本发明涉及制动垫以及制动钳，尤其是用于重载商用车辆，如货车、卡车以及用于卡车和货车的拖车。

制动装置公知有一制动器挂架固定于车辆的一悬挂组件上并包括一滑动安装的具有一对制动垫的制动钳，制动垫之间有一制动转子(制动盘)。一通常安装于制动钳内侧(也公知为一作动器侧)的作动器可以向制动转子推动内侧制动垫(也公知为作动器侧制动垫)。制动钳框架可滑动安装在销钉或类似物上，这样当内侧制动垫向制动盘移动时，反作用力将使制动钳框架在内侧滑动，这样使得框架外侧部分(也公知为一反作用侧部)推动外侧制动垫(也公知为一反作用侧制动垫)，从而与内侧制动垫一起与所述制动转子接触并对其制动。所述制动转子本身轴向固定。
为防止制动垫在制动发生时随制动盘转动，设置有制动垫顶接部。通常这些制动垫顶接部与制动器挂架上相应的挂架顶接部互相接合。这样框架相对挂架滑动，同时挂架相对制动转子轴向固定，因此挂架顶接部相对制动转子轴向固定。
通常每个制动垫都有一个其上安装有摩擦材料的钢质制动垫后板。制动转矩从摩擦材料传递至制动垫后板，达到制动垫顶接部然后到达挂架顶接部。
可以理解，随着内侧制动垫上摩擦材料的磨损，内侧制动垫后板将向轴向固定的制动转子移动。类似地，随着外侧制动垫上摩擦材料的磨损，外侧制动垫后板也将向轴向固定的制动转子移动。
这样的设计公知为一种滑动钳式制动器，JP7-139570就给出了这样一个示例。
固定钳式/滑动式制动转子也同样公知。此时制动钳相对于车辆悬挂组件固定并设置有制动钳顶接部，制动垫顶接部反作用与之紧靠。制动转子上设置有花键(spline)以使其在开始制动时能相对制动钳移动。应该理解，这样一来所述制动转子相对制动钳顶接部移动。EP1074757给出了这样一种制动钳。
随着固定钳式/滑动式制动转子上制动垫的摩擦材料发生磨损，制动垫和制动转子的运动与滑动钳式制动器上摩擦材料磨损时的运动显著不同。这样，当固定钳式/滑动式制动转子的反作用侧制动垫的摩擦材料磨损时，反作用侧制动垫后板保持固定，因此滑动制动转子向反作用侧制动垫后板移动。为保持作动器侧制动垫和制动转子之间的一正确的运转间隙，作动器侧制动垫也必须向反作用侧制动转子移动。注意，这种移动是反作用侧制动垫上摩擦材料磨损的结果。当作动器侧制动垫摩擦材料磨损时，作动器侧制动垫后板必须向制动转子移动，同样也是为保证摩擦材料和制动转子之间的一正确的运转间隙。举例来说，假设作动器侧制动垫和反作用侧制动垫上的摩擦材料以相同速度磨损，对于作动器侧制动垫和反作用侧制动垫上摩擦材料的每一毫米的磨损量，制动转子必须向反作用侧制动垫后板移动一毫米，但作动器侧制动垫后板必须向反作用侧制动垫后板移动两毫米，即两制动垫总的磨损量。这样，固定钳式/滑动式制动转子上作动器侧制动垫后板需要移动两倍于滑动钳式制动器上与之相当的作动器侧制动垫后板的移动量。这也就意味着固定钳式/滑动式制动转子上作动器侧制动垫紧靠的制动钳顶接部必须适应两倍于作为与之相当的滑动钳式制动器的作动器侧制动垫的运动。这将导致在设计和包装用于固定钳式/滑动式制动转子的作动器侧制动垫的合适的制动钳和制动垫顶接部时产生严重问题。

本发明的一个目的是提供一种改进的固定钳式/滑动式片式制动系统。
因此，本发明提供了一种制动钳，包括一作动器，一可动制动垫，包括一具有大致平坦部的制动垫后板，摩擦材料，安装于制动垫后板并且外形大致呈弓形，限定一摩擦材料外半径，具有与制动盘接合的摩擦面，所述制动垫在与摩擦面平行的磨损极限面上限定了摩擦材料的一磨损极限，所述制动垫后板包括限制上述制动垫沿第一方向转动的第一制动垫顶接部，所述第一制动垫顶接部被限定在由大致平坦部凸起的第一凸起的第一凸起面上，第一凸起面所在半径大于摩擦材料外半径并在所述磨损极限平面的摩擦面侧定位，一固定制动垫，一框架，有一容纳作动器的外壳区域、以轴向静态方式容纳固定制动垫的反作用侧部、以及将外壳区域连接至反作用侧部的第一桥状臂，作动器可以向固定制动垫移动可动制动垫，其中第一制动垫顶接部与第一桥状臂上的第一桥顶接部接合，以限制制动垫沿第一方向转动。
