CN101214815B - 一种工业车辆的制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业车辆的制动器，主要包括踏臂、支架、复位弹簧、锁定爪、弹性拨指、控制杠杆、控制螺钉、锁紧螺母、拉锁挂件、挂轴、调节螺栓、拉锁平衡件、弹性体；踏臂面向支架的一侧固接有拉线轴、踏臂锁钩、杠杆推力面、拨指复位件，支架在面向踏臂的一侧固接有踏臂枢轴、锁定爪枢轴、控制杠杆枢轴，并开有踏臂限位槽、拨指限位槽、锁定爪限位槽。本发明结构简单，易于加工，工作可靠，完全采用脚踏板操纵；在第一工作位置进入锁定，在第二工作位置时解除锁定，具有唯一的锁定位置，故制动力稳定，同时还具有解锁行程可调、以及刹车片磨损补偿功能。

Description

一种工业车辆的制动器

技术领域

本发明涉及一种工业车辆的制动器，具体地说是一种驻车制动控制装置，用脚踏板操纵的机械式制动器，属于车辆制动控制系统或其部件技术领域。

背景技术：

车辆的机械式驻车制动，大都借助棘轮-棘爪机构的锁止动作，将制动器保持在制动位置，达到确保车辆可靠停驻的目的。

日本专利公开号为JP3031045的专利公报公开了一种脚踏驻车制动机构，其驻车制动动作系由操作者踩下制动踏板，依赖棘爪卡入相应位置的棘轮齿槽来实现锁定。但是，要解除制动动作则需要用手操纵一个手柄来实现，当扳动解除制动的手柄时，棘爪从棘轮的齿槽中脱出，于是机构的锁定动作被解除，机构被复位弹簧迅速复位，踏板在瞬间快速地从低位弹向高位。这种控制方法存在着不足之处，即，当操作者用手扳动手柄来解除制动时，其操作脚不一定踩在驻车制动踏板上，而可能放在该踏板的附近，这就使操作者踝关节附近的下肢部分有可能进入所述踏板在回弹行程中所要扫过的空间区域，从而存在着被击伤的潜在危险。

另外，日本专利公开号为JP2249746的专利公报，还公开了一种脚操纵的制动器，其驻车制动操作用脚来完成：踩下踏板时，借助棘轮-棘爪的锁止动作，驻车装置被保持在制动位置；再次踩下踏板时，棘爪从棘轮齿槽中脱出，复位弹簧将机构复位，从而释放锁定而解除制动。

在上述背景技术中，存在着大多数棘轮-棘爪式制动锁定机构共有的弱点，即，制动力的大小不恒定。因为这种机构在一定范围内的任意齿上均能出现形式上的锁止，于是，随着体力强弱、注意力集中程度、甚至情绪好坏等因素的影响，操作者对驻车制动机构施加的操作力会出现变化，棘爪可能与棘轮上多个齿槽中的任意一个发生啮合，可靠制动力的出现成了一种概率事件，这就导致车辆停驻时可能存在着制动效能不足的“假驻车”安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足之处，提供一种工业车辆的制动器，可完全采用脚踏板操纵，实现每次制动的制动力基本保持恒定不变，制动效果可靠，完全排除了棘爪-棘轮式制动机构存在的因错误操作而出现制动力不足的可能性，同时还具有解锁行程可调、以及刹车片磨损补偿功能。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明采用踏臂装配在支架上，复位弹簧的一端连接在踏臂上，另一端连接在与支架相对位置固定的挂耳上，锁定爪安装在支架上，弹性拨指安装在踏臂上，控制杠杆套装在支架上，拉索挂件的上部套装在踏臂上，下部装有挂轴，调节螺栓旋入拉索平衡件中部的螺纹通孔中，支架上装有一个弹性体；特征是：踏臂面向支架的一侧固接有拉线轴、踏臂锁钩、杠杆推力面、拨指复位件，支架在面向踏臂的一侧固接有踏臂枢轴、锁定爪枢轴、控制杠杆枢轴，并开有踏臂限位槽、拨指限位槽、锁定爪限位槽。

