CN116816840A - 一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车制动技术领域，本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂及其调整方法，包括壳体以及设置在壳体内的大蜗杆、大蜗轮、控制盘、齿轮、齿条和控制套，壳体开设有直槽，齿条位于直槽内，大蜗轮与大蜗杆啮合，控制盘与车桥固联，齿条上半部与齿轮啮合，控制盘的外边缘设有缺口，控制套与齿条弹性连接，在制动时依靠直槽的上止口来限制齿条每次的上移行程值，即限定为对应Ce′的位移值，替代了现在通行的每次制动时齿条上移的数值为对应于Ce的位移值，由本案的限值调整法替代原有的极值调整法。以减少甚至避免由“过调”引发的“拖磨”或“抱死”的问题，防止酿成交通事故。

Description

一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂及其调整方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，具体涉及一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂及其调整方法。

背景技术

汽车的鼓式制动器是通过制动蹄(含摩擦块)与车轮上的制动鼓之间的压紧和分离来进行制动以及解除制动，在汽车被解除制动时，制动鼓和制动蹄之间会有一个预留间隙ζ,以便汽车能够正常行驶。由于间隙会因为制动蹄摩擦块的磨损和其他构件热膨胀等原因增大，导致制动气室推杆行程变长，推力下降，引起制动滞后和制动力降低。

而自调臂就是安装在汽车上的一种装置，用于记录由于摩擦块磨损引起的超量间隙角度(Ce)，并且能将刹车间隙调整至正常的预留间隙(ζ)。

蹄鼓之间有预留间隙ζ，自调臂与之对应有预留间隙角度C，现有的自调臂都能把超量间隙β逐次调小。在热态时的β会很大，多次调小后蹄鼓间隙接近于ζ,自调臂实际间隙角度Q接近于预留间隙角度C,当停车或冷却后就有可能会使蹄鼓间隙小于预留间隙ζ，业内称之为“过调”。“过调”是热膨胀等物理原因造成，无法避免。当“过调”严重时会发生“拖磨”甚至“抱死”，酿成交通事故。

目前，世界上所有种类的自调臂，其调整原理都是：蹄鼓间隙增大，自调臂转角也增大，Ce就是回程时的调整依据。调整量Y随Ce的增大而增大,即Y＝fCe，f是一个固定的比例系数，Y是超量间隙角度Ce的函数。业内都希望能减少单次调整量，但由于结构原因，比例系数f不可能做到很小，而Ce又是个随机的自变量也不能干预。当制动鼓温度越高，Ce就越大，调整量Y就越多，冷却后发生“过调”的可能性也越高。面对现实，国外三十多年前对此已形成一种共识——“过调”的产生是物理原因，既然无法避免，那就只能由司机凭经验适时地去把过小的间隙人工调大至预留值。这种基于Y＝fCe的自调臂调整方法我们把它称为极值法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是减少自调臂“过调”现象的发生，避免汽车可能出现“拖磨”，甚至“抱死”，酿成交通事故。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂，包括壳体以及设置在壳体内的大蜗杆、大蜗轮、控制盘、齿轮、齿条和控制套。壳体开设有直槽，齿条位于直槽内，大蜗轮与大蜗杆啮合，控制盘与车桥固联，齿条上半部与齿轮啮合，控制盘的外边缘设有缺口，控制套与齿条弹性连接，控制套周向面设有凸块，凸块位于缺口内，缺口对应的圆心角A的角度值，等于凸块对应的圆心角B的角度值与预留间隙角度C角度值之和，直槽的长度值比所述齿条的长度值大，且所述直槽长度和所述齿条长度的差值大于所有传动件的间隙总和，远小于与超量间隙角度Ce对应的位移值。

本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂的调整方法，包括如下方面：

间隙调整思路

把超量间隙角度Ce分解成Ce′+D,即Ce＝Ce′+D，其中Ce′是个“限定角度”，在同一种汽车和同一种调整臂中，Ce′的值在同一种类规格的汽车和调整臂的前提下是固定的，但是会随着汽车的种类规格或调整臂的种类规格不同而不同，Ce′的范围值为：既要远小于Ce，又要大于“最小调整起步量”，“最小调整量”为所有传动件之间的间隙总和。只有自调臂的旋转角度略大于最小调整起步量，才能使机构完成调整动作。

