CN101313161A - 具有无间隙的操作机构的机电式制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于汽车的机电式制动器(10)，该制动器具有电动的执行机构(18)和布置在摩擦元件(21)和电动的执行机构(18)之间的具有楔形装置(11)的自行增力装置，该执行机构产生操作力并且作用到至少一个摩擦元件(21)上，从而将该摩擦元件朝制动器的有待制动的部件(21)挤压用于引起摩擦力，该自行增力装置引起由电动的执行机构(18)产生的操作力的自行增力。为了在结构上和在控制技术上进行简化，执行机构(18)只具有一个唯一的电动机(24)并且通过具有可旋转支承的位置固定的主轴(26)和不可旋转的通过主轴的旋转可在主轴上轴向来回运动的螺母(28)的主轴/螺母装置(30)输出由电动机产生的操作力。作为替代方案，所述螺母位置固定地并且可旋转地得到支承，并且主轴是不可旋转的并且可轴向来回运动的。借助于轴向预紧的轴承(36，38)实现主轴(26)的可旋转的支承，并且螺母(28)沿轴向相对于主轴预紧地安置在主轴(26)上。螺母(28)的来回运动借助于传递元件传递到楔形装置(11)上，所述传递元件一方面无间隙地与螺母(28)连接并且另一方面无间隙地与楔形装置(11)连接。

Description

具有无间隙的操作机构的机电式制动器
技术领域
本发明涉及一种尤其用于汽车的机电式制动器，该制动器具有电动的执行机构和布置在摩擦元件和电动的执行机构之间的具有楔形装置的自行增力装置，所述执行机构产生操作力并且作用到至少一个摩擦元件上，从而将该摩擦元件朝制动器的有待制动的部件挤压用于引起摩擦力，该自行增力装置引起由电动的执行机构产生的操作力的自行增力。楔形装置具有至少一个具有倾斜角α的楔形块，该楔形块支撑在配属的支座上。这样的机电式制动器由WO 02/095257公开。
背景技术
另一种具有自行增力装置的机电式制动器由德国专利文献DE 19819 564 C2公开。在该文献所描述的制动器中出现这样的问题，即总是只是如此大的度量自行增力装置的由楔形装置的楔形块的倾斜角α的选择所确定的尺度，从而独立于摩擦片衬面和有待制动的根据制动器的操作状态改变的部件之间的摩擦系数μ不是一直将压力就是一直将拉力施加到自行增力装置的楔形块上。应该避免执行力的正负符号交换，因为否则的话必须连续地经过在执行机构中存在的间隙，这会导致不确定的状态并且以此导致调节量(制动力)的不希望的波动。由于该限制，在由所述的文献中公开的机电式制动器中不能使用最优的自行增力的区域，也就是摩擦系数μ的数值至少大约相应于数值tanα的区域，因为在该最优的自行增力的点上，也就是说在摩擦系数μ具有和倾斜角α的正切值一样的数值时，所需要的操作力，也就是执行力更换其方向。
按上述的WO 02/095257，通过执行机构解决执行机构间隙的问题，该执行机构具有两个电动机，这两个电动机相互以确定的方式进行工作，从而在通常的操作状态中消除存在的执行机构间隙。显而易见，这样的解决方案引起增加的结构上的和控制技术上的耗费。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有自行增力装置的改善的机电式制动器，该制动器的工作区域可以在最优的自行增力的区域内，而不会有在其可调节性方面的负面作用，并且尽管如此，该制动器在结构上还是构造简单并且在控制技术上可简单操作。
