阅读说明：本技术 用于车辆摩擦制动器的铰接护罩 (Hinged shield for vehicle friction brake device ) 是由 R·J·斯格克斯 P·W·亚历山大 A·L·史密斯 D·拜格雷特 M·T·里埃夫 S·J· 于 2019-05-09 设计创作，主要内容包括：一种用于摩擦制动器的护罩组件,其用于使车辆的行走轮减速。该车辆具有车身,该车身具有被配置成面向入射的环境气流的第一车身端部,与该第一车身端部相对的第二车身端部,以及跨越该第一端部与该第二端部之间的距离的车身底部区段。该护罩组件包括第一护罩部件,该第一护罩部件被布置成邻近该制动器并且相对于该车身旋转地固定。护罩组件还包括第二护罩部件,该第二护罩部件可操作地连接到第一护罩部件,用于相对于第一护罩部件移动。该护罩组件还包括致动器,该致动器采用形状记忆合金元件,响应于制动器的温度而相对于第一护罩部件移动第二护罩部件,从而将气流的至少一部分引导至制动器并控制其温度。(A kind of cover assembly for friction brake is used to make the traveling wheel of vehicle to slow down.The vehicle has vehicle body, which, which has, is configured to the first vehicle body end towards incident ambient windstream, the second vehicle body end opposite with the first vehicle body end, and the body bottom section across the distance between the first end and the second end.The cover assembly includes the first shield part, which is arranged to the neighbouring brake and rotatably fixes relative to the vehicle body.Cover assembly further includes the second shield part, which is operably connected to the first shield part, for mobile relative to the first shield part.The cover assembly further includes actuator, which uses shape memory alloy component, in response to brake temperature and relative to mobile second shield part of the first shield part, so that at least part of air-flow be guided to brake and control its temperature.)

用于车辆摩擦制动器的铰接护罩

引言

本公开涉及一种用于控制到达车辆摩擦制动器的气流的铰接护罩。

制动器通常是设计成抑制运动的机械设备。制动器通常使用摩擦将动能转化为热量，尽管也可以使用其它能量转化方法。例如，再生制动器将许多动能转换为电能，该电能可以存储以备以后使用。

在车辆上，制动系统用于通常经由车辆旋转轴或车轮处的摩擦元件施加减速力以抑制车辆运动。摩擦制动器通常包括固定的闸瓦或垫片，所述闸瓦或垫片镶有摩擦材料并且配置成与诸如转子或鼓的旋转磨损表面接合。通常的构造包括与旋转鼓的外侧接触以在其上摩擦的闸瓦，通常称为“带式制动器”，具有展开后与鼓的内侧摩擦的闸瓦的旋转鼓，通常称为“鼓式制动器”，以及夹紧旋转盘的垫片，通常称为“盘式制动器”。

现代车辆通常使用液压力将上述闸瓦或垫片压靠在相应的旋转盘或鼓上，这使盘或鼓及其附属轮减速。通常，车辆摩擦制动器在施加制动器时吸收热能并将能量主要存储在制动盘或制动鼓中，然后逐渐将存储的热量传递到周围环境。因此，在延长的制动应用期间，例如当车辆运动从升高的速度降速时，鼓或转子以及相应的闸瓦或垫片可能经历大量的热积累。

发明内容

本文公开了一种用于摩擦制动器的铰接护罩组件，所述组件配置成使车辆的行走轮减速。所述车辆具有车身，该车身包括被配置成面向入射的环境气流的第一车身端部，与该第一车身端部相对的第二车身端部，以及被配置成跨越该第一车身端部与该第二车身端部之间的距离的车身底部区段。该护罩组件包括第一护罩部件，该第一护罩部件被布置成邻近该摩擦制动器并且相对于该车身旋转地固定。护罩组件还包括第二护罩部件，该第二护罩部件可操作地连接到第一护罩部件，被配置成相对于第一护罩部件移动。该护罩组件还包括致动器，该致动器采用形状记忆合金(SMA)元件，响应于摩擦制动器的温度而相对于第一护罩部件移动第二护罩部件，从而将入射的环境气流的至少一部分引导至摩擦制动器并控制其温度。