附图说明
现在将参考相应附图，仅以示例的方式，对本发明进行描述，附图中：图1为一公知的滑动钳式制动装置的轴侧图，图2为图1中某些组件的轴侧图，图3和图4是本发明一个包括本发明一制动垫的制动钳的截面视图，图5是沿图3中箭头A方向得到的本发明一制动垫的视图，图6是图5中制动垫的轴侧图，图7是图5制动垫沿图5中箭头B方向的视图，图7a是图3中制动钳沿箭头A方向的透视图，图8是图7中制动垫和制动转子沿箭头C方向的放大视图，
图9是图8的部分视图，图10-14是本发明制动钳第二实施方式的各种视图。

参考图1和图2，图示为一公知的滑动制动钳10，包括一作动器外壳12和一桥状装置14。作动器外壳和桥状装置一起组成框架16。框架16相对挂架18可滑动安装(于销钉(未图示))。挂架18通过孔19固定于相关车辆的悬挂组件上。一内制动垫22和一外制动垫24安装在框架的凹陷部内。外制动垫24也位于桥状装置的凹陷部内。挂架18有一个内部挂架顶接部26和一个外部挂架顶接部28。在内制动垫和外制动垫之间有一个孔20，内有一制动转子(未图示)，如制动盘。所述制动盘相对挂架18轴向固定，即其不能相对挂架18做轴向运动。
一作动器(未图示)安装于作动器外壳12内部并且在工作时向所述制动转子推动制动垫22。一旦制动垫22接触制动转子，反作用力将使框架16沿图1箭头C的方向运动(即作动器外壳远离制动转子移动)，这样牵引外制动垫24与制动转子接触。作动器持续工作将使得制动垫挤压制动转子，因此产生一制动转矩。该制动转矩通过内部挂架顶接部26和外部挂架顶接部28反作用。同样地，没有制动反作用通过销钉(上面提及的)传递。由于制动钳内只有一个作动器，因此所述作动器包括单一的作动装置。这种情况下作动器在制动盘内侧。特别地，在制动盘外侧没有作动装置。
参考图2，图示为内制动垫22。外制动垫24与之相同。
内制动垫22包括一大致平坦的后板34，摩擦材料36的一侧安装其上。后板34大致呈弓形，有圆周末端46和48。
摩擦材料36也大致呈弓形。特别地，一沿径向朝外的表面38限定了摩擦材料的外半径。该半径设计成非常类似于制动转子的外半径，对所述制动垫进行设计与其接合使用。这样，摩擦材料的整个摩擦表面40都可以被利用，如同制动转子摩擦表面的整个半径范围被利用一样。
以示例的方式，如果制动转子沿箭头D(示于图1和图2)的方向转动并且制动器开始作用，则制动转子将沿箭头D的方向拖动内制动垫22。不过，由于制动器后板34的圆周末端46与内部挂架顶接部26接合，因而可以避免制动垫的这种转动。
类似地，当制动转子沿箭头E(示于图1和2)的方向转动并且制动器开始作用时，圆周末端48将会与相应的内部挂架顶接部(未图示)接合。
应该理解，两个圆周末端46和48以及内部挂架顶接部26和外部挂架顶接部28均位于小于摩擦材料外半径的半径上。
可以看到，耳状体56径向定位在摩擦材料外半径的外侧。这些耳状体与簧片54接合并反作用于盘体52以防止制动垫在工作时径向外移。盘体52的末端52A位于作动器外壳的凸耳12A下方，螺栓50与螺纹孔58接合将盘体52安装在制动钳框架16上。可以理解，耳状物56在防止制动垫在施加制动过程中发生转动的方面不起作用。
参考图3到9，图示了本发明的一个制动钳以及本发明的一个制动垫。制动钳110包括一位于制动盘160内侧IB(也公知为一作动器侧)的作动器外壳112，以及一位于制动盘外侧OB(也公知为一反作用侧)的反作用侧部114。
反作用侧部114限定了一容放固定制动垫124(也公知为一外制动垫)的固定制动垫区域114A。特别地，需要注意的是固定制动垫124相对框架116并不发生轴向(当考虑制动转子的轴A1时)运动。
