专利名称：强力高可靠机械盘式制动器和离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车、摩托车制动器和离合器等技术领域。
现在常用的制动器(鼓式、大小活塞增力液压盘式)有制动力小(效能因数低)，精度要求高，要求制动力大时需动力助力、可靠性低、成本高、不能设置应急制动系等缺点，而鼓式制动器还有热衰退和水衰退的两大致命缺点，本发明就是要解决上述两种常用制动器以上的缺点。以及解决离合器传递力矩小和操纵力大的缺点。而提供的一套解决方案。
本发明是我已申请的发明专利，发明名称机械盘式摩擦制动器和盘式离合器专利申请号98808763.4申请日1998年9月11日和已授权的发明专利，专利号ZL96101648.5发明名称杠杆离合器和杠杆制动器专利技术实施例的重大改进。它除了保持原专利技术的优点外，它在成本和加工难度不增加的情况下，大幅度提高了它的制动力和传递力矩，在操纵行程一样和都不用动力助力，以及制动力和传递力矩相同的情况下，大大减小了操纵力，并大幅提高了它的可靠性。使这种制动器和离合器又上了一个新台阶。
它的结构和工作原理如下，如附
图1所示，它主要由制动盘、机体、活塞、滑块、杠杆块、螺纹板、弹性限位片、扭簧、钢片、回位套、回位簧等零件组成(如附图3所示)。杠杆块上的弧部A(附图中所示的弧部A主要为凸凹园弧，但其它能让杠杆块转动的曲面都可以)处与活塞上的凹弧部(附图中所示的弧部主要为凹园弧，但其它能让杠杆块转动的曲面都可以)转动靠接，杠杆块上的凹弧槽B(附图中所示的弧部主要为凹园弧，但其它能让滚动体转动的曲面都可以)中装有滚动体(滚动体一般为滚柱、滚针、滚轴等)，杠杆块的尾部C有一个曲面(当然也可以是一个或几个斜面)经滚动体1与滑块靠接。滑块放置在活塞的槽中，它的底部与活塞槽滑动靠接，它的底部与活塞槽之间还可以设置滚动体，形成滚动摩擦，以减小摩擦阻力，方更回位和减小操纵力，滑块的上部装有与杠杆块的尾部靠接的滚动体1。制动时杠杆块上装的滚动体与杠杆块和螺纹板底平面靠接，螺纹板与机体螺纹联接(较松动)，活塞装在机体中可以上下滑动。
以摩托车大增力高可靠机械盘式制动器为例(附图1所示)，它的工作原理如下，在末制动时，如附图5杠杆块上偏心e(凸园弧A和凹园弧B的中心)在y轴上的尺寸最小，活塞底面到滚动体(此为滚柱)的高度尺寸P(y轴上的尺寸)最小，滚柱与螺纹板底面或杠杆块上的凹园弧之间产生间隙，在制动盘和密封圈的作用下制动蹄片与制动盘之间也产生间隙，制动器处于解除制动状态。当需要制动时，操作者拉动钢丝绳向右移动，经联接套、铆钉、钢片的传递，滑块向右移动，并通过滚动体1(此为滚针)推动杠杆块的尾部C，使它向反时针转动，在杠杆块偏心e的作用下，滚柱靠向螺纹板(螺纹板不能在滚柱作用下转动)底部，由于杠杆块上的偏心e在y轴上的尺寸增大(尺寸P也增大)，活塞在杠杆块凸园弧的作用下被压向制动蹄片，制动蹄片压向制动盘，另一路是滚柱向上推动螺纹板，螺纹板推动机体向上移动，机体又压住另一块制动蹄片压向制动盘，从而进行制动，如附图6所示。当需要解除制动时，操作者松开手柄，在回位簧的作用下滑块向左移动，滑块推动杠杆块(它上面有一凸台)向顺时针方向转动，杠杆块上的偏心e在y轴上的尺寸变小(尺寸P也变小)，在制动盘和密封圈的作用下制动蹄片推动活塞向上移动，两个制动蹄片与制动盘之间产生间隙，制动器解除制动。制动蹄片磨损后的自动补偿装置和原理与我已申请的发明专利(98808763.4)一样，只是使用了弹性限位片，它不再用螺钉压住限位片，而只是靠弹性限位片的弹力对螺纹板限位，从而使更换制动蹄片时更方便，这里就不再祥细介绍了。设置滑动片的作用是减小手柄的操纵开度，使手感变好，另一个目的是让手把更好回位，压住刹车开关，使它关闭。在钢绳上卡一个定型卡(如附图2所示)是为了减小制动时，减振器被压缩后产生的手把反缩现象。