该致动器可以另外包括弹簧，该弹簧被配置成抵消由SMA元件产生的力并且将第二护罩部件缩回到低于摩擦制动器的预设温度。

第一护罩部件可以限定用于入射的环境气流的至少一部分的开口，并且第二护罩部件可以配置成相对于第一护罩部件旋转，从而选择性地阻挡和打开该开口。

该致动器可以直接布置在第一护罩部件上。

由第一护罩部件限定的开口可以是多个单独的开口；SMA元件可以被配置成多个单独的SMA金属线；该弹簧可以被配置成多个单独的弹簧；该第一护罩部件可以包括多个枢转构件；并且第二护罩部件可以包括多个单独的翼片。在这样的实施例中，每个单独的SMA金属线可配置成使多个单独的翼片中的至少一个围绕多个枢转构件中的相应一个旋转，从而选择性地阻挡和打开多个单独的开口中的相应一个。

该第二护罩部件可以被布置成邻近该第一护罩部件并且与其平行，而该第二护罩部件可以被配置成选择性地与该第一护罩部件间隔开，即移动离开，由此产生用于该入射的环境气流的至少一部分到该摩擦制动器的路径。

护罩组件还可包括导销，该导销配置成保持第二护罩部件相对于第一护罩部件的旋转位置。

SMA元件和弹簧中的每一个可以围绕导销同心地布置。

第一护罩部件可以限定开口，而第二护罩部件可以是弹性构件，该弹性构件被配置成选择性地覆盖和打开该开口并且在弯曲时产生回复力。在这样的实施例中，SMA元件可配置成使弹性构件弯曲，从而打开开口。

第一护罩部件和第二护罩部件中的至少一个可以包括多个弹性构件。在这样的实施例中，SMA元件可以是缠绕的螺旋构件，其配置成选择性地挤压多个弹性构件，从而将第二护罩部件与第一护罩部件分离。

本文还公开了一种具有这种铰接护罩组件的车辆。

当结合附图和所附权利要求书时，从以下对用于执行所描述的公开的实施例和最佳模式的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的机动车辆的平面示意图，该机动车辆在每个行走轮处具有摩擦制动器子组件和铰接护罩组件，该铰接护罩组件具有致动器，该致动器采用形状记忆合金(SMA)元件来操作相应的护罩，将入射气流引导至特定的制动器子组件。

图2是图1所示的制动器子组件的盘式制动器实施例的示意性截面视图，其中制动器子组件配置成盘式制动器并且致动器安装到盘式制动器护罩组件。

图3是图1所示制动器子组件的鼓式制动器实施例的示意性侧视图，其中致动器安装到鼓式制动器护罩组件。

图4是图1-3所示的致动器的实施例的内部部件的局部拆卸特写示意图。

图5是图1-3所示的致动器的另一个实施例的内部部件的局部拆卸特写示意图。

图6A是图1-3所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全关闭状态。

图6B是图6A所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全打开状态。

图7A是图1-3所示铰接护罩组件的另一实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全关闭状态。

图7B是图7A所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全打开状态。

图8A是图1-3所示铰接护罩组件的另一实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全关闭状态。

图8B是图8A所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全打开状态。

图9A是图1-3所示铰接护罩组件的另一实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全关闭状态。

图9B是图9A所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全打开状态。

图10A是图1-3所示铰接护罩组件的另一个实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全关闭状态。

图10B是图10A所示铰接护罩组件的实施例的特写示意图；其中该护罩描绘为处于完全打开状态。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1示出了相对于路面12定位的机动车辆10的示意图。车辆10可以是用于个人、商业或工业目的的移动平台，例如客车、ATV、飞机等。

如图所示，车辆10包括具有纵向轴线X的车身14。车身14限定六个车身侧部。六个车身侧部包括第一车身端部或前端部16、相对的第二车身端部或后端部18、左侧部20、右侧部22和通常包括车顶的顶部车身部分24、以及车身底部部分26(如图3所示)。如图1所示，例如当车辆相对于路面12向前运动时，前端部16配置成面对迎面的或入射的，即接近和接触，环境气流25。

