CN101008425A - 车轮制动系统的机电致动装置和配备致动装置的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新的用于电动车辆的车轮制动系统的致动系统(1)，其中所述制动作用通过固定于电动机轴(8)上的可旋转凸轮部件(2)获得，所述可旋转部件(2)与致动部件(4)邻接，以便横向移动所述致动部件(4)，从而导致制动衬块(5)被压向摩擦部件，即制动盘。此外，根据本发明提供的装置允许对由于制动衬块的磨损产生的间隙获得足够的补偿，这些装置包括适合于移动所述电动机－凸轮组的可位移滑动装置，以便保持制动衬块(5)与所述摩擦部件的轻微接触，而不产生任何不想要的制动作用。

Description

车轮制动系统的机电致动装置和配备致动装置的制动系统

技术领域

本发明涉及汽车应用领域。特别地，本发明涉及用于电动汽车的车轮制动系统的致动装置以及配备有这种致动装置的制动系统。更具体地，本发明涉及用于电动汽车的车轮制动系统的机电致动装置以及配备有这种机电致动装置的车轮制动系统。进一步地，本发明涉及车轮制动系统的机电致动装置以及配备有这种机电致动装置的车轮制动系统，其中所述的机电致动装置允许产生较高的制动力，并能补偿制动衬块的磨损。

背景技术

近年来，在汽车领域已经投入了很多的努力，以开发适合替代传统的在多种例如转向、制动和变速系统中应用的液压和/或机械系统的新系统。特别地，在所谓的“线控”系统的开发投入了很大的努力，也就是，包括电气和/或电子装置与机械或液压组件结合的系统。特别地，这是因为新开发的线控系统显示出其在改进车辆的多种特性，例如车辆动力、舒适性以及车辆结构方面是十分有用的，因此符合顾客的需求。实际上，需要注意的是，线控系统，特别是，线控制动系统，在较好地控制纵向和侧向力方面提供了改进的性能，这就导致随着被动和主动安全方面的相关改进，车辆具有较好的动力性。而且，涉及车辆舒适性，没有到制动、转向、变速、离合和类似装置的机械连结杆，使驾驶员与其驾驶感觉的交界得到改进。进一步地，涉及车辆结构，没有到驾驶员命令的机械连结杆，为带有相关人类工程学和相关安全问题的附带成果的新型车辆结构提供了较好的可能性。

考虑到所述的线控制动系统，可根据其适用的制动致动器的解决方案分为两大类，即：

a)电-液制动致动器和/或致动装置；

b)机电制动致动器和/或致动装置。

可以在文献US6623087中找到电-液制动致动器的例子，特别地，该文献中所述的线控制动系统包括由电动机在可变速度下驱动的液压致动器(泵)，还具有两个用来控制液压机液体压力的电子阀。而且，电子控制单元控制所述电动机和电子阀的工作。这种方案可被认为是包括用于管理驾驶员、致动器以及制动钳之间相互作用的电子控制组件的混合电-液压线控解决方案。

在文献US6623087中所公开的线控电-液致动器提供了许多优点并可以克服(至少部分)影响传统液压系统的缺点。实际上，由电子控制单元采用的所述电子控制使该系统能容易被集成以及容易地适用到通常的制动系统中。而且，由于所述电气致动，不再需要驾驶员费力，而且提供了很高的致动速度。而且，由于它的液压组件，该系统提供了很高的减速比，因为液压致动器的相对较大的位移被转换为制动衬块极小的位移。进一步地，该线控制动致动装置的非常重要的特征涉及间隙补偿，也就是自动补偿制动衬块由于长时间磨损的间隙的可能性。换句话说，由于使用液压机液体，可以自动恢复和补偿所述制动衬块的磨损以及因而发生的间隙。

尽管提供了这些优点，但是，文献US6623087中所述的电-液线控制动致动器不是没有缺点和/或缺陷。实际上，液压组件(泵、管道和流体)的存在也带来一些影响传统液压致动器的老问题；特别地，由于一些目前使用的液压机液体的吸湿行为导致致动器性能降低，也存在泄漏的危险。这些问题用密封回路只是部分地可以避免。而且，所述液压流体的更换和/或车辆报废时的销毁是十分麻烦和昂贵的，因为所述液压机液体不能简单地处理和/或排放到环境中，而必须按照非常严格的防污染程序收集并销毁。最后，从压力发生器(泵)连接管道和/或软管到致动器和/或制动钳的需要几乎不能避免，即需要至少一个大的或可选地，多个小的液压回路，因此致使公知的线控电-液压制动致动器体积大而且重，因此，不能满足汽车制造商的实际迫切需要。

为了至少部分克服影响电-液线控制动致动装置的缺点的目的，在过去提出了机电线控方案；特别地，这些方案开发用于消除来自致动器的液压机液体的目的，从而提高系统的环境特性。然而，本质上由于必须解决两个非常重要的技术问题，开发机电线控致动装置被认为是相当艰难的任务。第一个技术问题涉及所述制动钳或制动爪部件必须产生较高的力(由于强的制动作用，所述力在20-50N的范围)。第二个技术问题是所述制动钳必须补偿所述制动衬块的磨损，所述磨损在10-20mm的范围。事实上，必须注意的是，所述较高的力水平在较短的位移范围内产生，因为所包括的致动范围在0.1至0.2mm之间，同时在每一制动作用过程中需要相对较小的致动能量。而且，直到制动衬块完全消耗并必须更换所发生的制动衬块的磨损在10至20mm之间，这就意味着制动衬块的磨损和/或消耗必须通过制动系统以某种方式恢复和/或补偿。然而，即使与致动范围(0.1-0.2mm)相比，所述磨损和/或消耗范围(10-20mm)很大，有关的磨损的补偿在制动衬块整个工作期内包括的多次制动作用中必须得到保证。这个次数通常非常大，且对应于一极低的平均磨损(每次制动作用在0.001-0.01mm的范围)。