用Ce′替代Ce作为每次齿条上移的行程值和每次回程时的调整依据，而D就不参与调整，以便得到理想中的较小调整量：Y′＝fCe′，这样Y′就比Y小多了；同时，在制动时自调臂转过Ce′后，在齿条不能上移的情况下仍能转过D，从而使得蹄鼓在制动时既能接触，完成制动，又能将每次制动时齿条的行程值限定在与Ce′对应的位移值。

自调臂装车后初始状态为与S-凸轮轴的中垂线右偏一个角度C，自调臂中轴线与0°基准线重合。

当汽车需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动气室推杆推动自调臂以控制盘中心逆时针旋转，而控制盘与车轿固联，是固定不动的，成为自调臂的旋转中心，此时分为两种情况：

一、若蹄鼓实际间隙小于或等于预留间隙ζ，对应地，自调臂的实际旋转角度小于或等于预留间隙角度C时，当自调臂带着齿条和控制套就一起逆时针旋转一个小于或等于预留间隙C的角度，按照上述情况完成旋转动作后，控制套上的凸块底部碰不到控制盘的缺口下沿，齿条就不会上移，回程时就不会对蹄鼓间隙进行调整；

二、若蹄鼓实际间隙大于预留间隙ζ，对应地，自调臂的实际旋转角度大于预留间隙角度C时，自调臂的调整机构就会对蹄鼓间隙进行调小，过程如下：

①制动过程中记录调整依据：

步骤1：当驾驶员踩下制动踏板时，自调臂逆时针旋转，当转过预留间隙角度C时，自调臂中轴线与角度C的末位边线重合，制动蹄跟着张开，由于蹄鼓实际间隙大于预留间隙ζ,所以制动蹄和制动鼓没有完全接触；自调臂逆时针旋转的同时带动齿条和控制套一起逆时针旋转一个预留间隙角度C，按照上述情况完成旋转动作后，控制套上的凸块顶部离开缺口上沿，底部抵触到缺口下沿；

步骤2：自调臂继续逆时针旋转，当转过角度Ce′时，自调臂中轴线与角度Ce′的末位边线重合，控制盘缺口下沿推动控制套和齿条一起上移，齿条在上移的过程中带动齿轮在单向离合器上顺向空转，接着齿条被直槽的上止口挡住，齿条无法继续上移，在此过程中，齿条上移的行程值等于与Ce′对应的位移值,由此齿轮空转过对应Ce′的角度，此时制动蹄和制动鼓还没有完全接触。回程时齿轮与单向离合器楔紧后一起反转，反转值与空转值一致，所以Ce′就是回程时调整间隙的依据；

步骤3：自调臂继续逆时针旋转，当转过Ce与Ce′的差值D时，自调臂中轴线与角度D的末位边线重合，因齿条已被直槽上止口挡住，无法继续上移，由于控制套和齿条之间采用弹簧弹性连接，所以控制盘还能压缩回位簧，独自推动控制套继续移动，由于大蜗杆与单向离合器分离，S-凸轮轴扭矩迅速增加，制动蹄的摩擦块压紧制动鼓，自调臂总共旋转的角度达到超量间隙角度Ce的值，此时制动蹄和制动鼓已经完全接触；

②解除制动过程中，按照制动过程中记录的齿条上移值，对蹄鼓间隙进行调小

步骤4：当驾驶员松开制动踏板后，自调臂顺时针回转，当转过角度D时，控制套在回位簧的作用下复位，凸块回到控制盘缺口下沿，凸块和中间凸台平齐；

步骤5：自调臂继续顺时针回转，当转过C时,凸块和中间凸台接触到缺口上沿；

步骤6：自调臂继续顺时针回转，当转过Ce′时，齿条和控制套被缺口上沿相对压下至原位，在齿条下移复位的过程中，齿轮与离合器弹簧逆向楔紧一起反转，带动大蜗杆旋转，从而带动大蜗轮旋转，进而带动与大蜗轮中心的花键联接的S-凸轮轴逆时针旋转，使得制动间隙就得到一次较小幅度的调整，Y′＝fCe′，我们把这种调整方式方法称为限值法。

本发明的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂及其调整方法，由限值调整法替代原有的极值调整法，将超量间隙角度Ce分解成Ce′+D，即Ce＝Ce′+D，在制动时依靠直槽的上止口来限制齿条每次的上移行程值，即限定为对应Ce′的位移值，替代了现在通行的每次制动时齿条上移的数值为对应于Ce的位移值，则在每次制动解除时，自动调整蹄鼓间隙，Y′＝fCe′，从而使得Y′远小于Y,所以在制动鼓热态时不会把间隙调得小于预留间隙ζ。由于齿条和控制套是靠弹簧弹性连接，故弹簧的压缩能补偿D的旋转角度，让自调臂在转过Ce′后，还能在不推动齿条上移的情况下转过D，以达到制动鼓和制动蹄完全接触的目的，完成制动动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂爆炸第一视角图；

