diào)節(jié)制動力矩大小等特點(diǎn)，因此能夠獲得改善制動器零部件的互換性、增加摩擦材料選用范圍、節(jié)約能源、增大制動力矩等優(yōu)勢，因而其在工業(yè)和汽車制動器方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號F16D49/16GK202901116SQ201220408298
公開日2013年4月24日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者周興 申請人:周興