一种高性能的浮式制动钳
阅读说明：本技术 一种高性能的浮式制动钳 (High-performance floating brake caliper ) 是由 孟祥亮 苏晓晨 奚乐 武素荣 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及制动钳技术领域,具体地说是一种高性能的浮式制动钳。一种高性能的浮式制动钳,包括壳体,其特征在于：所述的壳体为舟桥式壳体结构,位于壳体内侧设有支架,位于支架的前侧分别设有摩擦块组件及壳体保持弹簧,位于支架的后侧分别设有活塞、密封圈及防尘罩。同现有技术相比,提供一种高性能的浮式制动钳,在客户边界限定的情况下,在径向、轴向方向均可以做到有足够的包络空间,可满足不同情况下的动态校核。(The invention relates to the technical field of brake calipers, in particular to a high-performance floating brake caliper. A high performance sliding brake caliper comprising a housing, characterized in that: the shell is of a pontoon bridge type shell structure, a support is arranged on the inner side of the shell, a friction block assembly and a shell retaining spring are respectively arranged on the front side of the support, and a piston, a sealing ring and a dust cover are respectively arranged on the rear side of the support. Compared with the prior art, the high-performance sliding brake caliper has the advantages that under the condition that the boundary of a customer is limited, enough enveloping space can be achieved in the radial direction and the axial direction, and dynamic checking under different conditions can be met.)
技术领域
本发明涉及制动钳技术领域，具体地说是一种高性能的浮式制动钳。
背景技术
伴随车辆新技术的日新月异的发展，车辆整体尺寸、重量、速度等不断加大、加重、加快，从而对车辆的制动性能要求也越来越苛刻，理论及实践表明，在制动过程中，约70%~80%的制动力矩由前轮制动器来提供。在客户边界数据限定下，如何做到既能有效满足客户空间布置，又能提供有效的制动效能，这就需要提供一种高性能的制动器来满足上述要求；同时，随着审美观念的多样化，个性化车辆的需求也日益见多，对制动器的设计也同时提出了个性化设计诸如个性化色彩的运用，个性化定制的logo等。目前市场上在能同时满足空间布置、高性能和个性化定制型式的制动钳设计方案方面还捉襟见肘。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种高性能的浮式制动钳，集合了空间优化、性能提升、个性定制的全新制动钳结构，径向及轴向的方向均有很良好的包络性。
为实现上述目的，设计一种高性能的浮式制动钳，包括壳体，其特征在于：所述的壳体为舟桥式壳体结构，位于壳体内侧设有支架，位于支架的前侧分别设有摩擦块组件及壳体保持弹簧，位于支架的后侧分别设有活塞、密封圈及防尘罩。
位于壳体的前侧采用盖板固定螺钉连接壳体盖板。
位于壳体后部的左右两侧分别连接设有导向销，导向销上套设有缓冲套管，位于缓冲套管的顶部连接保护塞；位于导向销一侧的壳体上分别设有防尘帽及放气螺栓。