面对这两个问题，过去提出的用机电致动器的解决方案可以被进一步分成两小组，也就是要么用滚珠丝杠(ball-screws)和/或周转系(epicyclic trains)的致动器，要么不用滚珠丝杠和/或周转系的致动器。

在文献WO2005005854中给出了属于上述第一小组的解决方案的例子，特别地，该文献所述的解决方案包括电动机和具有推压制动衬块至制动盘的推压系统的周转系。而且，电子控制单元根据驾驶员的命令驱动所述电动机，并且在基于传感器收集的关于制动衬块位置和/或所述电机的电流值的信息的基础上监控制动衬块的磨损。

在文献US6666308中可以找到属于上述第二小组的系统的例子，特别地，该文献中所述的系统布置与文献WO2005005854中所述的不同，是基于与周转系串联的滚珠丝杠的使用。

应当认识到，文献WO2005005854和文献US6666308中所述的解决方案都至少部分地符合了上述的技术需求，也就是在短的位移范围内提供了高的力水平，并且允许制动衬块的补偿。然而，这些解决方案受到多个缺陷的影响，致使这些解决方案在汽车领域的应用缺乏吸引力。这些缺陷本质上来源于滚珠丝杠和周转系的应用；实际上，如果，一方面，获得了大的减速比，另一方面，回位驱动(back-drive)效率非常低，意味着制动衬块很慢地抬离制动盘。而且，当这些解决方案在实际应用时也会产生其他问题，例如，重量相对较大，结构复杂性高，相应的价格高和故障率有些高。而且，影响这些解决方案的另一问题涉及他们的致动时的噪音非常大的事实，这也导致这些解决方案在汽车领域的应用缺乏吸引力。

发明内容

因此，考虑到上述的问题和/或缺陷，本发明的一个目的是提供克服了影响现有技术的装置的缺陷的、用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置和配备这种致动装置的制动系统。而且，本发明的一个目的在于提供用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置，所述装置允许相对较大的旋转被转换为制动衬块极小的位移，因此提供了较大的减速比。本发明的目的还在于提供具有该较大的减速比的、但没有影响现有技术中的机电装置的所有问题的致动系统，所述问题例如为他们重量大、结构复杂、回位驱动效率低等。本发明的另一目的还在于提供允许补偿制动衬块磨损引起的间隙的致动装置。本发明的另一目的还在于提供用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置，所述装置允许所述制动作用和所述磨损补偿两个方面保持独立。

根据本发明，这些通过提供包括电动机和连接至所述电动机的凸轮部件的、用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置来获得。所述凸轮部件允许将相对大的旋转转换为极小的位移；而且，获得的高减速比允许所述电动机的设计扭矩和其尺寸以及重量得以减少。仍然根据本发明，上述提出的致动装置适合于自动补偿由制动衬块磨损引起的间隙；由于只需要一个电动机，该解决方案允许所述制动作用和磨损补偿两个方面保持独立。

特别地，根据本发明，这里提供一种根据权利要求1所述的致动装置，也就是用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置1，其中所述车轮制动系统包括至少一个适合连接至车轮的摩擦部件和至少一个适合压向和抬离所述至少一个摩擦部件的制动衬块，所述的致动装置包括电动机以及适合被所述电动机旋转的可旋转装置。所述致动装置还包括适合致动所述至少一个制动衬块的可移动的致动部件，这样将制动衬块压向所述至少一个摩擦部件。而且，所述旋转装置包括具有与所述致动部件邻接的表面的可旋转部件，以便所述部件在第一旋转方向的旋转会导致所述致动部件沿第一致动方向移动，因而致动所述至少一个制动衬块并将其压向所述至少一个摩擦部件。

而且，根据本发明，提供一种根据权利要求7所述的致动装置，也就是包括支架和用于将所述电动机固定到所述架子上的固定装置的致动装置，其中所述固定装置包括适合沿第二预定方向移动的可移动装置，所述可移动装置沿所述第二预定方向的移动导致所述电动机沿基本垂直于所述第二预定方向且基本平行于所述第一致动方向的第三预定方向移动。

仍然根据本发明，提供了一种根据权利要求12所述的致动装置，也就是包括适合将所述可移动装置沿所述第二预定方向移动的移动装置的致动装置，所述的移动装置可由所述电动机致动。

这里还提供了一种根据权利要求20所述的电动车辆的制动系统，也就是包括适合连接至车轮的至少一个摩擦部件和适合于压向和抬离所述至少一个固定部件的至少一个衬块部件的制动系统，所述的制动系统配备有根据本发明的致动装置。

在从属权利要求中定义了本发明的另外的实施例和/或具体内容。

结合下面公开的内容将变得更加明显，本发明基于的原理在于固定至电动机的可转动部件(例如具有凸轮表面的可转动凸轮部件或偏心部件)的转动被用来获得与所述可转动部件邻接的致动部件的移动。所述致动组件的移动然后被用于获得所述制动衬块的希望的位移，导致所述制动衬块被压向所述制动盘。所述旋转部件允许将相对较大的转动转换为极小的位移，也就是获得较大的减速比。而且，该较大的减速比的获得没有所有影响现有技术公知的机械和/或机电装置的问题。而且，获得的高的减速比允许所述电动机的设计扭矩和其尺寸以及重量得以减少。本发明还考虑到了所述制动作用和所述磨损补偿两个方面可以保持相互独立，特别地，本发明的发明人认为可以只用一台电动机保持这两方面相互独立，以便不失去所述致动装置有关的减小的尺寸和重量的优点。特别地，本发明的发明人认为如果所述电动机和所述可旋转部件可以在每次制动作用结束时移动，所述制动衬块可以以较短距离接近所述制动盘，这就允许磨损补偿而不产生不希望的制动作用。这就是为什么，根据本发明，提供装置用来在每次制动作用结束时移动所述电动机，以便使所述制动衬块和所述制动盘保持理想距离。而且，本发明的发明人认为这种重要的结果可以或者通过提供与所述电动机结合的独立的移动装置或者利用所述电动机的旋转，特别是在每次制动作用结束时产生的反向扭矩而获得。