从开头所述的那种机电式制动器出发，该任务按本发明通过具有在权利要求1或2中说明的特征的制动器得到解决。为了在结构上和在控制技术上进行简化，按本发明的制动器的执行机构相应地只具有一个唯一的电动机，该电动机通过主轴/螺母装置输出由该电动机产生的操作力，该主轴/螺母装置或者具有可旋转支承的位置固定的主轴和不可旋转的通过主轴的旋转可在主轴上轴向来回运动的螺母，或者具有可旋转支承的位置固定的螺母和不可旋转的通过螺母的旋转可轴向来回运动的主轴。为了在执行机构中不出现不希望的间隙，可旋转的主轴借助于一个或者多个轴向预紧的轴承可旋转地得到支承。主轴支承的轴向预紧排除了主轴的任何轴向间隙。此外，将螺母沿轴向相对于主轴预紧地安置在主轴上，从而消除螺母和主轴之间的任何间隙。最终，将螺母或者主轴的来回运动借助于传递元件传递到楔形装置上，该传递元件一方面无间隙地与螺母或者主轴连接，并且另一方面无间隙地与楔形装置连接。以该方式将每个由执行机构的电动机引起的操作运动无间隙地传递到自行增力装置的楔形装置上，而不取决于制动器的当前操作状态是要求将压紧力还是将拉力施加到楔形装置上来保持所希望的制动力。
按本发明的机电式制动器的优选实施方式，通过至少一个轴向预紧的径向推力球轴承实现可旋转的主轴的沿轴向预紧的支承。该径向推力球轴承以本领域技术人员公知的方式布置，使得该径向推力球轴承施加沿轴向的确定的压力并且由此消除可能存在的以该轴向间隙支承的主轴的轴向间隙。以结构上优选的方式，两个轴向预紧的径向推力球轴承也可以用于无间隙地可旋转地支承主轴，其中关于主轴沿相反的方向实现这两个轴承的轴向的预紧。同样可以使用所有其它的实现轴向预紧的轴承，例如滚子轴承或者滚针轴承。作为替代方案，可旋转的主轴支承在固定/浮动轴承装置中。
在按本发明的机电式制动器的优选实施例中，通过使螺母包括两个轴向相互夹紧的螺母元件实现该螺母关于主轴的轴向预紧。两个螺母元件相互间具有可调节的并且可固定的轴向间距。为了消除螺母和主轴之间的每个间隙，调节两个螺母元件的轴向间距，从而不再存在相对于主轴的间隙并且然后固定该轴向间距。两个螺母元件例如可以通过轴向螺纹相互连接，从而可以通过将一个螺母元件拧入或者说拧出另一个螺母元件来调节两个螺母元件之间的轴向间距并且可以借助于锁紧螺母进行固定。
在按本发明的机电式制动器的优选实施方式中，传递元件是可回转地铰接在螺母或者主轴和楔形装置上的连接杆，该连接杆的支承部位无间隙地进行预紧。该支承部位按一种实施方式构造成多边形轮廓，从而通过相对实现的扭转实现无间隙的配合。该支承部位也可以构造成固体活节(
Figure A20068004350000061
)，例如以板式弹簧的构造。作为替代方案，可以使用每种其它的传递元件，该传递元件不是无间隙的就是可以通过其铰接部位和/或支承部位的合适的实施方式构造成无间隙的。例如可以使用可回转地铰接在螺母或者主轴和楔形装置上的两部分的杆作为传递元件，该杆的两个部分通过螺纹啮合相互连接。通过将一个部分相对于另一个部分拧入或者说拧出，可以调节这种杆的长度，使得存在于铰接部位和/或支承部位上的间隙不再起作用。
在按本发明的机电式制动器的优选实施方式中，主轴平行于或者无论如何大致平行于楔形装置的楔形斜面延伸。在此，该楔形斜面优选是用于沿大多数制动过程预期的方向进行制动的楔形斜面。在汽车的制动器中，该楔形斜面相应地是负责向前行驶中制动的楔形斜面。当涉及这样的制动时，即在该制动中使用楔形装置的平行于主轴的楔形斜面时，以至少基本上平行于楔形斜面布置的主轴实现在主轴/螺母装置的螺母或者主轴与楔形装置的由执行机构引起运动的部件之间几乎不再或者说不再出现相对运动。此外，至少基本上平行于相应于主制动方向的楔形斜面布置的主轴在沿主制动方向制动时，其突出之处在于很大程度上或者完全不存在横向力，否则的话，也就是说在主轴不是选择至少基本上平行于楔形斜面布置的情况下该横向力会作用到主轴上。
在机电式制动器中通过主轴/螺母装置实现的电动机旋转运动的减速比是不够的，在应用按本发明的机电式制动器时，电动机本身可以构造成马达/传动装置单元，从而提供更大的总减速比。
总的来说，按本发明提供了一种由于只有一个主轴/螺母装置和只有一个电动机而在成本上有利的、在结构上简化的并且在控制技术上更容易控制的机电式制动器。
附图说明
下面根据示意性的附图对按本发明的机电式制动器的两个实施例进行详细解释。其中：