继续参见图1，车身底部部分26被配置成跨越车身14的前端部16与后端部18之间的距离28。车身底部部分26还限定了车身14和路面12(未示出)之间的未占用空间。因此，车身14与路面12之间的空间允许第一或车身底部气流部分25-1在车身14下方、车身14与路面12之间通过，而第二气流部分25-2在顶部车身部分24上方通过。此外，第三气流部分25-3从左侧部20和右侧部22周围通过。气流部分25-1、25-2和25-3在紧接移动车辆的后端部18后面的尾流区域或再循环气流区域25-5中在后端部18后面重新结合。再循环气流区域25-5通常在升高的车辆速度下由围绕车身侧部18、20、22、24和26的周围的空气流引起。

参见图1和图3，车辆10包括多个行走轮，具体地前轮32A和后轮32B，以及可以包括用于产生发动机扭矩T的内燃机36的动力系统34。动力系统34还可以包括变速器38，变速器38可操作地将发动机36连接到行走轮32A、32B中的至少一些，用于将发动机扭矩T传递到行走轮32A、32B。动力系统34可以另外包括可操作地连接到行走轮32A和32B中的至少一些的燃料电池和/或一个或多个电动发电机(未示出)。

如图1所示，车辆悬架系统40将车身14可操作地连接到相应的行走轮32A和32B，用于保持车轮和路面之间的接触，并用于保持车辆的操纵。悬架系统40可以包括上控制臂42、下控制臂44和连接到每个前轮32A、32B的支柱46。悬架系统40还可以包括连接到每个后轮32A、32B的纵臂48和弹簧50。尽管在图1中示出了悬架系统40的特定构造，但是类似地设想了其他车辆悬架设计。

仍旧如图1所示，车辆转向系统52可操作地连接到前轮32A，用于使车辆10转向。转向系统52包括经由转向齿条56可操作地连接到前轮32A的方向盘54。方向盘54布置在车辆10的乘客车厢内，使得车辆的操作者可以命令车辆采取相对于路面的特定方向。另外，加速器踏板58定位在车辆10的乘客车厢内，其中加速器踏板可操作地连接到动力系统34，用于命令车辆10的推进。

车辆制动系统60可操作地连接到相应的前轮32A和后轮32B，用于使车轮的旋转减速和使车辆10减速。制动系统60包括摩擦制动器子组件62，摩擦制动器子组件62布置在相应的前轮32A和后轮32B中的每一个处并且可操作地连接到车辆悬架系统40。每个制动器子组件62可以被配置成盘式制动器(在图2中示出)或鼓式制动器(在图3中示出)。每个制动器子组件62包括转子64，该转子64用于与相应的车轮32A或32B围绕轴线Y同步旋转。转子的材料通常根据有利的摩擦和磨损特性以及有效的耐热性来选择。典型地，转子由铸铁形成，但是在一些情况下可以由复合材料例如增强的碳-碳或陶瓷基复合材料制成。每个制动器子组件62另外包括致动器66，例如布置在盘式制动器(图2中示出)的制动钳66-1中或鼓式制动器(图3中示出)的底座66-2中的液压致动活塞，并且该制动器配置成产生致动力68。

如图2和3所示，每个制动器子组件62还包括具有可磨损摩擦衬片或区段72的制动器部件70。摩擦区段72另外包括摩擦表面74，该摩擦表面通过致动力68而被按压成与转子64接触，用于使相应的车轮32A或32B的旋转减速。典型地，摩擦区段由相对柔软但坚韧且耐热的材料构成，该材料具有高的动摩擦系数，并且理想地具有相同的静摩擦系数。摩擦区段72是制动器子组件62的一部分，其将车辆的动能转换成热能，该热能被转子64初始地大量吸收并且随后经由辐射和/或对流释放到周围环境中。这种热能的吸收可导致摩擦区段72和转子64上的过度磨损、转子的热致尺寸变形以及制动衰减，即，制动器制动的功率减小。

