CN101528519A - 用于具有行星齿轮传动装置的电子停车制动致动器的一体式承载装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有行星齿轮传动装置的电子停车制动致动器的一体式承载装置，该刹车致动器包括电动马达和行星齿轮传动装置。行星齿轮(260)在轴(280)上安装在行星齿轮架(270)上，所述轴(280)以结合的方式与所述行星齿轮架(270)连接，也就是说与其以一体结合的方式形成或者借助于原子力或分子力安装在其表面上。位于轴(280)上的缺(520)可以接纳润滑剂。位于行星齿轮架(270)和行星齿轮(260)之间的间隔体(510)可以减小轴向上的接触面积。

Description

用于具有行星齿轮传动装置的电子停车制动致动器的一体式承载装置

技术领域

本发明涉及制动器领域，尤其涉及机动车制动器领域。更具体地说，本发明涉及一种能够通过电动马达操作的停车制动致动器。

背景技术

在机动车中应用了用于停车制动器(也称为驻车制动器)的由电动马达操作的致动器。相对于仅借助缆线或者液压操作的那些制动器而言，该实施方式有利之处在于：驾驶员无需施加很大的肌肉力来操作制动器。能电致操作的停车制动器还能够良好地与先进的车载电子设备相结合。

一般而言，借助通常具有电动马达的致动器来操作这些停车制动器，在所述电动马达的下游设有传动装置。该传动装置可以包括多级，其中可以应用多种传动技术。已知的传动级例如被实施为：带传动装置、蜗杆传动装置、圆柱齿轮传动装置或者行星齿轮传动装置。采用行星齿轮传动装置的优点在于星齿轮传动装置的构造形式紧凑、每一级的减速比很高、并且能够传递大的转矩。另一方面，其缺点在于，由于相对于其他传动形式而言，其每一级均具有更多数量的运动构件，因此肯定会产生更大的噪声。另外这样一来，行星齿轮传动装置的制造更为昂贵，并潜在地具有不良的效率。

通常，用于负载大转矩的行星齿轮传动级的行星齿轮轴承装置是独立于行星齿轮架制造的，并且在一个制造步骤中以力配合的方式与行星齿轮架连接。在这里常见的优选连接技术是配合，其中，钢制的轴承装置被装配到行星齿轮架的缺口内。这样的缺点是，在这些零件彼此接合之前，必须以高精度加工配合孔，而且在需要时也要以高精度加工对应的配合面。这些零件的制造是昂贵的，并且在质量控制时要求更高的关注度，这将导致很高的单件成本。

另外，对制动致动器在抵抗碰击、振动、腐蚀以及高温方面有更高的要求。在所有工况下，传动装置的机械抵抗力应该尽可能保持恒定，以便能够提供可再现的制动力。

因此本发明的任务在于为电子停车制动器提供一种最优的致动器。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电子停车制动器的致动器，其中，所述致动器包括电动马达和连接在所述电动马达下游的行星齿轮传动装置，并且所述行星齿轮传动装置具有至少一个行星齿轮架，所述行星齿轮架具有多个支承装置，用以可转动地支承行星齿轮，其中，所述支承装置以材料对材料的方式与所述行星齿轮架连接。

这里，其中通过原子力或分子力将被连接对象保持在一起的连接称为“材料对材料”的方式。特别是，材料对材料连接可以借助焊接、熔接、粘接或者硫化来实现。行星齿轮架与支承装置的单体式实施方式也可以被看作为一种材料对材料方式。因此，支承装置能够与行星齿轮架以一体的方式形成，或者形成为单独元件，不过这些单独元件通过熔合连接处理与例如行星齿轮架的表面相连。

各个支承装置的外径优选为其承载的行星齿轮的最大外径的至少约三分之一。其他的尤其是在数字方面更高的尺寸比例也是可行的，例如，所述尺寸比例可以是五分之二、二分之一或更大。