它的重大改进之一，是在滑块与滚动体1(最好为滚柱或滚针)之间的工作面设计成，能让滚动体1能改变它在Y轴上的尺寸的一个曲面或几个曲面(当然也可以是一个或几个斜面)。为加工方便较好用两个平面(如附图7所示)。一个平面D在工作时(制动时)主要挡住滚动体1沿水平面运动，另一个斜面E在工作时主要限制滚动体1垂直运动。D曲面比较好设计，它的角度大一些能挡住滚动体1在工作时不与滑块之间产生水平移动(滚动体自身的转动除外)即可，附图7所示的D曲面为一与滑块底面垂直的平面(斜面、曲面也可以)，E曲面除了要保证滚动体1在工作时处于它能达到滑块的最高处，它还应保证滚动体1在工作时不向滑块的底部运动，同时它还应保证解除制动滚动体1能向滑块的底部运动，这样就能可靠方便回位，即它们之间在回位时绝不能产生自锁。用斜面作E曲面来举例，它可以这样来设计，滑块与滚动体1(滚柱、滚针等)的工作角度γ等于β加Ψ，β角为杠杆块C曲面与滚动体1之间的最小工作角度，Ψ角为杠杆块工作曲面C与滚动体1之间的摩擦自锁角(如附图8所示)。但γ角必须大于滑块与滚动体1之间的摩擦自锁角，使滑块在回位时绝不能自锁。这样即可保证制动器工作(制动)时滚动体1自锁不与滑块的E曲面产生移动(滚动体自身的转动除外)，而解除制动滑块回位时，滚动体1与滑块不产生自锁，滑块能方便轻松向左移动回位，并带动杠杆块转动回位，制动器解除制动。这样就带来一个巨大的突破，既杠杆块尾部C曲面的工作角度可大大小于它与滚动体1的摩擦自锁角(原来的工作角度必须大于自锁角，滑块才能松动回位)，不再考虑制动工作后回位时C曲面与滚动体1之间的自锁回位问题，这样C曲面的增力作用在相同外形尺寸时可以大幅提高，使这种制动器的制动力大幅提高(一般能比我原来的专利方案提高40％以上的制动力，比鼓式制动器和传统液压盘式制动器的制动力高得更多了)。因为滚动体1先与滑块松动回位，而后再与杠杆块C曲面松动回位。这样在不加大零部难度时，可保证可靠回位和大幅提高制动力，这一点对制动器尤为重要，摩托车制动器可在满足同样大小制动力时减小总体积，降低成本、大幅提高可靠性。它对汽车带来的好处更大。特别是用于汽车上，它不需要真空助力系，即可把轿车按规定的要求刹住，大幅降低了成本和消除了发动机意外熄火带来制动力减小甚至消失带来的危险，它还可同时作轿车的驻车和应急制动器使用，在行车时手制动既可把行驶中的轿车刹住。这样在汽车行驶中行车制动器(脚制动)失效时，手制动器即可把轿车按脚制动的水平把轿车制动下来，这一点是现有其它制动器不可能做到的，使用它后可使轿车的安全性提高1.5倍。它除了能用于小车外，它还能用于各种大小货车。而鼓式制动器也需要动力助力才能用于货车上，由于鼓式制动器有热衰退和水衰退的两大缺点，但由于现有的液压盘式制动器制动力小(效能因数低)，虽然它没有这两个缺点，但它也不能用于各种货车上，人们正在想办法用盘式制动器来取代它，而这种强力高可靠性的机械盘式制动器出现，无疑为提高汽车的安全性代来了希望，因而它是世界上最先进的制动器。本人正在按此方案试制轿车样品。各种滑块与滚动体1的工作曲面请见附图22-25和本文最后关于附图22-25的说明。
比如原来我的专利方案不采用滑块上增加D和E曲面，而只在滑块与C曲面之间设置滚动体，并且滑块底部与活塞槽之间不设滚动体时(如附图9所示)，为保证滑块能可靠不自锁回位，这时一般C曲面的最小工作角度β角一般在20度左右，它的增力比为2.7左右。而采用D曲面和E曲面的滑块，E曲面为23度时，C曲面的工作角度可为13度左右，这时增力比为4.33，增力比增加了60％。为进一步增大C曲面的增力作用，即进一步减小β角，又保证回位的可靠时，除了提高各零部件的光洁度外，还可以在各运动处由滑动摩擦装滚动体改为滚动摩擦(如附图10所示)。如在滑块与活塞槽底之间可以装滚动体(如滚针等)，既减小自锁角α，这样又可以提高曲面C的增力比。在杠杆块的A曲面处装滚动体(如滚轴、滚针、钢球等)，这样可减小偏心量e，从而又可大幅提高增力比或减小制动器和离合器的体积。