附图说明

在下面，将参照本发明的特定和/或优选的实施例的附图来进行说明。然而，必须注意的是本发明不限于公开的实施例，而是公开的实施例只涉及本发明的特别的例子，本发明的范围由所附的权利要求确定，特别地，在附图中：

图1涉及根据本发明的致动装置的第一实施例的侧视图；

图2涉及根据本发明的致动装置的另一实施例的侧视图；

图3a和3b涉及根据本发明的致动装置的另一实施例的相应俯视图；

图4涉及根据本发明的致动装置的另一实施例的后视图；

图4a至4d涉及根据本发明的致动装置在图4中所示的实施例，在该致动装置相应的操作步骤期间的后视图；以及

图5涉及根据本发明所述的制动系统的示意图。

具体实施方式

在本发明结合下述实施例以及附图进行详细说明的同时，应当理解下述的详细说明和附图不是将本发明限制在特定实施例公开的内容中，而是下面描述的实施例仅作为本发明各方面的示例，本发明的范围由所附的权利要求确定。

从上述公开可明显的看出，本发明在汽车领域的应用具有显著的优点，特别地，本发明在车辆的车轮制动系统的致动装置中的应用具有显著的优点。由于这个原因，根据本发明的致动装置的相应实施例给出的例子将在下面结合制动系统中的制动衬块和制动盘来说明，并用于将所述制动衬块压向所述的制动盘。然而，必须注意的是，本发明不限于用于车辆车轮制动系统的致动装置的特例，也可以应用在其他旋转必须被转换成横向移动的其他场合和/或必须移动易发生消耗和/或磨损的部件，从而需要补偿所述磨损的所有场合。因此，从下述公开可以明显地看出本发明还可以有其他的汽车方面的应用，例如，与转向、离合、变速或类似系统结合。而且，从下述公开可以明显地看出本发明并不限于在汽车上的应用。因此，可以理解本发明可以应用在所有这些需要大的减速比的情况，其将旋转部件的旋转转换成与所述旋转部件邻接的所述可移动部件的横向移动，和应用在那些用于移动易发生磨损和/或消耗的可动部件的所述可移动部件中。

图1示意性地描述了根据本发明第一实施例所述的致动装置(下文中称作致动器)；特别地，在图1中，所述致动器用附图标记1标识，同时附图标记3标识包括可旋转轴8的电动机3。而且，在图1中，附图标记7和5分别标识属于车辆车轮制动系统的摩擦部件(制动盘)和两个制动衬块或衬垫，为清楚起见，所述轮子和所述车辆没有在图1中表示。图1中进一步描述的是支架6和适合将电动机3固定到支架6的定位和/或固定装置6a和6b。而且，附图标记2标识与可旋转轴8固定和/或锁定的凸轮部件，所述可旋转凸轮部件包括凸轮表面2a。最后，附图标记4和4a标识致动部件。

在图1所示的致动装置1中，所述致动部件4适于沿Z方向移动和/或往复移动；沿Z方向使移动部件4移动导致一个或两个制动部件5(制动衬块或衬垫)压向和抬离所述摩擦部件(制动盘)7。为此，可以提供与适于将两个制动部件5压向摩擦部件7和将两个制动部件5抬离所述摩擦部件7的移动部件4结合的装置。例如，所述装置可以包括制动钳或仅使用在现有技术的制动系统中的爪组件类。然而，所述装置不落在本发明的范围内，所以不再详述。为了更好地理解图1中所述装置的操作，制动盘7的旋转轴被假定为与所述Z方向平行。所述致动部件4的沿Z方向的移动通过可旋转部件2在箭头所示的方向的旋转来获得。实际上，从图1中可以明显看出，所述可旋转部件2包括凸轮表面2a，凸轮面2a与所述致动部件4邻接。而且，所述可旋转部件2固定到电动机3的轴8。因此，在旋转部件2沿图1中箭头所示的方向旋转的过程中，横向力施加至致动部件4，因此致动部件4沿Z方向移动。为了允许可旋转部件横向移动致动部件4，所述电动机3通过固定部件或装置6a和6b固定到支架6；特别地，提供所述固定部件或装置6a和6b以避免电动机3在X方向移动以及在所述盘7的圆周方向上转动。此外，当扭矩施加到可旋转轴8时，提供所述固定装置或组件用来避免电动机3的定子的旋转。所述致动部件4还可以提供有与可旋转凸轮部件的凸轮表面2a邻接的旋转部件4a；特别地，这样的可旋转部件4a可以减少凸轮部件2施加至致动部件4的垂直(X方向上的)力，这就可以更有效地将可旋转凸轮部件2的旋转转换成致动部件4的横向移动(沿Z方向的)。