所述的踏臂可转动地套装在踏臂枢轴上，拉线轴穿入踏臂限位槽中。

所述的锁定爪可转动地套装在锁定爪枢轴上，在锁定爪的一端有锁定爪尖，另一端固接有锁定爪限位销，锁定爪限位销穿入锁定爪限位槽中；

所述的控制杠杆可转动地套装在控制杠杆枢轴上，控制杠杆与踏臂杠杆推力面相对的一端具有杠杆触止端，控制杠杆的另一端具有一轴线与控制杠杆枢轴的轴线相垂直的螺纹通孔。

所述的控制杠杆上与控制杠杆枢轴的轴线相垂直的螺纹通孔中旋有控制螺钉，该控制螺钉伸出螺纹通孔的端部指向弹性拨指的拨指限位销一端，并采用一个锁紧螺母锁紧在合适位置。

所述的弹性拨指具有一个套管壳，该套管壳中部固接有拨指枢轴、尾端封闭并固接有拨指限位销，拨指枢轴与拨指限位销的轴线相互平行且均与弹性拨指的纵轴线垂直相交，一个指销可滑动地套装在弹性拨指套管壳的前端孔内，所述套管壳中装有压缩弹簧，该压缩弹簧弹性地顶在指销位于套管壳内一端的端部。

所述的挂轴上开有通孔，调节螺栓穿过通孔，旋入拉索平衡件中部的螺纹通孔内；调节螺栓可在拉索平衡件的螺纹孔的旋入或旋出，旋入使驻车制动力Nc增大，旋出使驻车制动力Nc减小，在调节螺栓与拉索平衡件两者位置确定时，反复按压踏臂到达锁定位置时得到的制动力Nc相同。

所述的踏臂在制动行程下压到达第一工作位置时，锁定爪尖进入踏臂锁钩的底部，制动器进入锁定状态。

所述的踏臂在制动行程下压到达第二工作位置时，锁定爪尖抬高到踏臂锁钩的运行轨迹S之上，制动器被解除锁定。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、用固接在踏臂上的锁钩配合锁定爪实施制动锁定，结构简单，易于加工，且工作可靠；

2、忽略刹车片磨损因素的影响，制动力一经调定后，每次驻车制动操作所获得的制动力基本保持不变；

3、驻车制动的锁定必须在达到系统预设的足够的制动力时才能实现，不会出现制动力不足的“假驻车”；

4、锁钩距踏板枢轴的距离大，锁定接触面工作负荷低，磨损小，寿命长；

5、解锁行程距离可以根据操作者的喜好自由调整；

6、具有刹车片磨损量的补偿调节功能；

7、全部操作过程脚必须放在制动踏板上才能完成，避免了手动解锁操作方案中踏板回弹时伤人的危险。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明结构示意图。

图3是本发明从另一角度看到的支架背面的结构示意图。

图4是本发明制动器从初始状态到锁定状态产生的制动行程h。

图5是本发明制动器制动前的初始状态工作原理示意图。

图6是本发明制动器在踩下踏板的制动原理示意图。

图7是本发明制动器为踏臂越过前图位置继续下行，锁定爪进入了锁定位置时的姿态原理示意图。

图8是本发明制动器为再一次踩下踏板的解锁行程终点原理示意图。

图9是已有技术棘轮-棘爪驻车锁定机构在实现驻车锁定时原理示意图。

图10是Lbmin和Lc与Nbmin和Nc相对应的机构制动行程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述：

如图1～图3所示，包括：踏臂1和支架2，踏臂1相对于支架2的一侧(支架2的正面)固接有拉线轴101，踏臂锁钩102，杠杆推力面103，拨指复位件104，支架2的正面有踏臂枢轴201、锁定爪枢轴202、控制杠杆枢轴203，支架2上还开有三个贯通支架板材的弧形槽孔，分别为踏臂限位槽204、拨指限位槽205、锁定爪限位槽206。

还包括：复位弹簧3，锁定爪4、锁定爪尖401、锁定爪限位销402、弹性拨指5、指销501、拨指枢轴502、拨指限位销503、控制杠杆6、控制螺钉7、锁紧螺母8、拉索挂件9、挂轴10、调节螺栓11、拉索平衡件12、弹性体13、挂耳14。

踏臂1通过踏臂枢轴201可转动地装配在支架2上，踏臂1上端拉线轴101的轴线与踏臂1的回转平面相互垂直；在装配位置上，拉线轴101穿过支架2上的踏臂限位槽204伸出到支架2的背面，故踏臂1绕踏臂枢轴201的回转范围受到了踏臂限位槽204的限制；踏臂锁钩102位于踏臂枢轴201以下部分的靠近中间位置。