图2为本发明一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂爆炸第二视角图；

图3为本发明自调臂去掉壳体的示意图；

图4为本发明自调臂去掉壳体后的立体剖视图；

图5为本发明的自调臂平面透视图；

图6为本发明控制套与齿条连接的立体图；

图7为本发明控制套与齿条连接的剖视图；

图8为本发明控制套安装在壳体内的剖视图；

图9为本发明自调臂初始状态以及相应的蹄鼓状态示意图；

图10为本发明在汽车制动时自调臂转过预留间隙角度C时的示意图；

图11为本发明在汽车制动时自调臂转过角度C+Ce′时的示意图；

图12为本发明在汽车制动时自调臂转过角度C+Ce′+D时的示意图；

图13为本发明在汽车解除制动回程时转过D时的示意图；

图14为本发明在汽车解除制动回程时转过C+D时的示意图；

图15为本发明在汽车解除制动回程时转过C+D+Ce′时的示意图。

1、壳体；2、大蜗杆；3、大蜗轮；4、控制盘；41、缺口；5、齿轮；6、齿条；61、上凸台；62、下凸台；63、中间凸台；7、直槽；8、控制套；81、凸块；9、定位杆；10、回位簧；11、离合器弹簧；12、螺旋弹簧；13、单向离合器；14、S-凸轮轴；15、制动蹄；16、制动鼓；17、定位簧；18、分隔壁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-5所示，本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂，包括壳体1以及设置在壳体1内的大蜗杆2、大蜗轮3、控制盘4、齿轮5、齿条6和控制套8，壳体1开设有直槽7，齿条6位于直槽7内，大蜗轮3与大蜗杆2啮合，控制盘4与车桥固联，齿条6上半部与齿轮5啮合，控制盘4的外边缘设有缺口41，控制套8与齿条6弹性连接，控制套8周向面设有凸块81，凸块81位于缺口41内，缺口41对应的圆心角A的角度值，等于凸块81对应的圆心角B的角度值与预留间隙角度C的角度值之和，直槽7的长度值比齿条6的长度值大，直槽7长度和齿条6长度的差值大于与所有传动件的间隙总和对应的位移值，远小于与超量间隙角度Ce对应的位移值，即等于与Ce′对应的位移值。所有传动件指的是上述大蜗杆2、大蜗轮3、控制盘4、齿轮5、齿条6和控制套8。

直槽7的长度值比齿条6的长度值大一个与Ce′对应的长度值。

如图6-8所示，齿条6与控制套8弹性连接的具体方式为：控制套8、回位簧10、定位簧17和定位杆9一起卡在齿条6上凸台61和下凸台62之间。定位杆9头部顶在壳体1相应的凹坑内，定位簧17把齿条6稳定在壳体1直槽7底部。

当控制套8底部被施压外力时，控制套8就会带着齿条6一起轴向上移，当齿条6被限制时，它能压缩回位簧10独自继续上移至工作位置，当移除对控制套8的外力时，回位簧10复原，带动控制套8复位下移。

本发明提供一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂的调整方法，包括如下方面：

间隙调整思路

把超量间隙角度Ce分解成Ce′+D,即Ce＝Ce′+D，其中Ce′是个“限定角度”，在同一种汽车和同一种调整臂中，Ce′的值在同一种类规格的汽车和调整臂的前提下是固定的，但是会随着汽车的种类规格或调整臂的种类规格不同而不同，Ce′的范围值为：既要远小于Ce，又要大于“最小调整起步量”，“最小调整量”为所有传动件之间的间隙总和。当旋转角度略大于最小调整起步量，才能使机构完成调整动作。所以Ce′的值取得越小越好，但是需要大于“最小调整起步量”，因为如果Ce′小于最小调整起步量，调整机构不会动作。

举例：假如超量间隙角度为10°，将10°分解为1.5°+8.5°，每次只调整1.5°，剩下的8.5°不参与调整。

用Ce′替代Ce作为每次齿条6上移的行程值和每次回程时的调整依据，而D就不参与调整，以便得到理想中的较小调整量：Y′＝fCe′，这样Y′就比Y小多了；同时，在制动时自调臂转过Ce′后，在齿条6不再上移的情况下仍能转过D，从而使得蹄鼓在制动时既能接触，完成制动，又能将每次制动时齿条6的行程值限定在与Ce′对应的位移值。