图1示意性地表示的致动装置1的工作原理可以概括如下。在没有制动需求的情况下，可旋转凸轮部件2和致动部件4保持在备用和/或静止位置，所述凸轮部件2的凸轮表面2a与所述致动部件4a轻微接触或靠近。一旦需要制动作用，所述电动机3被供给能量，例如是车辆驾驶员施加到制动踏板(图1中未示出)的力的结果；随着电流通过电动机3，轴8与可旋转凸轮部件2一起沿图1中箭头所示的方向转动。相应地，致动部件4a被可旋转部件2推动并横向移动，也就是图1中Z的方向。这样所述两制动衬块5被推向所述摩擦部件7以便在其上，相应地，在车轮上施加制动作用。显然，可旋转凸轮部件2施加至致动部件4a上的力(这样所述力通过制动衬块5施加到摩擦部件7上)会与所述可旋转凸轮部件2达到的角度部分成比例而且，所述制动力可以通过对电动机3引入电流控制而直接控制。在制动过程结束时，也就是一旦驾驶员不再对制动踏板施加力时，可旋转部件2反转(也就是与图1中箭头相反的方向)，并且所述致动部件4a也被移回直至所述可旋转部件2和所述致动部件4a到达备用位置。反转也可以作为制动作用产生的弹性力的结果获得，或者作为可选的并根据情况，所述反转可以通过电动机3施加反向扭矩或通过弹簧的引入而获得。

图1中所示的致动系统1克服了影响现有技术的致动装置的问题；实际上，可以理解所述可旋转凸轮部件2允许将相对大的转动转换为极小的位移(即，得到大的传动比)。而且，可以获得这种大的减速比，而没有所有影响现有技术中的机电装置的问题，例如回位驱动效率低，相对较大的重量和较高的结构复杂性。所述可旋转凸轮部件2被连接至电动机，所述电动机根据情况，由动力电子或电子控制单元控制。而且，获得的高的减速比允许所述电动机的设计扭矩和其尺寸以及重量得以减少。

当然，在不脱离本发明的范围，可以参考上述图1中的致动装置引入很多修改和/或改变；例如，根据情况，图1示出的可旋转凸轮部件2可以用偏心可旋转部件，也就是偏心地固定在电动机3的轴8上的可旋转部件代替。这种解决方案可以，特别地，简化结构并减少成本，即使其可能需要更大尺寸的电动机。

如上所述，为了满足汽车制造厂的迫切需要和要求，现代的制动致动器必须能补偿由制动衬块磨损和/或消耗引起的间隙。根据本发明所述的允许完全恢复和/或补偿所述间隙的致动装置的例子将在下面结合附图2进行说明，其中已经结合图1描述的组件使用相同的附图标记标识。

与图1中所述的致动装置相比，图2中所述的致动装置进一步包括将所述电动机3固定到支架6上的可移动装置6b、和适合于移动所述可移动装置6b的移动装置6c。而且，在图2中，附图标记6d和6e标识两个相对的滑动表面，其分别位于支架6和可移动装置6b上。在图2所示的实施例中，可移动装置6b包括滑动部件；在一侧(图2中的右侧)，所述滑动部件6b与所述电动机3上的相对应的邻接面邻接，同时，在相对侧(图2中的左侧)，所述滑动部件6b的滑动表面6e与支架6的对应的、相对表面6d邻接，这样，在所述滑动部件6b在X方向(图2中的垂直方向)移动的过程中，所述滑动表面6e可以在支架6的表面6d上滑动。而且，所述移动装置6c包括弹性部件，例如弹簧，并且适合于如下将详细所述的、在垂直方向上移动所述滑动部件6b。在X方向上移动所述滑动部件6b会导致电动机3与可旋转部件2一起沿图2中Z方向横向移动。图2中的实施例进一步提供了附加的固定装置6a用以将电动机3固定在支架6上；特别地，这些固定装置6a是用于在X方向上限制电动机3。相应地，在图2中的实施例中，电动机3和所述可旋转部件2不能在X方向移动(即使在与滑动部件6b沿相同方向移动期间也不能)，同时所述电动机3可以在Z方向上，也就是，在致动部件4的致动方向上移动。

在制动阶段，图2中的致动装置以与上述图1中所述的致动装置的方式类似的方式工作；也就是，一旦需要制动作用(例如，由于驾驶员施加力到制动踏板)，可旋转部件2以图2中箭头所示的方向转动，并且所述致动部件4在Z方向移动，这就导致所述制动衬块5被压向所述摩擦部件(制动盘)7。同样，与图1中所述致动装置类似，所述可旋转部件2反向旋转和致动部件4反向移动，直至到达它们的备用位置。然而，在没有任何制动作用时，间隙补偿步骤被执行，以便补偿在致动装置1中由于制动衬块和/或摩擦部件7的磨损引起的间隙。这是因为在没有任何制动作用时，因此在Z方向上没有任何制动力的作用，所述弹簧6c在X方向拉动所述滑动部件6b；相应地，由于滑动部件6b和支架6间的斜率(角度α)的结果，所述电动机3与所述凸轮部件2一起沿Z方向移动，直到所述可旋转部件2的表面2a与所述致动部件4轻微接触，所述致动部件4最终包括可旋转部件4a；因此，所述制动衬块5也与所述摩擦部件7轻微接触。然而，弹簧6c的刚度和预载荷可以设计成允许电动机3在Z方向有足以补偿所述间隙的位移，但不会产生不需要的制动作用。相反，在制动阶段中，作用在Z方向的制动力将所述滑动部件被锁定在所述支架的滑动表面6d上，这就避免所述滑动部件6b由于所述弹簧6c的拉动作用而引起的移动。