在一个变形方式中，支承装置的直径大于其轴向延展。例如，该直径可以等于该轴向延展的120％。

优选地，支承装置至少近似呈圆柱形形状。另选地可以采用其他形状，例如：截顶圆锥体的形状。支承装置可以以非实心的构造方式形成，在此，可以在各个支承装置的内侧设置缺口，该缺口在其形状方面例如对应于该支承装置的外形。优选地采用圆柱形缺口，其法向轴线与行星齿轮的回转轴同轴地延伸。支承装置也可以被构造为空心圆柱体或者部分空心圆柱体。

至少一个支承装置可以在其面对行星齿轮的支承面上具有至少一个缺口。该缺口优选在轴向上延伸，并且在支承装置基部形状为圆柱形时，其可以具有呈一段弧形式的横截面。该缺口可被至少部分地填充以润滑剂。优选的是，为此采用具有低粘度和高温度稳定性的润滑脂。

通过这种缺口可以在该布置方式中实现更大的游隙，其有助于补偿某些结构误差。例如在存在双配合(Doppelpassung)且所述双配合仅在工作温度下才会表现出来的情况下，行星齿轮和支承装置之间的由于这种缺口而变大的间隙会确保摩擦力不会变大，或者使得摩擦力减弱。

可以采用间隔体，这些间隔体确定了行星齿轮架和行星齿轮之间的在其轴向上的最小距离。这些间隔体中的一个或多个可以形成在行星齿轮上。也可以在行星齿轮架上形成一个或多个间隔体。在这两种情况下都可以向行星齿轮架和行星齿轮之间的空间填充润滑剂。

行星齿轮架和/或行星齿轮可以由塑料、尤其是由聚苯硫化物(Polyphenylsulfid)制成。也可以以冷锻方法制造行星齿轮架。

行星齿轮架可包括受驱轴，其中，所述受驱轴借助于多边形轮廓以转矩锁定(torque-locked)的方式与所述行星齿轮架连接。至于受驱轴和行星齿轮架之间的连接方式，可以采用所有类型的转矩锁定连接。

根据另一方面，本发明还涉及一种电子停车制动器，其包括如前所述的致动器。例如，可以通过受驱轴，借助优选自锁的传动装置将摩擦体压靠在具有固定轴线的制动鼓或者制动盘上。

附图说明

以下对优选实施方式的描述给出了本发明的进一步细节和优点，附图中：

图1示出了制动致动器的一个实施方式，所述制动致动器具有电动马达、带传动装置以及多级行星齿轮传动装置；

图2以分解视图示出根据图1的行星齿轮传动装置的第一实施方式；

图3以立体视图示出在电子停车制动器的根据本发明的行星齿轮传动装置中使用的行星齿轮架；

图4以俯视图示出具有四个行星齿轮的根据图3的行星齿轮架，该行星齿轮架被应用在根据本发明的致动器的行星齿轮传动装置中；

图5以俯视图示出了具有一个行星齿轮的行星齿轮架，该行星齿轮架被应用在根据本发明的致动器的行星齿轮传动装置中；

图6示出沿着图5的线A-A的剖视详图；

图7以立体图示出根据图5的行星齿轮架；

图8以分解视图示出根据图1的行星齿轮传动装置的另一实施方式；并且

图9以立体图示出根据图8的行星齿轮260。

具体实施方式

下面对具有行星齿轮传动装置的电子停车制动致动器的一个实施方式进行说明。所述制动致动器输出能够在停车制动操作中操作车辆制动器(未示出)的转矩。

图1示出电子停车制动致动器100，其包括带有壳体盖120的壳体110。在需要时，安装在壳体110内的电动马达130被以电子方式制动，从而驱动第一齿带轮140，该第一齿带轮140通过齿带150与第二齿带轮160连接。除了带传动装置140、150、160之外，也可以采用其他传动装置，例如：圆柱齿轮传动装置、螺旋齿轮传动装置或者行星齿轮传动装置。在带传动装置140、150、160下游设有行星齿轮传动装置170。行星齿轮传动装置170也可以以转矩锁定的方式与马达130连接，而不采用带传动装置140、150、160。