复位弹簧3的一端挂在踏臂1背向支架2一侧的拉线轴101轴端的小孔内，另一端则挂在与支架相对位置固定的挂耳14上，该挂耳14的位置使得复位弹簧3的轴线大致平行于踏臂1的回转平面，复位弹簧3即使在踏板处于最高位置时也仍然具有适当的弹张量，其剩余复位拉力足以保持踏臂1的踏板处于最高位置。

锁定爪4可转动的安装在固接于支架2上的锁定爪枢轴202上，在锁定爪4的一端有锁定爪尖401，另一端有锁定爪限位销402，在装配状态下，锁定爪限位销402被置于支架2上所开的锁定爪限位槽206中，其运动范围受到该槽的限制，这就使锁定爪4只能在限定的角度内绕锁定爪枢轴202摆动。

弹性拨指5的套管壳中部固接有拨指枢轴502，尾部封闭且固接有拨指限位销503，拨指枢轴502与拨指限位销503两者的轴线相互平行、并正交于弹性拨指5的纵轴线；拨指枢轴502可转动地装在支架2上相应的通孔内，而拨指限位销503则位于支架2上的拨指限位槽205中，形成了摆转角度受拨指限位槽205限制的可转动装配状态，一个指销501滑动地装于所述套管壳内，在此套管壳内设置有压缩弹簧(图中未画出)，该弹簧一端顶在套管壳尾端，一端顶在指销501位于套管壳内的端部，因此指销501是可以伸缩的，其伸缩量及弹力可以保证指销501在全部工作范围内均能以适当的压力将锁定爪4拨动并保持在需要的工作位置。

控制杠杆6可转动地套装在支架2上的控制杠杆枢轴203上，其一端为杠杆触止端601，另一端的螺纹孔中旋有控制螺钉7，锁紧螺母8可将控制螺钉7固定在调定的合适位置。需要时，松开锁紧螺母8即可对控制螺钉7进行调整。

拉索挂件9的上部可转动地套装在踏臂拉线轴101上，拉索挂件9的下部装有可转动的挂轴10，挂轴10上开有通孔，该通孔的轴线与挂轴10的轴线垂直相交；拉索平衡件12的两端对称地开有直径相同的孔，可分别连接通往左右两个车轮的驻车制动拉索，在拉索平衡件12的中部，开有螺纹通孔，该螺纹通孔的轴线与所述两端直径相同的孔轴线垂直，一只调节螺栓11穿过所述挂轴10所开的通孔、旋入拉索平衡件12中部的螺纹通孔内；在车轮刹车片磨损时，只要将调节螺栓11向拉索平衡件12中部的螺纹通孔中旋入，即可张紧拉索，达到补偿调节作用；若两侧车轮的制动行程出现差异，驻车制动时拉索平衡件12会绕挂轴10的轴线发生摆动，保证两侧车轮的制动力基本一致。

支架2上踏臂限位槽204的下端，装有一个弹性体13，在解除制动、踏臂1向上回弹到终点(即制动前的初始位置)时，拉线轴101撞击在该弹性体13上停止，由于弹性体13即能缓解冲击，又将两个刚性零件隔开，避免了零件撞击所发出的令人烦恼的噪声。

各个枢轴类零件(踏臂拉线轴101、踏臂枢轴201、锁定爪枢轴202、控制杠杆枢轴203、拨指枢轴502)的自由端均开有与枢轴轴线垂直的销孔，在相应的零件可转动地套装之后，这些销孔中被穿入合适的开口销，必要时还辅以垫圈，籍以防止零件脱落。

图4所示是本发明的制动器从初始位置到达锁定位置所产生的制动行程h。

本发明制动器的工作原理如下：

图5～图8是本发明制动器的工作原理示意图，其动作是循环出现的，即，从图5开始，经过图6、图7、图8之后，重新回到图5(由于构图关系，图1所示的复位弹簧3在本图中被省略而未画出，但该弹簧的复位功能并未省略)。

图5显示的是驻车制动前的初始状态，图中标出的各零件的动作方向箭头表达的是在机构复位到这个初始状态之前零件的动作方向；此时踏板处于高位，控制螺钉7与弹性拨指5之间尚存在间隙，因而控制杠杆6处于自由状态。这时，弹性拨指5的指销501顶住锁定爪4上边沿靠锁定爪尖401一侧，将锁定爪4压到逆时针旋转的极限位置，锁定爪尖401则已达到踏臂锁钩102绕踏臂枢轴201旋转的圆弧轨迹S以下，由于锁定爪限位销402受到锁定爪限位槽206最上端的限制，锁定爪4已无法继续旋转。同样道理，弹性拨指5则被限制在顺时针旋转的极限位置。