如图9所示，自调臂装车后初始状态为与S-凸轮轴14的中垂线右偏一个角度C，自调臂中轴线与0°基准线重合。

当汽车需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动气室推杆推动自调臂以控制盘4中心逆时针旋转，而控制盘4与车轿固联，是固定不动的，成为自调臂的旋转中心，此时分为两种情况：

一、若蹄鼓实际间隙小于或等于预留间隙ζ，对应地，自调臂的实际旋转角度小于或等于预留间隙角度C时，自调臂逆时针旋转的同时带着齿条6和控制套8就一起逆时针旋转一个小于或等于预留间隙C的角度，按照上述情况完成旋转动作后，控制套8上的凸块81底部碰不到控制盘4的缺口41下沿，齿条6就不会上移，回程时就不会对蹄鼓间隙进行调整；

二、若蹄鼓实际间隙大于预留间隙ζ，对应地，自调臂的实际旋转角度大于预留间隙角度C时，自调臂的调整机构就会对蹄鼓间隙行调小，调小过程如下：

①制动过程中记录调整依据：

步骤1：如图10所示，驾驶员踩下制动踏板时，自调臂逆时针旋转，当转过预留间隙角度C时，自调臂中轴线与角度C的末位边线重合，制动蹄15跟着张开，由于蹄鼓实际间隙大于预留间隙ζ,所以制动蹄15和制动鼓16没有完全接触；自调臂逆时针旋转的同时带动齿条6和控制套8一起逆时针旋转一个预留间隙角度C，照上述情况完成旋转动作后，控制套8上的凸块81顶部离开缺口41上沿，底部抵触到缺口41下沿；

步骤2：如图11所示，自调臂继续逆时针旋转，当转过角度Ce′时，自调臂中轴线与角度Ce′的末位边线重合，控制盘4缺口41下沿推动控制套8和齿条6一起上移，齿条6在上移的过程中带动齿轮5正向空转。接着齿条6被直槽7的上止口挡住，齿条6无法继续上移，在此过程中，齿条6上移的行程值等于与Ce′对应的位移值,由此齿轮5空转过对应Ce′的角度，此时制动蹄15和制动鼓16还没有完全接触。回程时齿轮5与单向离合器13楔紧后一起反转，反转值与空转值一致，所以Ce′就是回程时调整间隙的依据；

步骤3：如图12所示，自调臂继续逆时针旋转，当转过Ce与Ce′的差值D时，自调臂中轴线与角度D的末位边线重合，因齿条6已被直槽7上止口挡住，无法继续上移，由于控制套8和齿条6之间采用回位簧10弹性连接，所以控制盘4还能压缩回位簧10，独自推动控制套8继续移动，由于大蜗杆2与单向离合器13分离，S-凸轮轴14扭矩迅速增加，制动蹄15的摩擦块压紧制动鼓16，自调臂总共旋转的角度达到超量间隙角度Ce的值，此时制动蹄15和制动鼓16已经完全接触。制动鼓后续的弹性变形本发明不做分析。

以上步骤在制动时依靠直槽7的上止口来限制齿条6每次的上移行程值，即限定为对应Ce′的位移值，替代了现在通行的每次制动时齿条6上移的数值为对应于Ce的位移值，使得Y′远小于Y,所以在热态时不会把间隙调的很小，从而减少了“过调”的发生。回位簧10的压缩能补偿D的旋转角度，让自调臂在转过Ce′后，还在不推动齿条6上移的情况下转过D，以达到制动鼓16和制动蹄15完全接触的目的，完成制动动作。

②解除制动过程中，按照制动过程中记录的齿条6上移值，对蹄鼓间隙进行调小(假设已释放弹性变形，返回上述步骤3的终止处)

步骤4：如图13所示，驾驶员松开制动踏板后，自调臂顺时针回转，当转过角度D时，控制套8在回位簧10作用下复位，凸块81回到控制盘4缺口41下沿，凸块81和中间凸台63平齐；