这里所示的行星齿轮传动装置170的实施方式是一种两级式实施方式(参见图2)。受驱轴180位于行星齿轮传动装置170的下端，该受驱轴180能够将其转矩输出给停车制动器的制动施加机构或者力保持机构。

图2以分解视图示出两级式行星齿轮传动装置170。传动装置170的驱动是通过齿带轮160实现的，齿带轮160是按照所述方式由电动马达130驱动的。齿带轮160具有居中设置的第一太阳轮200，该第一太阳轮200从上至下地沉入内齿轮210中。在所示实施方式中，内齿轮210具有两组内齿(仅能看到部分)。视下面说明的行星齿轮的齿而定，这两组内齿可以具有相同或不同的齿距和齿宽。

行星齿轮220在内齿轮210的上侧的那一组齿中运行。每个行星齿轮220同时与内齿轮210的一组内齿和第一太阳轮200啮合。行星齿轮220承载在图2中从第一行星齿轮架230向上延伸的支承装置240上。在该实施方式中，仅将行星齿轮传动装置170的第二级的支承装置按照根据本发明的方式构成；行星齿轮220的支承装置240可以采用现有技术。然而，也可以按照本发明的方式将支承装置240以熔合连接的方式附连到第一行星齿轮架230上，或者将支承装置240与第一行星齿轮架230一体地构成。

第一行星齿轮架230以转矩锁定的方式与太阳轮250连接。这两个元件的材料对材料连接是可行的，如：借助于压合、铆接、螺纹连接、收缩配合或者其他连接技术进行连接。

第一行星齿轮架230的太阳轮250与由另外四个行星齿轮260构成的组啮合。在所示的实施方式中，行星齿轮260和太阳轮250具有相同的齿，所述齿不同于行星齿轮220和太阳轮200的齿。相应地，内齿轮210具有两组不同的内齿(在图中不可见)，行星齿轮220和行星齿轮260与这两组不同的内齿啮合。在此，行星齿轮260与内齿轮210的下侧内齿啮合，而行星齿轮220与上侧内齿啮合。

所示的两级式行星齿轮传动装置分两级来降低传递到齿带轮160上的转速。第一级包括：第一太阳轮200、行星齿轮220、内齿轮210的上侧部分和带有支承装置240的行星齿轮架230。第二级包括：第二太阳轮250、行星齿轮260、内齿轮210的下侧部分以及带有圆柱形支承装置280的第二行星齿轮架270，第二行星齿轮架270是用于行星齿轮架260的。行星齿轮架270和支承装置280是一体形成的。

由于在两个行星齿轮传动级的转速降低过程中均伴有转矩增大，因此作用于行星齿轮260的转矩大于作用于行星齿轮220的转矩。出于这种原因，一种优选实施方式将行星齿轮260的齿组设置成比行星齿轮220的齿组稀疏。当然，行星齿轮260的齿也可以与之相同或更为细密。无论如何，处于彼此啮合中的太阳轮、行星齿轮和内齿轮的齿必须相对应。

在所示实施方式中，下盖部290连同内齿轮210一起形成了两级式行星齿轮传动装置的壳体。转矩通过受驱轴180进行传递，该受驱轴180以同轴且转矩锁定的方式与下行星齿轮架270连接。

图3示出第二行星齿轮架270的另一个实施方式，第二行星齿轮架270具有支承装置280。与图2不同，下行星齿轮架270具有直径更大的圆柱形支承装置280，该圆柱形支承装置280还具有同轴的空腔310。各个空腔310也可以呈不同的形状；具体而言，各空腔310可以具有不同于圆柱形的任意形状的基部。

在该实施方式中，第二行星齿轮架具有呈圆形的基部。当然也可以采用其他的基部，例如四边形的、多边形的或者星形的(参见图2中的上行星齿轮架230)。

支承装置280以材料对材料的方式附连至图3所示的行星齿轮架270的表面。在所示的实施方式中，针对四个行星齿轮260采用四个支承装置280。当然，也可以采用更多或更少数量的行星齿轮260和支承装置280。在实践中，三到四个行星齿轮260和支承装置280被证实是有效的。支承装置280的中心最好等距地位于圆周线上，该圆周线与受驱轴180的中心相同。所有的行星齿轮260均具有相同的尺寸和一致的齿组。