图6显示的是在踩下踏板的制动过程中，踏臂1绕踏臂枢轴201旋转到达的一个位置。此时，踏臂锁钩102顶部将锁定爪尖401推起到与锁钩顶运动轨迹S相重叠的临界状态。在如图5所示的初始状态向目前状态发展的这段制动过程中，踏臂1上的杠杆推力面103绕踏臂枢轴201顺时针旋转，推动控制杠杆6发生摆动，当初始状态的间隙被消除之后，控制螺钉7推动弹性拨指5产生逆时针旋转，指销501受压回缩，指销501与锁定爪4之间的力作用点位于锁定爪枢轴202轴心的左侧。

图7为驻车制动的第一工作位置，踏臂越过前图位置继续下行，锁定爪进入了锁定位置时的姿态，这时，驻车制动已经实现；当踏臂1越过图6所示位置继续下行时，锁定爪尖401与踏臂锁钩102的顶端脱离接触，由于指销501的作用力方向仍位于锁定爪枢轴202轴心的左侧并有一个足够的偏移量X，弹性拨指5内的弹簧将指销501弹出，压迫锁定爪4快速逆时针旋转，同时弹性拨指5也由于指销501向左滑动而快速顺时针旋转，这样，锁定爪尖401被压向踏臂锁钩102的钩槽底部进入锁定位置。在锁定爪限位销402快速摆动到极限位置与锁定爪限位槽206端部发生撞击时，一个清脆的“嗒”声传出，形成了通知操作者驻车锁定已实现、可以结束踩踏动作的声讯号。从图5到图7的过程中，拉线轴101的位置产生了提升量h(见图4)，此提升量通过从动零件拉索挂件9、挂轴10、调节螺栓11和拉索平衡件12的传递，将拉索拉紧到制动状态，驻车制动至此实现。此时，操作者可将施力脚从踏板上移开安全离去，由于锁定爪4与踏臂锁钩102间稳定的咬合关系，踏臂1被锁定无法回弹，驻车制动状态得以维持不变。

图8为驻车制动的第二工作位置，即再一次踩下踏板到达的解锁行程的终点。在解锁行程的适当位置，锁定爪被机构动作致动，形成锁定爪尖抬高到踏臂锁钩顶运行轨迹以上的解锁状态，此时放松踏板即可以使其顺利回到制动开始前图5所示的初始位置。在图7所示第一工作位置的锁定状态下，再次踩下踏臂1使其达到本图解锁状态的行程中，杠杆推力面103再次发生顺时针摆动，控制螺钉7推动弹性拨指5逆时针旋转，指销501随之逐步回缩，当指销501与锁定爪4间力的作用线从锁定爪枢轴202的左侧转移到右侧、偏移距离达到X1时，指销501对锁定爪4施加的顺时针方向的转动力矩克服了锁定爪枢轴202与锁定爪枢轴孔间的摩擦阻力，导致锁定爪4发生顺时针旋转，弹性拨指5内弹簧的压力将指销501推出，迅速将锁定爪4压到顺时针极限位置，此时锁定爪限位销402被支架2上锁定爪限位槽206的下端限制住，锁定爪尖401则抬高到踏臂锁钩102的运行轨迹S之上，不再对踏臂锁钩102的运动产生影响。

装置从图8回到图5的过程如下，在图8状态下松开踏板，踏臂1在复位弹簧3的恢复力作用下，将毫无阻碍的沿逆时针方向恢复到图5所示的初始位置，在此过程中，固接在踏臂1上的拨指复位件104的下端拨动弹性拨指5，将其从图8实线表达的位置顺时针拨转到图5虚线所表达的位置，这时，由于指销501与锁定爪4间作用力的指向又偏转回到锁定爪枢轴202的左侧，偏心距为X2(见图5)，故锁定爪4又发生逆时针旋转，从而回到图5所示的状态，指销501由于锁定爪4的逆时针旋转继续向锁定爪尖401一侧滑动并弹出，带动弹性拨指5顺时针旋转到拨指限位槽205限位位置(图5中的实线位置)，控制杠杆6也被逆时针推转，回到图5所示的自由状态下。

解锁行程的调整方法如下：将控制螺钉7适当旋入一端距离，可促使解锁动作提前发生，亦即缩短了解锁行程；反之将控制螺钉适当旋出一段距离，则可延迟解锁动作的发生，亦即加大了解锁行程。控制螺钉7的位置调整到理想位置后，应当将锁紧螺母8旋紧在与之对应的控制杠杆6的平面上，这样，控制螺钉7的位置得到固定，调整好了的解锁行程也就不会再发生变化。