上述结合图2描述的致动装置，尽管基于十分简单的构思，却已经显示出对于足够地补偿所述间隙特别有用；这特别是因为所述制动阶段和所述补偿阶段是保持独立的，从而导致所述滑动部件和，相应地，电动机3以及可旋转部件2可以只在所述制动阶段外移动，这是由于，在制动阶段期间，横向力将所述滑动部件锁定在所述表面6d。当然，在图2的实施例中，也可以根据情况引入很多修改或改变；例如，电动机3以及可旋转部件2的反转可以或者由产生的反向扭矩的结果或者应用电动机3的反向扭矩获得。而且，还在该例子中，所述凸轮部件2可以用偏心部件代替。最后，所述制动力可以通过对电动机3引入电流控制而直接控制。

下面，将结合图3a和3b说明本发明的进一步的实施例，其中，照常，结合先前附图已经描述过的部件使用相同的标记标识。

图3a中所示的致动器与图2中所示的致动器最重要的不同在于，在图3a的致动器中，间隙补偿通过有效利用电动机3的旋转，特别是产生的反向扭矩来获得。为此，图3a中所示的制动装置1包括螺钉部件9，所述螺钉部件9收纳于相应的螺母部件10中，该螺母部件10牢固地固定到所述滑动部件6b。因此，在图3a所述的致动器中，所述滑动部件6b作为螺钉部件9旋转的结果沿X方向移动，下面将对其进一步详细描述。

在制动阶段，图3a所述的致动器与图2中的致动器一样动作；因此，还在图3a所示的实施例中，所述电动机3的可旋转轴8被连接至可旋转部件2，所述可旋转部件2具有与致动部件4邻接的邻接面，致动部件4最终还包括可旋转部件4a。因此，作为可旋转部件2转动的结果，致动部件4横向移动以便所述制动衬块5被推压向所述摩擦部件7，同时，在可旋转部件2的反向旋转过程中，所述制动衬块5被抬离所述摩擦部件7。而且，在图3a所述的制动装置1中也是，所述凸轮和电动机沿电动机的轴线，也就是，在图3a中的X方向上被了限制；然而，作为滑动部件6b在X方向移动的结果，电动机3与可旋转部件2可以一起Z方向移动。在图3a所示的实施例中，所述螺钉部件9被锁定和/或牢固地固定在电动机3的定子上；可选地，所述螺钉或螺纹部件9甚至可以成为电动机3的定子的一部分。在制动阶段期间，也就是，在可旋转部件2沿正向旋转期间，作为产生的反向扭矩的结果，电动机的定子倾向于被反向旋转；然而，滑动部件6b的倾斜(角度α)和电动机定子与滑动部件6b之间的界面会以下面方式设计，即在制动阶段，所述滑动部件由于滑动部件施加至支架6的表面6d上的力而发生的压力而被锁定，因此电动机3的定子不能旋转。也就是说，所述滑动部件的斜度以下面方式设计，即在制动阶段，作用在螺栓部件10上的力以及电动机3的定子与滑动部件6b之间作为反向扭矩产生的结果，不足以在图3a中的X方向上移动所述滑动部件6b。在制动阶段结束时，所述可旋转部件2或者因为所述的反向扭艋或者因为应用电动机3的反转而被反向(也就是，与图2中箭头所示方向相反的方向)旋转。特别地，在其反转期间，可旋转部件2被带回到其备用或起始位置，在该位置处，可旋转部件2由回位锁定装置(图3中未示出)锁定。一旦所述可旋转部件2到达备用位置(也就是被回位锁定装置锁住的位置)，就会产生反向扭矩，其以所述正向旋转电动机的定子和螺钉部件9。因此，由于在此阶段没有施加横向力，螺钉部件9在螺母或螺栓部件10内的旋转会导致滑动部件6b在X方向移动。因此，很明显，作为滑动部件6b靠近的结果，所述包括电动机和所述可旋转部件的电动机组可以在Z方向移动。因此，所述可旋转部件2会开始与所述致动部件4邻接，并且所述制动衬块5也会与摩擦部件7轻微接触。然而，还在该例子中，所述滑动部件6b(和/或支架6的滑动表面6d)的斜度也可以设计成允许电动机组向Z方向移动，从而产生间隙补偿，而没有产生不想要的制动作用。

图3b所示的实施例与图3a中的一样动作，这两实施例之间的主要差别在于，在图3b中采用了轴向凸轮。所述电动机3的可旋转轴8被连接至可旋转部件2，所述可旋转部件2具有与致动部件4的相应表面4a邻接的邻接表面2a。因此，作为可旋转部件2沿图3b中箭头所示的方向旋转的结果，所述致动部件4横向移动以便所述制动衬块5压向所述摩擦部件7，同时，在可旋转部件2的反转过程中，所述制动衬块5被抬离所述摩擦部件7。作为电动机定子旋转的结果，电动机3可与旋转部件2一起在Z方向移动。为此，在图3b的实施例中，所述螺钉部件9被锁定和/或牢固地固定至所述电动机3的定子；可选地，所述螺钉或螺纹部件9可以成为电动机3的定子的一部分。在制动过程中，也就是，在可旋转部件2沿箭头所示的正向旋转的过程中，作为反向扭矩产生的结果，电动机的定子倾向于反向旋转；然而，螺钉部件9的螺距和直径会设计成这样，即在制动过程中，由于螺钉9和螺母10之间产生的摩擦扭矩，电动机3的定子被锁定。也就是说，所述螺钉9和螺母10这样设计，即在制动过程中，作用于致动部件4上的力，将在螺钉9和螺母10之间引入摩擦扭矩以避免电动机3的定子的所有旋转。在制动过程结束时，所述可旋转部件2因为所述的反向扭矩或应用电动机3的反转而被反向(也就是，与图2中箭头相反的方向)旋转。特别地，在其反转过程中，旋转部件2被带回到其备用或起始位置，在该位置处，可旋转部件2被回位锁定装置(图3中未示出)锁定。一旦所述旋转部件2到达备用位置(也就是被回位锁定部件锁定的位置)，就会产生反向扭矩，其以所述箭头所示的正向旋转电动机的定子和螺钉部件9。因此，由于在这个过程没有被施加沿螺钉轴向(Z方向)的力，螺钉部件9在螺母或螺栓部件10内的旋转可能、并将导致电动机和可旋转部件2一起在Z方向移动。可旋转部件2因此会与所述致动部件4邻接，同时所述制动衬块5也会与所述摩擦部件7轻微接触。然而，还在该例子中，所述螺钉9和螺母10的螺距和直径被设计成允许电动机组在Z方向移动，从而产生间隙补偿，而不会产生不想要的制动作用。可选的实施例可以采用具有合适的预载荷和刚度的扭簧以在电动机3的定子上产生扭矩，以在间隙补偿过程中产生其旋转。