图1是按本发明的具有自行增力装置的机电式制动器的第一实施例的最重要的组件的局部剖视图；以及
图2是按本发明的具有自行增力装置的机电式制动器的相对于图1改变的第二实施例的细节图。
具体实施方式
在图1中示出了在这里构造成汽车中盘式制动器的机电式制动器10的第一实施例的在本发明框架中特别感兴趣的部件的局部剖视图。制动器10包括集成的自行增力装置，其例如源自于已经公开的WO02/095257，对此详细地参考该文献。这样的自行增力装置具有带有两个楔形板12，14的楔形装置11，在这两个楔形板之间布置辊子16用于减少摩擦。为了操作汽车制动器10，将一个楔形板12借助于执行机构18相对于另一个楔形板14移动，由此增大两个楔形板12，14之间的间距。使用以此产生的沿法向于两个楔形板12，14的主平面的方向的升程，用于将由衬面支撑板19和固定在该衬面支撑板上的摩擦片衬面20组成的摩擦元件21与制动盘22接触。如果制动盘22旋转，那么该制动盘通过在摩擦片衬面20和制动盘22之间产生的摩擦力将同步力施加到摩擦片衬面20上，该同步力反馈到楔形板12，14上引起另一个“分开”，也就是说楔形装置11的更大的升程，并且以此引起力的相应的提高，用该提高的力将摩擦片衬面20朝制动盘22挤压，而不需要另外提高由执行机构18本身产生的力。
执行机构18包括一个唯一的电动机24，该电动机能将可旋转支承的、轴向位置固定的主轴26置于旋转中。在该主轴26上不可扭转地布置螺母28，该螺母可以通过主轴26的旋转在该主轴上轴向来回运动。作为替代方案，该螺母可以位置固定地并且可旋转地得到支承，并且该主轴不可旋转并且可轴向来回运动(没有示出)。该主轴26和该螺母28相应地一起形成主轴/螺母装置30。
连接杆32用于将螺母28的由主轴26的旋转引起的轴向运动传递到楔形板12上，该连接杆以其一个端部可回转地铰接在螺母28的外侧上并且以其另一个端部可回转地铰接在楔形板12的突起34上。
为了操作制动器10，激活执行机构18的电动机24，从而将主轴26沿一个或者另一个方向置于旋转中。主轴26的所希望的旋转方向取决于有待制动的制动盘22沿哪个方向旋转。为了使自行增力装置可以实现其功能，执行机构18必须将楔形板12关于楔形板14沿制动盘22旋转的方向移动。只有这样，两个楔形板12和14之间的辊子16才滚到该楔形斜面上去，该楔形斜面在摩擦片衬面20与制动盘22实现接触后引起楔形装置11的进一步的分开并且以此引起所希望的自行增力。为了结束制动，主轴26沿相反方向旋转，由此两个楔形板12，14再次相互靠近并且摩擦片衬面20与制动盘20脱离啮合。
出于开头所述的原因(根据在摩擦片衬面和制动器之间存在的摩擦值在拉伸楔形装置和压缩楔形装置之间可能的交替更换)，执行机构18中的任何间隙都是不希望的。为了避免这样的间隙，制动器10、更精确的是其执行机构18具有一系列措施。例如，主轴26借助于两个轴向预紧的球轴承36，38可旋转地得到支承。在示出的实施例中，两个球轴承36，38是径向推力球轴承，该径向推力球轴承轴向地对主轴26进行预紧，也就是说该径向推力球轴承将沿轴向作用的力施加到主轴26上。由球轴承36或者说38施加到主轴26上的轴向的预紧力指向相反方向，从而消除了主轴26的任何轴向的间隙。
为了消除螺母28和主轴26之间的间隙，将螺母以轴向的预紧力安置在主轴上。此外，在示出的实施例中，该螺母28由两个螺母元件40，42组成，该螺母元件通过螺纹(没有示出)相互连接并且通过螺栓可以沿一个或者说另一个方向轴向相向或者说反向运动。以此可以调节两个螺母元件40，42之间的轴向间距。为了消除间隙，改变两个螺母元件40，42的轴向间距，直到不再存在相对于主轴26的间隙。螺母元件40，42的找到的位置借助于没有示出的锁紧螺母进行固定。
连接杆32在其铰接点上可能具有间隙。为了消除这样的间隙，连接杆32的铰接部位或者说支承部位沿存在的间隙不能再作用的方向进行预紧。