图9是踏板制动力曲线，显示了已有技术棘轮-棘爪驻车锁定机构锁定时制动力可能的分布范围，其中Nbmin表示能够满足车辆技术条件规定的在坡道上驻车所需的制动力，Nmax和Nmin是棘轮-棘爪驻车锁定机构实际操作可能达到的在制动力曲线上的上、下界限(Nmax适用于坡道、Nmin适用于平地)，Lbmin、Lmax和Lmin则是与上述同脚标制动力相应的制动行程。从本图可以看出，由于某种因素(如操作者的体力、情绪或注意力变化等)的影响，棘轮-棘爪驻车锁定机构实际驻车操作所达到的制动力，可能出现在低于Nbmin的区间，因此，在坡道停车时存在着安全隐患。

图10同样是踏板制动力曲线，表示的是本发明驻车锁定机构将制动力调定在大于车辆技术条件规定的在坡道上驻车所需的制动力Nbmin的Nc点(两者之差被称为制动力安全裕量)，由本发明制动器的结构特征所决定，无论什么人在什么情况下进行驻车操作，制动力必须达到Nc才会发生锁定，并且Nc是一个不变值，这样，驻车制动就有了可靠的安全保障。

Claims (4)

1.一种工业车辆的制动器，采用踏臂(1)安装在支架(2)上，复位弹簧(3)的一端连接踏臂(1)，另一端连接在与支架(2)相对位置固定的挂耳(14)上，锁定爪(4)安装在支架(2)上，在支架(2)上套装控制杠杆(6)，拉索挂件(9)的上部套装在踏臂(1)上，下部装有挂轴(10)，支架(2)上装有一个弹性体(13)；其特征在于：踏臂(1)面向支架(2)的一侧固接有拉线轴(101)、踏臂锁钩(102)、杠杆推力面(103)及拨指复位件(104)；支架(2)在面向踏臂(1)的一侧固接有踏臂枢轴(201)、锁定爪枢轴(202)及控制杠杆枢轴(203)；并开有踏臂限位槽(204)、拨指限位槽(205)及锁定爪限位槽(206)；

弹性拨指(5)具有一个套管壳，套管壳中部固接有拨指枢轴(502)、尾端固接有拨指限位销(503)，拨指枢轴(502)与拨指限位销(503)的轴线相互平行且均与弹性拨指(5)的纵轴线垂直，指销(501)可滑动地套装在套管壳的前端孔内；

所述拨指枢轴(502)可转动地装在支架(2)上相应的通孔内，而拨指限位销(503)则位于支架(2)上的拨指限位槽(205)中；所述的踏臂(1)在制动行程下压到达第一工作位置处，锁定爪尖(401)进入踏臂锁钩(102)的底部；所述的踏臂(1)在制动行程下压到达第二工作位置处，锁定爪尖(401)抬高到踏臂锁钩(102)的运行轨迹S之上；

所述的踏臂(1)可转动地套装在踏臂枢轴(201)上，拉线轴(101)穿入踏臂限位槽(204)中；

所述的锁定爪(4)可转动地套装在锁定爪枢轴(202)上，在锁定爪(4)的一端有锁定爪尖(401)，另一端固接有锁定爪限位销(402)，锁定爪限位销(402)穿入锁定爪限位槽(206)中；

所述的控制杠杆(6)可转动地套装在控制杠杆枢轴(203)上，控制杠杆(6)与踏臂杠杆推力面(103)相对的一端具有杠杆触止端(601)，控制杠杆(6)的另一端具有一轴线与控制杠杆枢轴(203)的轴线相垂直的螺纹通孔。

2.根据权利要求1所述的一种工业车辆的制动器，其特征在于所述的控制杠杆(6)的螺纹通孔中旋有控制螺钉(7)，控制螺钉(7)伸出螺纹通孔的端部指向弹性拨指(5)的拨指限位销(503)一端，采用锁紧螺母(8)锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种工业车辆的制动器，其特征在于所述的套管壳中装有压缩弹簧，压缩弹簧弹性地顶在指销(501)位于套管壳内一端的端部。

4.根据权利要求1所述的一种工业车辆的制动器，其特征在于所述的挂轴(10)上开有通孔，调节螺栓(11)穿过通孔，旋入拉索平衡件(12)中部的螺纹通孔内。

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