以上结合图3a和3b所述的实施例与前面结合图2所述的实施例相比，其优点在于，图3a和图3b的实施例允许制动衬块磨损补偿阶段的主动控制，意味着移动所述电动机3和可旋转部件2的力现在被控制并在整个间隙补偿阶段和所有磨损范围内保持恒定。而且，有关图3a和3b中所示致动器的可能的改进，可以按照先前两实施例指出的相同的考虑应用。因此，如上所述，可旋转部件2的反向旋转可以通过所述电动机反向扭矩的应用获得。而且，还在该例子中，偏心部件可以用于代替所述凸轮部件。此外，由于在本例中，所述电动机定子可以旋转，可以使用一些特殊类型的电气连接。最后，参见图3a的实施例，适当的固定装置6a可以用来限制电动机组沿电动机轴，也就是，图3a中的X方向移动。

下面，适合用于根据本发明的机电模块的机电致动器的进一步的例子将结合图4进行说明；同样，图4所示的组件和结合前述图已经描述过的组件使用相同的附图标记标识。

在图4中，只描述了所述机电致动器和/或制动装置的电动机组，为清楚起见，其他部件，例如支持电动机组的支架，与电动机组结合的滑动部件，以及旋转部件，邻接的致动部件，制动衬块和摩擦部件都省略了；然而，必须理解的是，图4中的电动机组适于实施在图3a和3b所示的致动器中，也就是，与那里所示的那些组件结合。而且，必须指出在图4中，示出了所述电动机组的后视图，也就是与提供了所述可旋转部件的一侧相对的后侧视图。当图4中所述的电动机实施于致动器，例如图3a和图3b中的致动器中时，因此发生的制动过程与上述结合图3a和图3b所述的制动过程类似；也就是说，所述制动结果由固定于所述轴8的可旋转部件的转动，和产生相应的由制动衬块施加至摩擦部件的压力的、致动部件的相应移动获得。然而，图4中的电动机组执行间隙补偿的方式与图3的不同；实际上，间隙补偿过程仍然基于电动机(壳体或定子)的旋转的应用，在本例中，所述电动机壳体不能被转动，而螺钉部件9可以相对电动机壳体自由转动。为此，飞轮16布置在轴8和螺钉部件9之间，所述飞轮16包括内环11和外环12。而且，术语“飞轮”必须理解为内环11可以在旋转方向B上相对于外环12自由旋转，换句话说，当内环11被沿B方向旋转时，外环12不旋转；相反，当内环11被以相反的方向A旋转时，外环也被沿相同的反向A旋转。进一步说，外环12被牢固地固定和/或锁定至所述螺钉9，依次，螺钉9被收纳于螺母10内部。如图4所示，电动机轴8包括固定于所述电动机轴8的第一销或突出部分14，所述第一销或突出部分14适合与内环11的第二销或插销部件15配合。下面的描述将使其更加明显，插销部件15的用途在于允许所述外环被所述旋转轴8在反转方向A上转动。

图4中所述电动机组的功能以及，因此，实施该电动机组的机电致动器的相应功能将结合图4和4a至4d在下面进行描述。在制动过程中，实施图4中的电动机组的致动器的动作与上述结合图3a和3b公开的致动器的动作类似；因此，在制动过程中，所述可旋转部件(在图4和4a至4d中未示出)被沿图4中箭头B所示的旋转方向旋转以使所述致动部件(也未示出)横向移动，并且所述制动衬块被压向所述摩擦部件；在制动过程中，所述电动机组由于产生的摩擦力而未移动。在制动过程开始时，所述突出部分14和所述插销部件15被相对地布置在图4中所示的位置，该位置与所述可旋转部件的备用或静止位置相对应。一旦需要制动作用，相应的制动过程开始，意味着轴8与所述可旋转部件一起被沿箭头B方向转动；相应地，内环11和外环12都不转动，因为没有作用被通过突出部分14施加到所述插销部件15上。换句话说，在制动过程开始时以及在制动过程中，内环11和外环12既不沿箭头B方向也不沿相反方向转动，因此没有旋转脉冲被传递至牢固地固定在外环12上的螺钉部件9。旋转轴8和内环11采取的位置，特别是在制动过程结束时突出部分14和插销部件15采取的相对位置如图4a所示，特别地，从图4a中明显可以看出，在制动过程结束时，所述插销部件15仍然保持在其在制动过程开始时采取的位置(起始位置)。一旦制动过程完成或停止，电动机轴8被反向，也就是沿与箭头B方向相反的A向旋转。从而，直到突出部分14到达其起始位置(见图4b)时，插销部件15才与突出部分14啮合：这就意味着突出部分14到达其起始位置(见图4b)前，只有轴8被旋转。然而，一旦旋转轴8(以及突出部分14)到达所述起始位置，所述轴8的在A方向的任何进一步的转动都会产生所述突出部分14与插销部件15的啮合，从而导致内环11也被沿反向A转动(见图4c)。而且，由于飞轮的作用，所述外环12也被沿所述反向A转过与内环11相同的量。从而，所述螺钉部件9也被沿反向A转动，以使接收所述螺钉部件9的螺母部件10被沿靠近所述电动机凸轮组的方向移动至所述支架，以便实施间隙补偿。旋转轴8采取的位置，特别是在间隙补偿过程结束时突出部分14和插销部件15采取的位置如图4c所示。