整个制动部件70(包括摩擦区段72)通常称为“制动器衬片”或“制动器闸瓦”。如图2所示，如果制动器子组件62被配置成盘式制动器，则转子64被配置成盘式转子并且制动器部件70相应地被配置成盘式制动器衬片。如图3所示，如果制动器子组件62配置成鼓式制动器，则转子64配置成制动鼓，并且制动部件70相应地配置成鼓式制动器闸瓦。

如图2所示，在盘式制动器中，钳66-1大致上配置成相对于转子64，即盘式转子，保持一对制动部件70，即制动器衬片，并向制动器衬片施加致动力68以便挤压盘式转子以使车辆10减速。如图3所示，在鼓式制动器中，一对制动部件70，即制动器闸瓦，通常保持在转子64，即鼓，内，并且致动器66施加致动力68以将制动器闸瓦压靠在鼓的内表面的周界上以使车辆10减速。另外，在图2和3的盘式制动器和鼓式制动器各自的情况下，可以经由制动踏板76(如图1所示)来控制致动力68。制动踏板76位于车辆10的乘客车厢内，并且适于由车辆的操作者控制。或者，可以通过机载或外部计算机(未示出)控制致动力68。

如图2-10B所示，车辆10还包括铰接制动器护罩组件80，该铰接制动器护罩组件80安装到车辆悬架系统40的特定实施例的适当部件上，并布置成靠近转子64，例如距离在2-10mm内。铰接制动器转子护罩组件80可配置成用于转子64的盘式转子实施例的护罩(如图2和3所示)。铰接制动器护罩组件80通常配置成保护转子64免受各种道路携带的碎片的影响，并且保护附近的部件免受转子辐射的热能的影响。如图3所示，铰接制动器护罩组件80还可以配置成用于转子64的制动器鼓实施例的背板，该背板部分地起到类似的护罩功能。铰接制动器护罩组件80另外被配置成打开到摩擦制动器子组件62的路径并且控制摩擦制动器子组件62的温度，该路径用于入射的环境气流25的至少一部分，例如，车身底部气流部分25-1或第三气流部分25-3。

如图2和4-10B所示，护罩组件80包括第一护罩部件82。第一护罩部件82靠近摩擦制动器子组件62布置。第一护罩部件82大致平行于转子64定位并且相对于车身14旋转地固定。护罩组件80还包括第二护罩部件84，第二护罩部件84可操作地连接到第一护罩部件82并配置成相对于第一护罩部件82移动。具体地，第二护罩部件84可以标称地布置在第一护罩部件82近距离附近，例如在几分之一毫米内或者甚至与其接触，并且通常与其平行。护罩组件80还包括致动器86，该致动器86采用形状记忆合金(SMA)元件，通常由图2中的数字88表示，以产生力F_a，该力F_a用于使第二护罩部件84相对于第一护罩部件82移动。

致动器86被安排在制动器子组件62处并且被配置成响应于制动器子组件62的温度在完全关闭(在图6A、7A、8A、9A和10A中示出)和完全打开(在图6B、7B、8B、9B和10B中示出)之间，其中包括这两者端点，来选择用于第二护罩部件84的位置。护罩组件80的这种操作旨在经由打开用于气流到摩擦制动器子组件62(例如到转子64)的路径来引导入射的环境气流25的至少一部分，并且控制其温度。具体地，致动器86可以被配置成响应于如SMA元件88所检测的摩擦制动器子组件62的具体选择的，即预设的，温度，经由力F_a(在图6B、7B、8B、9B和10B中示出)在完全打开和完全关闭的护罩组件之间，其中包括两个端点位置，移动第二护罩部件84，来选择性地操作护罩组件80。

SMA元件88旨在由相变材料构成，例如铜-铝-镍，镍-钛或镍-钛-铜。通常，SMA，也称为智能金属或合金，是“记住”其原始形状的合金，并且在变形之后，当加热时恢复到其预变形形状。如本文所用，“相变”材料是可以以不同的相存在的类型-在不同温度下具有不同的微结构和功能性质-并且能够由于影响材料的温度和应力的变化而从一个相转变成另一个相。