步骤5：如图14所示，自调臂继续顺时针回转，当转过C时,凸块81和中间凸台63接触到缺口41上沿；

步骤6：如图15所示，自调臂继续顺时针回转，当转过Ce′时，齿条6和控制套8被缺口41上沿相对压下至原位，在齿条6下移复位的过程中，齿轮5与离合器弹簧11逆向楔紧一起反转，带动大蜗杆2旋转，从而带动大蜗轮3旋转，进而带动与大蜗轮3中心的花键联接的S-凸轮轴14逆时针旋转，使得制动间隙就得到一次较小幅度的调整，Y′＝fCe′，我们把这种调整方式方法称为限值法。

每次制动完成后在回程过程中就对蹄鼓间隙进行调小，调整量为Y′,直到多次调整后将超出的蹄鼓间隙量逐渐调小,使调整臂的旋转角度接近于C+Ce′。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂，包括壳体(1)以及设置在壳体(1)内的大蜗杆(2)、大蜗轮(3)、控制盘(4)、齿轮(5)和齿条(6)，所述壳体(1)开设有直槽(7)，所述齿条(6)位于所述直槽(7)内，所述大蜗轮(3)与所述大蜗杆(2)啮合，所述控制盘(4)与车桥固联，所述齿条(6)上半部与所述齿轮(5)啮合，所述控制盘(4)的外边缘设有缺口(41)，所述直槽(7)的长度值比所述齿条(6)的长度值大，其特征在于，

还包括控制套(8)，所述控制套(8)与所述齿条(6)弹性连接，所述控制套(8)周向面设有凸块(81)，所述凸块(81)位于缺口(41)内，所述缺口(41)对应的圆心角A的角度值，等于所述凸块(81)对应的圆心角B的角度值与预留间隙角度C的角度值之和，且所述直槽(7)长度和所述齿条(6)长度的差值大于所有传动件的间隙总和，远小于与超量间隙角度Ce对应的位移值。

2.如权利要求1所述的一种汽车制动间隙齿条式限值自调臂的调整方法，其特征在于，包括如下过程：

自调臂装车后初始状态为与S-凸轮轴(14)的中垂线右偏一个角度C，自调臂中轴线与0°基准线重合；

步骤1：驾驶员踩下制动踏板时，自调臂逆时针旋转，当转过预留间隙角度C时，自调臂中轴线与角度C的末位边线重合，自调臂逆时针旋转的同时带动齿条(6)和控制套(8)一起逆时针旋转一个预留间隙角度C，控制套(8)按照上述情况完成旋转动作后，控制套(8)上的凸块(81)顶部离开缺口(41)上沿，底部抵触到缺口(41)下沿；

步骤2：自调臂继续逆时针旋转，当转过角度Ce′时，自调臂中轴线与角度Ce′的末位边线重合，控制盘(4)缺口(41)下沿推动控制套(8)和齿条(6)一起上移，接着齿条(6)被直槽(7)的上止口挡住，齿条(6)无法继续上移，在此过程中，齿条(6)上移的行程值等于与Ce′对应的位移值,由此齿轮(5)空转过对应Ce′的角度，此时制动蹄(15)和制动鼓(16)还没有完全接触；

步骤3：自调臂继续逆时针旋转，当转过Ce与Ce′的差值D时，自调臂中轴线与角度D的末位边线重合，因齿条(6)已被直槽(7)上止口挡住，无法继续上移，控制盘(4)压缩回位簧(10)，独自推动控制套(8)继续移动，制动蹄(15)的摩擦块压紧制动鼓(16)，自调臂总共旋转的角度达到超量间隙角度Ce的值，此时制动蹄(15)和制动鼓(16)已经完全接触；

二、解除制动过程中，按照制动过程中记录的齿条(6)上移值，对蹄鼓间隙进行调小

步骤4：驾驶员松开制动踏板后，自调臂顺时针回转，当转过角度D时，回位簧(10)复位，控制套(8)的凸块(81)回到控制盘(4)缺口(41)下沿，凸块(81)和齿条(6)的中间凸台(63)平齐；

步骤5：自调臂继续顺时针回转，当转过C时,凸块(81)和中间凸台(63)接触到缺口(41)上沿；

步骤6：自调臂继续顺时针回转，当转过Ce′时，齿条(6)和控制套(8)被缺口(41)上沿相对压下至原位，在齿条(6)下移复位的过程中，带着齿轮(5)反转，齿轮(5)和离合器弹簧(11)逆向楔紧，再带着大蜗杆(2)旋转，从而带动大蜗轮(3)旋转，进而带动与大蜗轮(3)花键联接的S-凸轮轴(14)逆时针旋转，间隙得到一次调整。