一旦所述间隙补偿过程完成，所述轴8再次沿正方向B转动直至所述轴8和所述突出部分14再次到达起始位置(见图4d)。而且，在轴8的进一步正向转动的过程中不仅仅是轴8被转动，尽管突出部分14没有施加作用至插销部件15；相反，所述内环11通过有回弹力的装置，例如弹簧(图中未示出)也被沿正向B转动直至所述内环11也到达所述起始位置，同时突出部分14和插销部件15被再次如图4所示相对布置，这样使所述电动机-凸轮组为新的制动阶段和新的补偿阶段做准备。

下面，结合图5，实施和/或采用根据本发明所述的致动装置的制动系统的可能的布局将进行公开；同样，在图5中，在前述权利要求中已经描述过的组件使用相同的附图标记标识。

图5中的制动系统包括适合于被驾驶员致动的制动踏板20；此外，所述制动系统包括致动单元21(例如，测量传感器)和与所述致动单元21连接的控制单元22。此外，所述系统包括电源，例如像车辆电池的电流或电压源以及连接控制单元22至电动机3的电连接24。最后，所述系统还包括适合于收集来自电动机3的信号并向控制单元22提供所述言号的传感装置25。致动单元21适于根据由驾驶员施加在所述踏板20上的力导致的制动踏板20的移动作用产生信号。这些致动信号被送至控制单元22；该控制单元22处理来自致动单元21的信号以便产生相应的电信号，并发送该电信号至电动机3。例如，所述电信号可使可旋转部件在正方向或反方向转动；而且，所述信号还与所述可旋转部件2的旋转速度相关。所述传感装置25被提供用来控制电动机3的功能，以便相应的对抗信号(counter signal)可以生成并被传递给电动机3，作为传感装置25收集到的信号和/或数据的函数。例如，所述收集到的信号和/或数据可能涉及电动机产生的热量，以便避免相同的错误操作。

总之，根据本发明所述的致动装置可以获得非常有效的制动作用和充分的间隙补偿。特别地，根据本发明所述的致动装置克服了影响电-液制动致动装置的缺陷；这是因为本发明所述的系统是机电系统，所以不需要任何液压回路(既不长也不短)，从而所述装置的可能导致故障的因素以及该装置结构的复杂性被减少。而且，没有液压机液体改进了所述致动装置以及采用所述装置的车辆的环境特性。由于所述解决方案适用于所述制动过程(旋转凸轮和/或偏心部件)，所述电动机致动冲程被真正缩短以适应快速致动的需要，例如当与ABS系统结合使用时。

此外，根据本发明的致动装置还可以克服影响现有技术中机电装置的缺陷；实际上，制动过程和间隙补偿过程共用一个致动器减少了尺寸、重量以及所述装置的复杂性。由于制动过程和间隙补偿过程相对独立，后者可以在非制动时间进行，而不会在制动过程开始时就需要。此外，由于所述解决方案适用于磨损补偿(可移动部件或被弹性装置致动或被转动装置致动)，在间隙补偿过程中不再需要特别的控制；相反，它是足够的，在主动布置(在补偿过程中利用电动机的旋转)的情况下，施加并随后释放给定反向扭矩到电动机。所述装置的小的尺寸和不需要液压发生器允许创建完全“非悬浮的”系统，也就是可以完全替代现行的制动钳的系统。进一步地，没有像滚珠丝杠和周转系的复杂部件又减少了尺寸、重量、复杂性、故障率和成本。没有任何滚珠丝杠还减少了在所有致动过程中的噪音，而且本发明所述方案的尺寸和重量可以保持比现有技术中的那些机电装置的彻底的小。

最后，根据本发明所述的线控致动装置(或采用该装置的制动系统)可以与电力牵引电动机并列使用，这可以实现线控结构的转弯。该结构包括线控致动装置和/或制动系统的特征以及在每个车轮上的电力牵引的特性。在非常简单的转弯装置中，也就是，靠近车辆的每个车轮，可以设置两个电动机，一个用于牵引，一个用于制动系统，所述两个电动机由一个电子控制单元驱动。特别地，这允许任何单个车轮的全动力控制。

当然，应当理解，在不脱离本发明的范围内可以对上述实施例进行一定范围的改变和修改。因此，必须理解，本发明的范围不限于上述实施例而是由所附的权利要求确定。

Claims (24)

1、一种用于电动车辆的车轮制动系统的致动装置(1)，其中，所述车轮制动系统包括适合与车轮连接的至少一个摩擦部件(7)以及适合被压向和抬离所述至少一个摩擦部件(7)的至少一个制动衬块(5)，所述致动装置包括电动机(3)，适合被所述电动机(3)转动的可旋转装置以及适合致动所述至少一个制动衬块(5)、从而将该所述至少一个制动衬块压向所述至少一个摩擦部件(7)的可移动致动部件(4)，所述致动装置(1)的特征在于，

所述可旋转装置包括具有与所述致动部件(4a)邻接的表面(2a)的可旋转部件(2)，以便所述部件在第一旋转方向的旋转导致所述致动部件(4)沿第一致动方向移动，因此致动所述至少一个制动衬块(5)并将其压向所述至少一个摩擦部件(7)。