SMA可以表现出形状记忆效应。即，SMA元件88可通过马氏体相，即“马氏体”，和奥氏体相，即“奥氏体”，之间的转变而经历固态结晶相变。马氏体相是通常在较低温度下存在的形状记忆合金的相对软且容易变形的相。奥氏体相，形状记忆合金的较强相，在较高温度下发生。形状记忆合金记住其高温形式的温度称为相变温度，可以通过施加应力和其它方法来调节。因此，奥氏体相和马氏体相之间的温度差可以是相变ΔT。或者，SMA元件88可经历位移转变而不是扩散转变，以在马氏体和奥氏体之间转变。位移性转变是通过原子(或原子团)相对于其相邻原子的协调运动而发生的结构变化。通常，马氏体相是指相对较低温度的相，并且通常比相对较高温度的奥氏体相更易变形，即杨氏模量低约2.5倍。

SMA元件88开始从奥氏体相变为马氏体相的温度称为马氏体开始温度M_S。SMA元件88完成从奥氏体相到马氏体相的转变的温度被称为马氏体完成温度M_F。类似地，当SMA元件88被加热时，SMA元件88开始从马氏体相变化到奥氏体相的温度被称为奥氏体开始温度A_S。SMA元件88完成从马氏体相到奥氏体相的转变的温度被称为奥氏体完成温度A_F。因此，SMA元件88的特征可以在于冷态，即，当SMA元件的温度低于SMA元件88的马氏体完成温度M_F时。同样，SMA元件88的特征还可以在于热态，即当SMA元件88的温度高于SMA元件的奥氏体完成温度A_F时。

因此，SMA元件88被配置成由于影响该元件的温度和应力的变化而从一个相位变换到另一个相位。因此，SMA元件88为致动器86提供感测摩擦制动器子组件62的温度并响应于此而操作的能力。因此，可以具体地选择SMA元件88的特性，在摩擦制动器子组件62的预设温度下产生力F_a。

如图2-5所示，致动器86可以封闭在致动器壳体90中。致动器86可以直接安装到第一护罩部件82。为了便于护罩组件80的这种构造，第一护罩部件82可以限定凹口或孔92，该凹口或孔92具有特别选择的尺寸以容纳和接纳致动器壳体90的外部尺寸。致动器86在第一护罩部件82处的这种安装确保SMA元件88响应于由转子64和/或垫片70发出的热能来启动护罩组件80并打开用于入射的环境气流25的路径以冷却摩擦制动器子组件62。在护罩组件80的一些实施例中，如图4和5所示，致动器86还包括偏置弹簧94，该偏置弹簧94配置成抵消SMA元件88产生的力F_a。具体地，弹簧94产生力F_b以将第二护罩部件84缩回到摩擦制动器子组件62的预设温度以下。

在致动器86的特定图4实施例中，偏置弹簧94的偏置力F_b可配置成抵消SMA元件88的金属丝实施例88A的膨胀和收缩之一。在图5所示的可选实施例中，SMA 88可配置成多个盘线88B，其可由单独的分隔器96分开并与一个或多个偏置弹簧94串联布置。采用SMA 88的金属丝88A实施例的致动器86还可包括第一滑轮98和第二滑轮100(如图4所示)。如图所示，SMA 88的金属丝88A实施例围绕滑轮98、100延伸。在这样的实施例中，第一和第二滑轮98、100中的每一个被配置成改变SMA88金属丝的定向路径，使得致动器86可以施加力F_a来致动第二护罩部件84。此外，滑轮98、100允许使用SMA88的金属丝88A实施例尺寸紧凑地封装致动器86，其中SMA88的金属丝88A实施例具有足够的长度以产生第二护罩部件84的适当位移和致动。因此，力F_a与偏置弹簧94施加的偏置力F_b相反地操作。在图4所示的具体实施例中，致动器壳体90配置成将SMA88、偏置弹簧94和滑轮98、100安装和保持在其中。