根据图3，支承装置280的外径最好大于其轴向延展。然而，视所采用的材料的性质以及在工作期间的负荷要求而定，支承装置280的直径也可以小于其轴向延展。在该实施方式中，支承装置280的直径大于行星齿轮260的最大外径的三分之一。

在实践中证实有利的是：将支承装置280外径选择为大于行星齿轮260的直径。通过这种方式使得在支承装置280上将摩擦力及剪切力分布到更大的面积上，从而降低了对材料上的应力，并减少了噪声的形成。这样一来，显然更加容易为支承装置280和/或行星齿轮260采用塑料。该实施方式具体提出以冷锻方法来制造支承装置280和下行星齿轮架260。这种制造方式允许廉价地生产一种负荷能力足够高的本发明实施方式。

在行星齿轮260的齿与它们的支承面之间的剩余材料厚度不应该被选择得过小，从而存在足够的材料来用于稳定地传递力和转矩。也许有必要通过使行星齿轮260在轴向上有较大的延展来补偿在径向上的很小的材料厚度。如果所述材料厚度过小，那么必然会存在这样的情形，即，在传动装置工作时齿轮会出现形变并由此造成材料疲劳。

图4从另一个角度示出图3所示的行星齿轮架270，以及也安装在支承装置280上的行星齿轮260。在行星齿轮架270的中心可以清楚看到受驱轴180。

图5示出了另一个行星齿轮架270、以及支承装置280和已安装的行星齿轮260的俯视图，该行星齿轮架270也能够被用于根据图2的行星齿轮传动装置的第二级。受驱轴180位于行星齿轮架270的中心。在该实施方式中，各个支承装置280都在其远离行星齿轮架270的一面上具有斜面(bevel)或平整部。该斜面使得行星齿轮260的配合变得简单。

另外图5中可以看到，各个支承装置280具有多个轴向延伸的缺口520。这些缺口520是如此构形的，即，它们沿着支承装置280的轴线具有恒定的横截面。该横截面呈带有弦的弧形或圆形，所述圆弧沿着支承装置280的运行面。形象地说，支承装置280的缺口520的如图5所示的实施例是从圆柱形的支承装置280得到的，这是通过平行于其法向轴线(并且与其中心间隔开一定距离)从支承装置280切除一部分实现的。

缺口520的其他实施方式也是可以想到的，例如：支承装置280的所有缺口520不必具有相同的形状，或者它们不必沿着支承装置280的法向轴线具有恒定的横截面。每个支承装置280的缺口520数量也可以不同。在根据图5的实施方式中，每个支承装置280具有两个彼此对置设置的缺口。不过也可以为每个支承装置280设置更多或更少的缺口520。

通过应用缺口520使得支承装置280的与行星齿轮260保持接触的表面被最小化，这可以有效降低滑动摩擦。另外，也能应用缺口520来将润滑剂(如：轴承脂)填充到支承装置280与行星齿轮260的运行面之间的空间中。这样缺口520就可以用作润滑剂容器。缺口520相对于行星齿轮架270的取向优选由支承装置280的运行面的在行星齿轮传动装置170运行期间承受最小负荷的那些部分确定。这些位置例如可以在连续地承受负荷之后通过分析没有缺口的支承装置280的磨损图案来确定。

另外在图5中，各支承装置280配属有多个间隔体510，这些间隔体510确定了行星齿轮260与行星齿轮架270之间的距离。在此，间隔体510的数量、形状、位置和取向都是可变的。这些间隔体减小了行星齿轮260与行星齿轮架270之间的接触面，从而能够降低在运行中的摩擦。间隔体510可以形成在行星齿轮架270和/或行星齿轮260的面对行星齿轮架270的面上。间隔体510可以与行星齿轮架270(参见图6)或者行星齿轮260以一体结合的方式形成，同样也可以以独立的方式构造并随后装配间隔体510。在图5的实施方式中采用了四个间隔体510。除了将所示的间隔体510附连在行星齿轮架270上之外或者可选地，也可以将间隔体附连在行星齿轮260上。在同时采用这两种可选方式时必须注意，行星齿轮260的间隔体510和行星齿轮架270的间隔体510的覆盖范围例如应该是围绕支承装置280轴线的互不相交的环，以避免彼此卡住。