当然这要根据需要来确定。当然C曲面也可设计为两段或几段，以更好满足使用需要，如附图11所示，杠杆块的工作角度分为叁段，第一段C1的工作角度β1最大，这时可用较小的滑块工作行程，使杠杆块得到较大转动角度，迅速消除制动蹄片与制动盘之间的间隙，这时也不需要较大的增力作用。第二段C2的工作角度β2小于β1，增力作用大于C1段，这时机体处于弹性变形的初期，所需的增力作用可比C3段小。为满足继续增大制动力的需要，又要使操纵力控制在合理的范围内，第三段工作曲面C3的工作角度β为最小，增力作用最大。这样节省了操纵行程，在较短的操纵行程内满足了需要，也减少了制动器的体积。当然也可把C曲面设计为更多段，还可以设计为连续的曲面如附图12所示。A、B、C等主要工作曲面的情况在原创专利(98808763.4)中也有祥细描述。为防止滑块在制动时的运动超出C曲面，设计时应注意杠杆块尾部尺寸H，使滑块还未运动到C曲面的端处K点时，杠杆块的上平面端处L点即与螺纹板的底面接触，从而保证了滑块不被拉出，提高了可靠性(如附图13所示)。也可以这样设计，当制动时滑块还未运动到C曲面的端处K点时，杠杆块的上平面凸出部0处即与螺纹板的下平面接触，这时的偏心点为0处，而滚柱不再作为杠杆的支点参加工作，滚柱与螺纹板底面产生间隙，偏心距大大增大，增力作用大大下降，而滑块向左移动一点距离，活塞向下移动的距离大大增加，从而使自动补偿能更可靠(如附图14所示)。也可以在C曲面的端部C4设计一段大的工作角度β，而不采用增大偏心距的方法来达到上述目地(如附图15所示)。C曲面的最小工作角β取值范围可在70-3度之间选择。而E曲面的工作角度取值范围可在45-10度之间选择。在设计时可用钢片上开槽来限制不工作时滚动体1的位置(如附图5所示)。当然上述设计都应根据具体车辆选用其参数和结构，以达到最佳效果，这一点本专业的工程技术人员均能作到。
为使滑块解除制动回位后，杠杆块上装的滚柱均能与螺纹板的底面产生足够大的间隙，以保证自动补偿装置能准确补偿，在活塞顶部上用螺钉各装了一根定位压簧，具体情况见附图16-17所示，压簧的一端插入杠杆块的孔中压住杠杆块并档住滚柱不能轴向移动，压簧的中部被螺钉压住，它的另一端压住杠杆块的上尾部。这样滑块回位后，杠杆块与滑块均被定位压簧压住定位，不能象过去能自由活动，解决了过去的结构有时解除制动后仍有的拖滞现象。并使滚柱与螺纹板底部始终有间隙，从而大幅提高了自动补偿装置的工作可靠性。为再提高自动补偿装置的可靠性，在螺纹板上可使用去角锯齿形螺纹，如附图18所示，这样提高了强度和刚度，并减小了螺纹之间的摩擦面，从而减小了摩擦阻力，又提高了自动补偿装置的可靠性。
为更加提高自动补偿装置的可靠性，可采用塔形园钢丝扭簧、塔形发条扭簧、螺距较大的园柱扭簧，如附图19所示。这样它产生一个向下压螺纹板的压力，从而使螺纹板的锯齿形螺纹平面(受力面)与机体螺纹平面在需要补偿时产生间隙(因为制动时两个面无间隙，且转动阻力也较大)，也可以另外设置一个弹簧组专门向螺纹板施加一个向下的力量(如附图20所示)，从而达到上述目地，从而使螺纹板更容易转动补偿。
这种制动器可广泛用于各种摩托车和各种汽车上，附图1所示的装配简图就是一种摩托车机械盘式制动器，用于汽车上传递行车制动操纵力的方式可采用液压方式，为增长杠杆块尾部的长度可采用双活塞的方式。附图4为汽车用制动器的总装简图。这种结构还可用于离合器上，如附图21所示。