制动钳110还包括第一桥状臂115A和第二桥状臂115B。第一和第二桥状臂将作动器外壳112连接至反作用侧部114。所述作动器外壳、第一桥状臂、第二桥状臂和反作用侧部一起限定了框架116。
此时，所述制动钳是一固定式制动钳，包括可使框架116相对悬挂组件191轴向安装的固定零件190。固定零件190通常可以是有一个孔的凸起或者凸台，一螺栓190A可以穿过该孔并与悬挂组件191上的螺纹孔螺纹连接。固定零件190也可以是通常具有一螺纹末端、细长的柱头螺栓，该螺栓穿过悬挂组件191的一个孔并且通过一螺母安装。这时，制动转子160设置有内花键(spline，未图示)以使该制动转子沿悬挂组件上与之相当的外花键部分(未图示)的轴线A1相对于框架116滑动。
作动器112A安装在作动器外壳112内部，限定了单一的作动装置。
作动器的作动可在固定(即反作用侧)制动垫124和可动(即作动器侧)制动垫122之间挤压制动盘。
可动制动垫122与固定制动垫124相同。
可动制动垫122(图5到7表示的最为清楚)包括一制动器后板134，其上固定摩擦材料136。
所述摩擦材料大致呈弓形，限定一与制动转子160外半径R基本相同的摩擦材料外半径P。
该摩擦材料有一摩擦面140，制动时与制动转子160接合。
所述后板有一大致平坦区域162。
第一凸起164，另一个第一凸起165，第二凸起166以及另一个第二凸起167从该大致平坦区域凸出。
第一凸起164相对于平坦区域162凸向制动转子160，另一个第一凸起165远离制动转子160突起。第一圆周端面区域170、(见图8和9)第一凸起164的第一凸起面171以及另一个第一凸起165的另一个第一凸起面172的组合一起提供了一个与第一桥状臂115A的第一桥顶接部180A接合的第一制动垫顶接部174。为清楚起见，图9中端面区域170、凸起面171和凸起面172分别以剖面线显示。顶接部180A和制动垫顶接部174之间接触可以防止在制动器开始作用时制动垫转动。特别地，基本上整个制动垫顶接部174都与顶接部180A的一部分接触。如上提及的，由于制动钳110是固定钳式/可滑动制动转子式设计，第一桥顶接部180A必须移动两倍于滑动制动钳设计上与之相当的顶接部作动器侧制动垫的相对移动，如JP7-139570。由于这个原因，桥顶接部180A大致平坦或大致平整。其不包括任何局部凸起(如JP7-139570的凸起38和40)，因此，大致统一并且大致平整。
这样，制动垫顶接部174与制动垫34的圆周末端46功能相同。
对图5和6的考虑表明，由于表面92逐渐变小，因此第一凸起164逐渐变细。端面93基本呈三角形。应该理解，由于锥度，端面93的面积小于凸起164沿磨损极限的横截面面积。实际上，第一凸起164远离大致平坦部的一部分沿与磨损极限平面平行的平面所得任何横截面的面积都小于该凸起靠近该大致平坦部的这部分的横截面面积。由于穿过第一制动垫顶接部的弯曲力，对于第一凸起以及另一个第一凸起来说，以这种方式逐渐变细成为可能，同时仍能提供强度足以应付所述力的凸起。这种锥度可使制动垫更轻。
所述制动垫后板可以若干方式形成，如：a)铸造后板，b)冲压出一后板毛坯然后使该毛坯局部变形以形成凸起164、165、166和167，c)锻压后板制动垫122绕中心线CL(见图7)对称。这样，第二圆周端面区域、第二凸起166的第二凸起面以及另一个第二凸起167的另一个第二凸起面的组合限定了第二制动垫顶接部。该第二制动垫顶接部与相应的第二桥顶接部180B接合，该桥顶接部相对于第一桥顶接部180A绕中心线CL对称布置。
可以看到，制动垫顶接部174设置在大于制动转子半径R的一个半径，即该顶接部设置在制动转子半径的径向外侧。而且，制动垫顶接部174也设置在制动垫外径P的径向外侧。
图3显示了一新的制动转子160和新的制动垫122和124。