可以将润滑剂施加到位于行星齿轮260、间隔体510和行星齿轮架270之间的空间内。一个优选实施方式将以这种方式形成的润滑剂容器设置成与通过支承装置280的缺口520形成的润滑剂容器相连，以使得所施加的润滑剂能够从一个润滑剂容器进入另一个润滑剂容器。

已经表明，在使用低粘性的润滑剂时，在高的传动载荷下，该润滑剂首先在由于载荷而温度最高的位置处变得更易于流动。于是，在行星齿轮260和支承装置280的承受最大负荷的位置处自动地特别好地获得润滑剂。如果所述这些润滑剂容器被相互连接，那么这种效果将得到支持。然而，润滑剂容器的分离式实施方式也是可行的。

图6示出沿着图5的截线A-A的剖视图。可以清楚看到的是，支承装置280与行星齿轮架270的一体结合的实施方式。同样可以看到的是，间隔体510与行星齿轮架270的一体结合的实施方式。在所示的实施方式中，支承装置280呈空心圆柱形。在行星齿轮架270的背离支承装置280的一侧设有凸起部610。该凸起部610可以提高行星齿轮架270的稳定性。

如上所述，支承装置280以材料对材料的方式与行星齿轮架270连接。与图6所示的实施方式不同的另一个实施方式选择了圆柱形支承装置280，该圆柱形支承装置280以钝的方式(bluntly)、却又有材料流动地与行星齿轮架270的表面连接。支承装置280优选不延伸在行星齿轮架270内形成的凹部中。至于支承装置280和行星齿轮270之间的连接技术，可以采用所有类型的材料对材料的连接技术，例如：焊接(尤其是摩擦焊接、硬焊和软焊)、粘接和硫化。

行星齿轮架270(或许连同一体成型的支承装置280)与行星齿轮260都能够由塑料、尤其是由聚苯硫化物(Polyphenylsulfid)制成。行星齿轮架270(连同支承装置280和间隔体510一起，或者不连同支承装置280和间隔体510)的一种可能的制造方法包括冷锻。

图7以立体视图示出图5的配置。可以看到行星齿轮架270，以及四个支承装置280和针对各支承装置280的四个间隔体510。在一个支承装置280上安装有一个行星齿轮260。

各个行星齿轮260或者220可以通过多个同轴的具有相同内径和外径的行星齿轮盘构成。类似地，内齿轮210能够由多个具有相应内齿组的轴向元件形成。

图8以分解视图示出行星齿轮传动装置170的另一实施方式。所示的元件基本上对应于图2所示的元件，并具有相同的附图标记。因此，下面仅对图8所示的实施方式与图2所示的实施方式的区别之处进行说明。

端接环(terminating ring)810代替了图2的下盖部290，并且与内齿轮210一起构成了两级式行星齿轮传动装置170的壳体。端接环810与内齿轮210的连接是通过从端接环处开始沿着行星齿轮传动装置170轴向延展的三个舌片实现的，这些舌片卡入内齿轮210对应的缺口中并且与所述缺口建立可解除的卡合连接。端接环810防止了行星齿轮架270向下脱落，但是却不具有完整的盖部，结果是，在组装行星齿轮传动装置170时，下行星齿轮架270在受驱轴180的区域中是部分敞开的。可以采用本领域技术人员已知的任意方式，从内部或从外部将行星齿轮架270的盖部插入端接环810内和/或使其与端接环连接。下行星齿轮架270在其上侧具有四个支承装置280，它们如图3所示形成为具有较大外径的空心圆柱体。承载在支承装置280上的行星齿轮260具有在它们的表面上斜切成的齿组。