所述的活塞、密封圈及防尘罩设有两组，并且两组活塞、密封圈及防尘罩位于支架后侧的壳体内。
所述的支架与摩擦块组件之间以及摩擦块组件与壳体保持弹簧之间分别设有回位弹簧。
所述的回位弹簧包括中间部分、卡扣部分、弯钩部分，中间部分、卡扣部分、弯钩部分为一体成型结构；中间部分的一端连接弯钩部分，中间部分的另一端连接卡扣部分；所述的弯钩部分的下部为V型弯钩结构；所述的卡扣部分为U型凹槽结构。
所述的中间部分呈n型结构，位于中间部分左右两端与弯钩部分及卡扣部分的连接圆角处分别设有腰型孔，中间部分的上端中央设有圆孔，圆孔的下方设有支撑杆，所述的支撑杆的一端从弯钩部分的上部折弯，支撑杆的另一端连接并支撑卡扣部分；位于弯钩部分的中部设有力值调整孔。
所述的壳体的主要尺寸包括边界A：导向销安装外端下侧面与壳体结构间的间隙、边界X：支架手臂外端面上部与壳体结构间的间隙、边界Y：支架手臂外端面下部凸起部位与壳体结构间的间隙、边界Z1：支架手臂与壳体结构间的间隙、边界Z2：壳体结构宽度；边界A=C+I-B-D-E-F-G-H；边界X= D+J+G+H-L-C-M1-N；边界Y= D+J+G+H-L-C-M2-N。
所述的C=支架安装面-支架基准的距离；I为壳体结构轴向与壳体基准间距离；B=导向销安装外端面下侧面-支架基准的距离；D=支架安装面-制动盘的距离；E为制动盘的厚度；F为摩擦块的厚度；G为减震片的厚度；H为壳体与减震片接触面至壳体基准的距离；J为摩擦块组件中的背板的厚度；L为壳体结构侧面至壳体基准之间的距离；M1为支架手臂外端面上部至支架基准的距离；N为制动盘达到许可磨损的最大量；M2为支架手臂外端面下部凸起部位至支架基准的距离。
本发明同现有技术相比，提供一种高性能的浮式制动钳，在客户边界限定的情况下，在径向、轴向方向均可以做到有足够的包络空间，可满足不同情况下的动态校核。
对比本发明舟桥式结构的浮动制动钳，壳体桥部径向方向进一步延展，在径向方向形成弓形结构，进而四面360度合围，最终形成一种高强度的舟桥式壳体结构，经过有限元对比表面，此种结构的线性变形比常规U型制动钳壳体提高了约20%~30%的表现。
附图说明
图1为本发明结构爆炸示意图。
图2，图3为本发明中舟桥式壳体结构立体图。
图4为本发明结构剖视图。
图5，图6为本发明结构各项尺寸标注示意图。
图7，图8为U型制动钳壳体结构立体图。
图9为U型制动钳结构剖视图。
图10为本发明中回位弹簧结构立体图。
图11为回位弹簧与摩擦块组件连接示意图。
参见图1，图4，图5，1为防尘帽，2为放气螺栓，3为壳体，4为支架，5为回位弹簧，6为壳体保持弹簧，7为壳体盖板，8为保护塞，9为缓冲套管，10为导向销，11为活塞，12为密封圈，13为防尘罩，14为摩擦块组件，15为盖板固定螺钉，16为车轮。
参见图10，5-1为中间部分，5-2为弯钩部分，5-3为卡扣部分，5-4为圆孔，5-5为腰型孔，5-6为力值调整孔，5-7为支撑杆。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图7至图9所示，常规的U型制动钳在壳体桥部厚度方面均只能做到同样的厚度；对于常规的U型制动钳，其壳体圆弧弧度一般较短，主要原因在于壳体两侧分布有支架的两个手臂，限制了其再向两端展开，因此，壳体的宽度略小于支架的宽度；从而形成典型的U型结构，在制动压力作用下，非常容易发生变形，所以强度较差。
而本发明的舟桥式壳体结构的浮动制动钳，壳体桥部径向方向进一步延展，在径向方向形成弓形结构，进而四面360度合围，最终形成一种高强度的舟桥式壳体结构，此种结构会在壳体轴向方向受力时，对桥主体部位的变形形成强有力的支撑；有限元对比分析表明，此种结构的线性变形要比常规的U型制动钳壳体提高了约20%~30%的表现。
如图1至图4所示，壳体3为舟桥式壳体结构，位于壳体3内侧设有支架4，位于支架4的前侧分别设有摩擦块组件14及壳体保持弹簧6，位于支架4的后侧分别设有活塞11、密封圈12及防尘罩13。
位于壳体3的前侧采用盖板固定螺钉15连接壳体盖板7。
位于壳体3后部的左右两侧分别连接设有导向销10，导向销10上套设有缓冲套管9，位于缓冲套管9的顶部连接保护塞8；位于导向销10一侧的壳体3上分别设有防尘帽1及放气螺栓2。
活塞11、密封圈12及防尘罩13设有两组，并且两组活塞11、密封圈12及防尘罩13位于支架4后侧的壳体3内。