附图1—摩托车大增力、高可靠机械盘式制动器总装简图附图2—附图1的另一视图附图3—大增力机械盘式制动器的主要零件图附图4—汽车用大增力、高可靠机械盘式制动器总装简图附图5—制动器解除制动(不工作)时活塞、杠杆块、滑块、螺纹板的状态示意图附图6—制动器制动时(工作时)活塞、杠杆块、滑块等零件的状态图附图7—改进后的一种滑块简图附图8—一种滑块工作角的组成示意图附图9—末采用改进滑块，滑块与活塞槽之间也未装滚动体且杠杆块尾部C曲面由叁段曲面组成的示意图附图10—主要零件各处设滚动体的示意图附图11—杠杆块尾部工作曲面分为叁段的示意图附图12—杠杆块尾部工作曲面C为一段连续曲面的示意图附图13—保证滑块不被拉出的一种设计方案附图14—保证滑块不被拉出和增大活塞行程增加补偿量的另种设计方案附图15—采用在杠杆块尾部增大工作角度来保证滑块不被拉出和增大活塞行程增加补偿量的设计方案附图16—定位压簧安装杠杆块和活塞上的情况附图17—附图16的俯视图附图18—去角锯齿螺纹板的示意图附图19—可向螺纹板产生压力的叁种扭簧的示意图附图20—另设置一组向螺纹板产生向下的压力的两种设计方案的示意图附图21—一种传递大力矩、小操纵力的汽车用离合器的示意图附图22—凹园弧面D加斜面E的滑块示意图附图23—一条为凹双曲面E的滑块示意图附图24—直平面D加凸抛物面E的滑块示意图附图25—一条斜平面D加另一斜平面E的滑块示意图
权利要求
1，一种摩托车和汽车用盘式制动器和离合器，它由制动盘、机体、制动蹄片、滑销、联接板等零件组成，其特征为开槽的活塞中装有滑块，活塞的弧形槽与杠杆块上的弧部A联接，滑块的底部与活塞槽的底部滑动联接或经滚动体滚动联接，杠杆块的凹槽B中装有滚动体，滚动体与螺纹板联接，滑块上部与杠杆块的尾部C之间装有滚动体1，滚动体1与滑块和杠杆块尾部C滚动联接。
2，根据权利要求1所述的制动器，其特征为活塞上与杠杆块弧部A联接的凹弧部为曲面，较好为园弧面，而杠杆块上与活塞凹弧面靠接的弧部为曲面，较好为园弧面。
3，根据权利要求1所述的制动器，其特征为活塞与杠杆块A的曲面之间可以安装滚动体来联接。
4，根据权利要求1所述的制动器，其特征为滑块装与杠杆块尾部联接滚动体1的部位为曲面。
5，根据权利要求4所述的制动器，其特征为滑块装与杠杆块尾部联接滚动体1的部位较好为两段平面。
6，根据权利要求4所述的制动器，其特征为滑块装与杠杆块尾部联接滚动体1的部位较好为两段平面，一段为垂直平面，另一段为斜平面。
7，根据权利要求1所述的制动器，其特征为滑块的底部与活塞槽的底部之间可以装滚动体。
8，根据权利要求1所述的制动器，其特征为杠杆块的尾部C为一曲面或几段曲面，较好为一段钭面或几段钭面。
9，根据权利要求1所述的制动器，其特征为杠杆块的凹槽B为曲面，较好为园弧面，凹槽中装的滚动体较好为滚柱或滚轴。
10，根据权利要求1所述的制动器，其特征为螺纹板的螺纹最好为去角锯齿形螺纹。
11，根据权利要求1所述的制动器，其特征为滑块上装的滚动体1制动工作时还未到杠杆块尾部的K处，杠杆块的L处已和螺纹板底部接触。
12，根据权利要求1所述的制动器，其特征为滑块上装的滚动体1制动工作时还未到杠杆块尾部的K处，杠杆块的O处已和螺纹板底部接触。
13，根据权利要求1所述的制动器，其特征为在活塞上安装有定位压簧，定位压簧压在杠杆块上。
14，根据权利要求1所述的制动器，其特征为在螺纹板上装有园钢丝宝塔扭簧、发条宝塔扭簧、大螺距扭簧中的一种，或者装有向螺纹板施压力的一组压簧。
15，根据权利要求1所述的制动器，其特征为杠杆块尾部的C曲面的最小工作角度为70-3度，滑块上E曲面的工作角度为45-10度。
全文摘要
这是一种机械增力方式的盘式制动器，它解决了现有液压盘式制动器制动力小，结构复杂零件精度高的缺点。它具有制动力大，可靠性高，结构简单，价格低的优点。它可广泛用于汽车和摩托车上，特别是用于汽车上，它不需要真空助力系，即可把轿车按规定的要求刹住，它还可作汽车的驻车和应急制动器使用，即手制动可把行驶中的轿车刹住，这一点是现有制动器不可能做到的，使用它后可使轿车的安全性提高1.5倍，因而它是世界上最先进的制动器。
文档编号F16D55/31GK1465871SQ0212297
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月14日 优先权日2002年6月14日
发明者陈坤, 陈 坤 申请人:陈坤, 陈 坤