图9以立体详图示出图8中的一个行星齿轮260。在行星齿轮260的底面和顶面上都斜切有齿组，因此无需单独说明和图示底面。由于行星齿轮260的这些斜切齿，所以朝向行星齿轮架270形成有沿轴向延伸的环绕缘910，该行星齿轮经由所述环绕缘910紧紧地配合在行星齿轮架270上。环绕缘910是之前参考图5所述的间隔体510的一种构造方式，其中，间隔体910是在行星齿轮260的面对行星齿轮架270的侧面上形成的，并且与行星齿轮260形成为一体。由于对行星齿轮260的齿进行的所述斜切，因此行星齿轮260上的与行星齿轮架270接触的面积被显著减小。因此可以降低行星齿轮260与行星齿轮架270之间的摩擦损耗，结果提高了行星齿轮传动装置170的效率、进而提高了停车制动致动器100的整体效率。

如本领域技术人员已知的那样，行星齿轮260除了借助之前所述的冷锻方法之外也可以例如通过烧结来制造，由此能够得到成本方面的优点。对于烧结而言，行星齿轮260表面上的根据图8和图9的斜切齿组被证明是有利的，这是因为能够更加简单地执行在烧结的情况下最终必须要进行的行星齿轮260的脱模。

Claims (18)

1.一种用于电子停车制动器的致动器(100)，其中，所述致动器(100)包括电动马达(130)和连接在所述电动马达(130)下游的行星齿轮传动装置(170)，并且所述行星齿轮传动装置(170)具有至少一个行星齿轮架(270)，所述行星齿轮架具有多个支承装置(280)，用以可转动地支承行星齿轮(260)，所述致动器的特征在于，所述支承装置(280)以材料对材料的方式与所述行星齿轮架(270)连接。

2.根据权利要求1所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)与所述行星齿轮架(270)以一体的方式形成。

3.根据权利要求1所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)是以材料对材料的方式与所述行星齿轮架连接的独立元件。

4.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)的直径至少为所述行星齿轮(26)的最大外径的三分之一。

5.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)的直径大于所述支承装置的轴向延展。

6.根据前述权利要求之一所述的致动(100)，其特征在于，所述支承装置(280)基本呈圆柱形的形状。

7.根据权利要求6所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)基本呈空心圆柱形的形状。

8.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，所述支承装置(280)在其面对所述行星齿轮(260)的支承面上分别具有至少一个缺口(520)。

9.根据权利要求8所述的致动器(100)，其特征在于，所述缺口(520)被至少部分地填充润滑剂。

10.根据权利要求8或9所述的致动器(100)，其特征在于，所述缺口(520)中的至少一个沿着所述支承装置的轴向延伸。

11.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其中，所述支承装置中的至少一个以可转动的方式承载行星齿轮(260)，其特征在于，在所述行星齿轮架(270)和所述行星齿轮(260)之间在其轴向上的最小距离由至少一个间隔体(510，910)确定。

12.根据权利要求11所述的致动器(100)，其特征在于，所述间隔体(910)中的至少一个形成在所述行星齿轮(260)上。

13.根据权利要求11所述的致动器(100)，其特征在于，所述间隔体(510)中的至少一个形成在所述行星齿轮架(270)上。

14.根据权利要求10至11之一所述的致动器(100)，其特征在于，在所述行星齿轮(260)中的至少一个和所述行星齿轮架(270)之间的空间内填充有润滑剂。

15.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，所述行星齿轮架(270)是由塑料、尤其是由聚苯硫化物制成的。

16.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，至少一个行星齿轮(260)是由塑料、尤其是由聚苯硫化物制成的。

17.根据前述权利要求之一所述的致动器(100)，其特征在于，所述行星齿轮架(270)包括受驱轴(180)，所述受驱轴(180)借助于多边形轮廓以转矩锁定的方式与所述行星齿轮架(270)连接。

18.一种电子停车制动器，其具有根据前述权利要求之一所述的致动器(100)。

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