图4显示了制动垫已磨损和制动转子本身被磨损时制动转子160的位置。可以看到，制动转子的左手侧非常接近制动垫124的后板。图3和图4所示制动转子160相对厚度的比较表明，图4制动转子处于磨损状态，即比图3所示的制动转子160薄。
图4的内制动垫122也显示为严重磨损状态，因此当看图4时，可以看到制动器后板134非常接近制动转子160的右手侧。
出于对比目的，图4也显示了未磨损的制动垫124和122。为清楚起见，图3和图4中作动机构示于相同位置。
可以看到，在磨损状态时(图4)，制动垫122位于以前当制动垫和制动转子处于未磨损状态时由制动转子占据的位置。由于制动垫顶接部174设置在制动转子的径向外侧，这样当作用带有已磨损制动垫和制动转子的制动器时，该制动垫顶接部仍能有效防止制动垫的转动。
所有的制动垫都有一磨损极限。如果制动垫持续使用，一旦它们达到其磨损极限，则开始出现制动损害或制动失效。
参考图2，制动器后板34大致平坦，摩擦材料36固定于后板34的平整区域。这样，制动垫22的磨损极限是摩擦材料和后板之间的接触面。一旦所有摩擦材料都已磨损(出于简化，这里假设摩擦材料均匀磨损)，则再使用制动器将导致金属与金属的接触，即金属制动转子将与金属后板接合。就本发明的制动垫来说，磨损极限(WL)已经示于图3、5和8。由于摩擦材料也固定于制动器后板134的平整区域，则摩擦极限也位于摩擦材料和后板之间的接触面上。
由于出现金属与金属的接触进而造成损害和/或产生安全危害几乎不可避免，因此一直将制动垫使用至其磨损极限明显是不明智的。由于这个原因，制动器制造商和制动垫制造商建议要在制动垫磨损至其绝对极限前更换制动垫。
根据制动垫的种类，磨损极限不是必须由摩擦材料和制动器后板之间的接触面来限定。因此，US6279222给出了一种具有圆周末端，同时对摩擦材料位于圆周末端之间凹陷部的部分进行了加厚的制动垫。很明显，这种设计的磨损极限出现在当制动转子接触到局部加厚末端的时候。
在GB1185176中，摩擦材料包含于一后板的一冲压凹陷部。很明显，这种设计的磨损极限是当该摩擦材料磨损至后板冲压边缘的程度。其它的制动垫设计具有由不同特征限定的磨损极限。不管摩擦材料固定于金属后板的何处，磨损极限都限定为制动转子将要与后板某些区域在此接触的点，即将出现金属与金属接触的点。
图8和图9显示了(用虚线条给出轮廓)当制动垫接近其磨损极限时制动转子160的位置。当看图时可以看到，凸起面171位于磨损极限的制动转子侧即磨损极限的左侧。如上所述，凸起面171组成了制动垫顶接部174的一部分(其余部分是端面区域170和凸起面172)。本申请人第一个认识到对于固定式制动钳、可滑动制动转子式制动器而言，为了增加制动垫顶接部面积而不增大制动钳的整个尺寸，一移动式制动垫(内侧制动垫、作动器侧制动垫)移动至以前由制动转子占据的区域有可能在制动垫摩擦极限的制动转子侧提供制动垫顶接部的至少一部分。通过以这种方式增加制动垫顶接部面积，制动垫不大可能压入桥状臂的接合区域。这可特别应用于重载商用陆地车辆如卡车、货车以及用于卡车和货车的拖车装置。
此外，通过设置大致统一且大致平整的、不管摩擦材料为何种磨损状态制动垫顶接部都可与之紧靠接合的桥顶接部，可以进一步减少制动垫压入桥顶接部。这样，考虑作动器侧制动垫处于未磨损状态时，第一制动垫顶接部174和第一桥顶接部180A之间的接合限定了第一制动垫顶接部的一个接触面积，即该接触面积是与第一桥顶接部180A接合的第一顶接部的一部分。在作动器侧制动垫122的情况，所述接触面积是第一凸起面171、端面区域170和另一个第一凸起面172的组合。当摩擦材料磨损时，作动器侧制动垫向固定制动垫移动，但不管怎样，几乎整个接触面仍保持与第一桥顶接部一部分接触，尽管是一在摩擦材料磨损时变化加剧的部分。这不同于JP7-1395790中作动器侧制动器顶接部变化加剧部分与凸起38接合的情形。