2、根据权利要求1所述的致动装置，

其特征在于，

所述电动机(3)包括旋转轴(8)，所述可旋转部件(2)被牢固地固定到所述轴(8)。

3、根据权利要求2所述的致动装置，

其特征在于，

所述可旋转部件(2)是具有与所述致动部件(4)邻接的凸轮表面(2a)的凸轮部件。

4、根据权利要求2所述的致动装置，

其特征在于，

所述可旋转部件(2)被偏心地固定到所述轴(8)。

5、根据权利要求1至4中任一权利要求所述的致动装置，

其特征在于，

所述致动部件(4)包括与所述表面(2a)邻接的可旋转部件(4a)。

6、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的致动装置，

其特征在于，

其进一步包括支架(6)和用于将所述电动机(3)固定到所述支架(6)的固定装置(6a，6b)。

7、根据权利要求6所述的致动装置，

其特征在于，

所述固定装置包括适合沿第二预定方向被移动的可移动装置(6b)，所述可移动装置沿第二预定方向的移动导致电动机(3)与所述可旋转装置一起沿基本垂直于所述第二预定方向且基本平行于所述第一致动方向的第三预定方向被移动。

8、根据权利要求7所述的致动装置，

其特征在于，

所述可移动装置包括滑动部件(6b)，其具有适合在所述支架(6)的相应滑动表面(6d)上滑动的滑动表面(6e)，所述滑动表面(6e，6d)位于与所述第二预定方向成角度α的平面内。

9、根据权利要求7或8所述的致动装置，

其特征在于，

其进一步包括适合沿所述第二预定方向移动所述可移动装置的移动装置。

10、根据权利要求9所述的致动装置，

其特征在于，

所述移动装置包括适合沿所述第二预定方向拉动所述可移动装置的弹性部件(6c)。

11、根据权利要求9所述的致动装置，

其特征在于，

所述移动装置由所述电动机(3)致动。

12、根据权利要求11所述的致动装置，

其特征在于，

所述移动装置包括适合被所述电动机(3)转动的可转动螺钉部件(9)和收纳所述螺钉部件(9)的螺母或螺栓部件(10)，所述螺母或螺栓部件(10)被牢固地固定到所述可移动装置，以便所述螺钉部件(9)的旋转引起所述可移动装置沿着所述第二预定方向移动。

13、根据权利要求12所述的致动装置，

其特征在于，

所述可旋转装置适合在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转，其进一步包括当他们在所述第二旋转方向旋转时，用来在预定起始位置止动所述可旋转装置的止动装置，因而由于产生反向扭矩，当所述可旋转装置到达所述起始位置时，所述螺钉部件(9)在所述第一旋转方向被旋转。

14、根据权利要求12或13所述的致动装置，

其特征在于，

所述螺钉部件(9)被牢固地固定在所述电动机(3)的定子上。

15、根据权利要求13所述的致动装置，

其特征在于，

所述螺钉部件(9)通过飞轮(16)被固定到所述电动机(3)的轴(8)，所述飞轮(16)包括内环(11)和外环(12)，所述内环(11)与所述轴(8)同时安装，所述外环(12)与所述螺钉部件(9)连接。

16、根据权利要求15所述的致动装置，

其特征在于，

所述轴(8)包括第一突出部分(14)，所述内环包括插销部件(15)，所述突出部分(14)适合与所述插销部件(15)配合，以便选择所述内环(11)相对于所述外环(12)的自由旋转的方向。

17、根据权利要求16所述的致动装置，

其特征在于，

在所述轴(8)沿所述第一旋转方向转动的过程中，所述插销部件(15)与所述突出部分(14)啮合，从而导致所述内环(11)相对于所述外环(12)在所述第一旋转方向上自由转动，同时在所述轴(8)沿所述第二旋转方向转动的过程中，所述插销部件(15)与所述突出部分(14)脱离，从而导致所述内环(11)相对于所述外环(12)在所述第二旋转方向上自由转动。

18、根据权利要求17所述的致动装置，

其特征在于，

在所述轴(8)沿所述第二旋转方向转动的过程中，一旦所述轴(8)由于生成的反向扭矩而到达所述起始位置时，所述内环(11)在所述第一旋转方向被转动，因而在所述第一旋转方向上转动所述外环(12)和所述螺钉部件(9)，从而导致所述可移动装置(6b)在所述第二预定方向被移动。

19、一种用于电动车辆的制动系统，所述制动系统包括适合连接至所述车辆的车轮的至少一个摩擦部件(7)和适合于压向和抬离所述至少一个摩擦部件(7)的至少一个衬块部件，所述制动系统的特征在于，

其包括根据权利要求1至19中任一权利要求所述的致动装置(1)。

20、根据权利要求19所述的制动系统，

其特征在于，

其包括至少两个制动衬块(5)和适合将所述衬块压向和使其抬离所述至少一个摩擦部件的相对侧的至少一个爪部件。

21、根据权利要求19或20所述的制动系统，

其特征在于，

其进一步包括至少一个制动踏板(20)和一个传感单元(21)，所述传感单元(21)适合将与所述制动踏板的移动相关的数据转换成确定相应制动需要的相应的信号。

22、根据权利要求21所述的制动系统，

其特征在于，

其进一步包括连接至所述传感单元(21)并适合控制所述电动机(3)的作用的控制单元(22)。

23、根据权利要求22所述的制动系统，

其特征在于，

所述电动机在所述第一或第二旋转方向旋转，所述方向为确定所述制动需要的所述信号的函数。

24、根据权利要求23所述的制动系统，

其特征在于，

其进一步包括用于收集与所述电动机(3)相关的数据并向所述控制单元(22)提供所述数据的装置(25)，以及控制所述可移动装置(6b)的移动的装置。

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