支架4与摩擦块组件14之间以及摩擦块组件14与壳体保持弹簧6之间分别设有回位弹簧5。
壳体3的圆弧R弧度要足够长，以便形成桥头和桥尾，从另一个方向来看即船头和船尾。此种结构会在壳体轴向方向受力时，对桥主体部位的变形形成强有力的支撑；经多轮次的FEM分析及设计优化表明，R弧长与对应桥主体部位宽度的比值在1.7-2.0之间，可以达到二者兼顾的理想目的。
如图10，图11所示，回位弹簧5包括中间部分、卡扣部分、弯钩部分，中间部分5-1、卡扣部分5-3、弯钩部分5-2为一体成型结构；中间部分5-1的一端连接弯钩部分5-2，中间部分5-1的另一端连接卡扣部分5-3；所述的弯钩部分5-2的下部为V型弯钩结构；所述的卡扣部分5-3为U型凹槽结构。
中间部分5-1呈n型结构，位于中间部分5-1左右两端与弯钩部分5-2及卡扣部分5-3的连接圆角处分别设有腰型孔5-5，中间部分5-1的上端中央设有圆孔5-4，圆孔5-4的下方设有支撑杆5-7，所述的支撑杆5-7的一端从弯钩部分5-2的上部折弯，支撑杆5-7的另一端连接并支撑卡扣部分5-3；位于弯钩部分5-2的中部设有力值调整孔5-6。
基于制动钳拖滞产生原因和制动钳回位特性，在内、外摩擦片背板的锤头支撑位置增加回位弹簧，通过回位弹簧的弹簧力将内、外摩擦片向远离制动盘的方向拉动，确保制动盘与摩擦片之间获得充分的分离间隙，以达到降低制动钳拖滞力矩的目的。
保证制动盘与内、外摩擦片之间获得更好的分离效果， 达到降低制动钳拖滞力矩的目的：制动时，内、外摩擦片向制动盘方向移动并夹紧制动盘，此时回位弹簧被撑开变形，制动结束后，液压力释放，活塞回位，内外摩擦片在弹簧力的作用下分别被拉回，从而产生盘片间隙，有效降低拖滞力矩。
降低摩擦片与支架之间的滑动阻力，增强摩擦片的回位特性：回位弹簧卡在内、外摩擦片背板滑动面上，跟随内、外摩擦片一起在内、外支架上滑动，由于回位弹簧表面粗糙度很小，这样大大降低了内、外摩擦片在内、外支架上的滑移阻力，在一定程度上增强了摩擦片回位特性，降低制动钳拖滞力矩。
采用回位弹簧，能够在不影响制动钳所需液量的前提下降低拖滞力矩，保证制动踏板感。
如图5，图6所示，壳体3的主要尺寸包括边界A：导向销安装外端下侧面与壳体结构间的间隙、边界X：支架手臂外端面上部与壳体结构间的间隙、边界Y：支架手臂外端面下部凸起部位与壳体结构间的间隙、边界Z1：支架手臂与壳体结构间的间隙、边界Z2：壳体结构宽度；边界A=C+I-B-D-E-F-G-H，即Amin=Cmin+Imin-Bmax-Dmax-Emax-Fmax-Gmax-Hmax；边界X= D+J+G+H-L-C-M1-N，即Xmin=Dmin+Jmin+Gmin+Hmin-Lmax-Cmax-M1max-Nmax；边界Y= D+J+G+H-L-C-M2-N，即Ymin=Dmin+Jmin+Gmin+Hmin-Lmax-Cmax-M2max-Nmax。
C=支架安装面-支架基准的距离；I为壳体结构轴向与壳体基准间距离；B=导向销安装外端面下侧面-支架基准的距离；D=支架安装面-制动盘的距离；E为制动盘的厚度；F为摩擦块的厚度；G为减震片的厚度；H为壳体与减震片接触面至壳体基准的距离；J为摩擦块组件中的背板的厚度；L为壳体结构侧面至壳体基准之间的距离；M1为支架手臂外端面上部至支架基准的距离；N为制动盘达到许可磨损的最大量；M2为支架手臂外端面下部凸起部位至支架基准的距离。
边界X部位的间隙随着摩擦块摩擦材料（K尺寸）的磨损逐渐减少，需保证极限工况（K=0，制动盘达到许可磨损的最大量)下，边界X处仍然必须为间隙配合。并且由于轴向边界限制，P1/P2尺寸不能无限止往右侧扩展，但此两尺寸从铸造性来讲，又不能太薄。
边界Y部位的间隙随着摩擦块摩擦材料（K尺寸）的磨损也同步逐渐减少，需保证极限工况（K=0，制动盘达到许可磨损的最大量)下，Y处仍然必须为间隙配合。并且由于轴向边界限制，P1/P2尺寸不能无限止往右侧扩展，但此两尺寸从铸造性来讲，又不能太薄。
边界Z1: 支架手臂与壳体新设计结构间的间隙，保证在工作过程中不干涉，此尺寸可借鉴支架手臂与壳体左侧原形状之间隙作对称设计；边界Z2：壳体总宽度。
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