应该理解，制动垫122的圆周末端148具有一个远离凸起164和165的基本恒定的厚度t。还应该理解，圆周末端148在内部区域的厚度恒定，位于小于摩擦材料外半径P的半径上。圆周末端148只在摩擦材料外半径的外侧区域增厚为T。
内制动垫122和外制动垫124相同，当制造制动垫时，这就可以进行规模经济制造。而且，当装配一对制动垫时，特定制动垫安装于制动转子的任一侧都无所谓。
由于制动垫后板134绕中心线对称，当制造制动垫，摩擦材料安装于制动垫后板的任一侧都无所谓。由于应用摩擦材料时不再需要朝向制动垫后板正确侧的步骤，这样就能得到一种廉价的制动垫。
在一个实施方式中，第一桥顶接部180A可以跨越制动转子至反作用侧部。这样，第一桥顶接部还额外被用于反作用来自反作用侧制动垫的制动转矩。由于只需要一套加工操作以制造被两个制动垫使用的第一桥顶接部180A，这样就简化了制动钳的制造过程。
在另一个实施方式中，顶接部可以设置在制动钳的反作用侧部，其半径小于制动转子半径。这样，制动转矩可以通过如圆周末端148具有恒定厚度的内部区域来反作用。本申请人是第一个意识到，有可能设置一对相同的制动垫，根据特定制动垫安装成可移动制动垫或固定制动垫，使用其圆周末端的不同区域反作用制动转矩。这样，对于反作用制动转矩的目的而言，固定制动垫上相当于可动制动垫上制动垫顶接部174的区域有些冗余。
在另一个实施方式中，施加于固定制动垫的制动转矩可以通过固定制动垫的内部区域和外部区域的组合来反作用。
如上所述，应该理解，固定式制动钳滑动制动转子式制动器上的外部制动垫(固定制动垫)从不会移动进入以前被制动转子占据的区域。例如参看图3和4中的制动垫124。这样，设置制动转子半径的径向外侧制动垫不再是必须的，不过在某些情况下(如上所述)，这样做仍然是有利的。
参考图10到14，所示为一本发明制动钳的第二实施方式。制动钳210包括一作动器外壳212、一反作用侧部214、桥状臂215A和215B、一内制动垫222和一外制动垫224。作动器外壳212与反作用侧部214还有墙壁215A和215B一起提供了一框架216。
制动钳210是固定式制动钳。这样，制动转子260可在花键(未图示)内滑动。
作动器外壳212与作动器外壳112相同。内制动垫222与内制动垫122相同。接合区域280A和280B以一种类似于接合区域180A和180B位于制动钳110上的方式分别设置于桥状臂215A和215B上。外制动垫224类似于现有技术中的制动垫24，包括一制动盘234、摩擦材料236和圆周末端246和248。
反作用侧部214包括一容放外制动垫224的凹陷部290。凹陷部290有一后板234与之紧靠的平面292。凹陷部290包括作用相当于顶接部区域的边缘294和295。在使用时，圆周末端246靠近边缘294放置，圆周末端248靠近边缘295放置。边缘294和295彼此间隔放置，稍大于圆周末端246和248，以允许外制动垫224的插入和拔出。图12以虚线显示制动转子260的外轮廓。应该理解，边缘294和295的大部分所在位置的半径小于制动转子260的半径。同时也应该理解，圆周末端246和248的大部分所在位置的半径也小于制动转子半径。这样，在使用中，制动过程施加于外制动垫224的制动转矩通过半径小于制动转子半径的边缘294或295(取决于制动转子转动方向)反作用。
制动垫224包括如通过焊接或类似手段安装于后板234上的托架296。该托架包括一在圆周方向上伸长的孔297。托架296的凸耳296A装配到桥214的凹陷部282内。螺栓250穿过盘体252以及孔297，将该盘体和外制动垫安装定位。孔当看图时，297的圆周长度、凸耳296A的宽度、以及凹陷部282的宽度要使得所有制动转矩能被圆周末端246或248(取决于制动转子的转动方向)承受。