通过所述的措施确保将执行机构18的每个操作运动无间隙地传递到自行增力装置的楔形板12上。以此，显著更简单地设计制动器10的调节。
图2示出了制动器10的第二实施例，该实施例与图1中示出的第一实施例的区别仅仅在于，主轴26平行于楔形装置11的楔形斜面延伸，该楔形斜面用于沿主制动方向的制动的自行增力。在操作制动器10用于沿主制动方向制动时，在平行于所述楔形斜面布置的主轴26中不出现运动的楔形板12和螺母28之间的相对运动。此外，没有横向力传递到主轴26上。

Claims (11)

1.尤其用于汽车的机电式制动器(10)，所述制动器具有电动的执行机构(18)和布置在摩擦元件(21)和电动的执行机构(18)之间的具有楔形装置(11)的自行增力装置，所述执行机构产生操作力并且作用到至少一个摩擦元件(21)上，从而将所述摩擦元件朝制动器的有待制动的部件(22)挤压用于引起摩擦力，所述自行增力装置引起由电动的执行机构产生的操作力的自行增力，其特征在于，
-所述执行机构(18)只具有一个唯一的电动机(24)并且通过具有可旋转支承的位置固定的螺母和不可旋转的通过螺母的旋转可轴向来回运动的主轴的主轴/螺母装置(30)输出由所述电动机产生的操作力，
-所述螺母沿轴向相对于主轴预紧地安置在主轴上，以及
-主轴的来回运动借助于传递元件传递到楔形装置(11)上，所述传递元件一方面无间隙地与主轴连接并且另一方面无间隙地与楔形装置(11)连接。
2.尤其用于汽车的机电式制动器(10)，所述制动器具有电动的执行机构(18)和布置在摩擦元件(21)和电动的执行机构(18)之间的具有楔形装置(11)的自行增力装置，所述执行机构产生操作力并且作用到至少一个摩擦元件(21)上，从而将所述摩擦元件朝制动器的有待制动的部件(22)挤压用于引起摩擦力，所述自行增力装置引起由电动的执行机构产生的操作力的自行增力，其特征在于，
-所述执行机构(18)只具有一个唯一的电动机(24)并且通过具有可旋转支承的位置固定的主轴(26)和不可旋转的通过主轴的旋转可在主轴上轴向来回运动的螺母(28)的主轴/螺母装置(30)输出由所述电动机产生的操作力，
-借助于轴向预紧的轴承(36，38)实现主轴(26)的可旋转的支承，
-所述螺母(28)沿轴向相对于主轴预紧地安置在主轴(26)上，以及
-螺母(28)的来回运动借助于传递元件传递到楔形装置(11)上，所述传递元件一方面无间隙地与螺母(28)连接并且另一方面无间隙地与楔形装置(11)连接。
3.按权利要求2所述的机电式制动器，其特征在于，用于可旋转支承主轴(26)的轴向预紧的轴承(36，38)是径向推力球轴承。
4.按权利要求2所述的机电式制动器，其特征在于，所述主轴(26)支承在固定/浮动轴承装置中。
5.按权利要求1到4中任一项所述的机电式制动器，其特征在于，所述螺母(28)包括两个轴向相互夹紧的螺母元件(40，42)。
6.按上述权利要求中任一项所述的机电式制动器，其特征在于，所述传递元件是可回转地铰接在主轴或者螺母(28)和楔形装置(11)上的连接杆(32)，所述连接杆的支承部位无间隙地进行预紧。
7.按权利要求6所述的机电式制动器，其特征在于，所述连接杆(32)的支承部位构造成多边形轮廓。
8.按权利要求6所述的机电式制动器，其特征在于，所述连接杆(32)的支承部位构造成固体活节。
9.按上述权利要求中任一项所述的机电式制动器，其特征在于，所述主轴(26)至少基本上平行于楔形装置(11)的楔形斜面延伸。
10.按权利要求9所述的机电式制动器，其特征在于，所述楔形斜面是负责向前行驶中制动的楔形斜面。
11.按上述权利要求中任一项所述的机电式制动器，其特征在于，所述电动机(24)构造成马达/传动装置单元。
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