根据图6A和6B所示的实施例，第一护罩部件82可以限定一个或多个开口102，而第二护罩部件84可以限定至少一个开口103。开口103配置成当开口103与开口102重合时允许至少一部分入射的环境气流25进入摩擦制动器子组件62。具体地，在图6A和6B的实施例中，第二护罩部件84配置成绕轴线Y相对于第一护罩部件82旋转，从而选择性地阻挡和打开开口102。因此，开口103布置成与开口102重合，并且当第二护罩部件84已经经由SMA88被旋转适当的量时允许入射的环境气流25进入摩擦制动器子组件62。在这样的实施例中，致动器86可以直接布置在第一护罩部件82上，如以上参照图2所述。

根据图7A和7B所示的另一个实施例，第一护罩部件82可以限定多个单独的开口102。另外，SMA元件88被配置成多个单独的SMA金属丝88A。然后，弹簧94可配置成多个单独的弹簧94A。第一护罩部件82还可以包括多个枢转构件104。此外，第二护罩部件84可包括，或更具体地，配置成多个单独的翼片或突片84A。在本实施例中，每个单独的SMA金属丝88A然后配置成使多个单独的翼片84A中的至少一个绕多个枢转构件104中的相应一个旋转，从而选择性地阻挡和打开多个单独的开口102中的相应一个。

根据图8A、8B所示的另一实施例，第二护罩部件84可以布置成平行于第一护罩部件82并靠近第一护罩部件82，例如与其接触。第二护罩部件84可以被配置成沿着轴线Y选择性地与第一护罩部件82间隔开或移动离开，由此产生用于入射的环境气流25的至少一部分到摩擦制动器子组件62的路径。护罩组件80还可包括一个或多个导销108，其配置成保持第二护罩部件84相对于第一护罩部件82的旋转位置。如图所示，SMA元件88被配置成多个单独的SMA螺旋元件88B。每个SMA螺旋元件88B和单独的弹簧94A可以围绕相应的导销108同心地布置。

根据图9A、9B所示的另一实施例，第一护罩部件82可以限定多个开口102，并且第二护罩部件84可以配置成弹性构件84C。如图所示，每个弹性构件84C配置成选择性地覆盖和打开相应的开口102，并在弯曲时产生回复力或偏置力F_b。在本实施例中，SMA元件88C配置成弯曲相应的弹性构件84C，从而露出特定的开口102。因此，图9A、9B的特定实施例的特征在于没有单独的专用偏置弹簧，例如弹簧94。根据图10A、10B所示的又一实施例，第一护罩部件82和第二护罩部件84中的至少一个可包括多个弹性构件110。如图所示，在本实施例中，SMA元件88被配置成缠绕在多个弹性构件110周围的螺旋构件88D。螺旋SMA元件88进一步被配置成响应于制动器子组件62的温度选择性地挤压多个弹性构件110并且由此将第二护罩部件82与第一护罩部件84分离。

总体上，铰接制动器护罩组件80可以在其完全关闭或接近关闭的状态下保护摩擦制动器子组件62免受道路携带的污染物和/或碎片的影响。另一方面，当驱动增加的制动温度的条件需要时，铰接制动器护罩组件80能够产生用于入射的环境气流25的路径以冷却摩擦制动器子组件62。因此，可以避免在转子64与摩擦表面74之间以将可能的污染引入摩擦制动器子组件62为代价来维持峰值停止功率和延长摩擦衬片72的寿命的有效制动器冷却的共同折衷。

详细描述和附图或图支持和描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实现所要求保护的公开的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践在所附权利要求中限定的公开的各种替代设计和实施例。此外，在附图中示出的实施例或在本说明书中提及的各种实施例的特征不必理解为彼此独立的实施例。相反，在一个实施例的一个示例中描述的每个特性可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望的特性组合，从而使得没有以文字或参考附图描述的其他实施例是可能的。因此，这些其它实施例落入所附权利要求的范围的框架内。