CN101796319B - 用于机动车的能机电式致动的驻车制动器及其致动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的能机电式致动的驻车制动器，所述驻车制动器被实施为“双向伺服”型的鼓式制动器。所述驻车制动器具有能由机电致动器(15)致动的、被构造为膨胀单元(2)的制动器致动装置，所述制动器致动装置作用在两个制动蹄(3、4)上，其中所述膨胀单元(2)由优选被构造为碟簧组的弹性储能器(9)支撑，在致动所述驻车制动器时，膨胀单元能够分开一预定的行程长度以便施加作用力。为了提供足够大的热停车的行程，在致动所述驻车制动器以施加作用力时由膨胀单元(2)经过的行程长度能够根据至少一个机动车状态参数设定。此外本发明还涉及一种用于致动这种驻车制动器的方法。

Description

用于机动车的能机电式致动的驻车制动器及其致动方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的能机电式致动的驻车制动器，所述驻车制动器被实施为优选“双向伺服”型(Duo-Servo)的鼓式制动器，所述驻车制动器具有能由机电致动器致动的、被构造为膨胀单元的制动器致动装置，所述制动器致动装置作用在两个制动蹄上，其中，所述膨胀单元由优选被构造为碟簧组的弹性储能器支撑，在致动所述驻车制动器时，所述膨胀单元能够分开一预定的行程长度以便施加作用力。此外，本发明还涉及一种致动这种驻车制动器的方法。
背景技术
鼓式制动器可以理解为一种这样的制动器，其中制动(摩擦)衬片与柱形面共同作用。在致动制动器时，这些制动衬片从外侧或内侧压靠在运行的鼓上。“双向伺服”型鼓式制动器的特性在于一能自由运动的或浮动支承的装置，该装置与形式为膨胀锁(也称为膨胀模块或者膨胀单元)的制动器致动装置对置并且设置在制动蹄之间。尤其是在质量较大和舒适性要求较高的机动车中，这种双向伺服制动器通常被安装在后盘式制动器的(制动盘)固定鼓(Topf)中并用作驻车制动器。
公开文本WO 2004/059189 A1涉及这种用于机动车的能机电式致动的驻车制动器，该驻车制动器被实施为“双向伺服”型鼓式制动器。膨胀单元(膨胀锁)由一螺母丝杠机构形成，该机构的螺母由机电式致动器通过斜齿轮驱动。通过致动器致动螺母使丝杠平移运动，使得两个制动蹄以期望的作用力与制动鼓接合。由此在驻车制动过程中，即使在制动衬片磨损的情况下也能可靠地保证作用力。
公开文本DE 10 2004 049 434 A1也同样公开了一种被实施为“双向伺服”型鼓式制动器的能机电式致动的驻车制动器。该鼓式制动器的膨胀单元主要包括螺母丝杠机构和两个加压件，其中一个加压件与丝杠共同作用，而另一个加压件与螺母共同作用。在螺母丝杠机构与同螺母共同作用的加压件之间的传力路径中设置一弹性件(弹性储能器)。如果机动车停驻在斜坡上，则在设定期望的作用力之后机动车沿下坡力/沿斜坡向下的重力分量(Hangabtriebskraft)的方向运动很小的一段。在此，制动鼓转过一定的角度值，直至出现“双向伺服”型鼓式制动器特有的自加强作用。结果主要是降低了通过弹性件补偿的期望的作用力。
在前述机电式操纵的双向伺服制动器中，在每个驻车制动过程中，膨胀力不低于设计力的大小。如果机动车停驻在水平地面或者坡度较小的斜坡上，虽然在大多数情况下斜坡坡度小于所设计的(坡度)，然而该技术方案不会发生变化。通过这种设计方式，在致动驻车制动器时膨胀单元分离一行程长度，该行程长度与设计坡度保持力相关地考虑了最小保持力矩和针对双向伺服作用采取的膨胀行程。这种设计方式存在问题：在机动车“热”，即在盘式制动器较热或者驻车制动器的其他元件被加热的情况下停驻在水平地面上的紧急情况下，驻车制动器在冷却之后不能再被释放。这是由于被制动蹄紧贴的制动鼓在机动车冷却之后回缩，从而作用力变大，并且在力-行程曲线图中，该系统移向过大的力。这种效果在最不利情况下可能将作用力提高到使制动器不能被释放或损坏制动器部件的程度。
发明内容
因此，本发明的目的在于实现一种“双向伺服”型、能机电式致动的驻车制动器，该驻车制动器避免在水平地面上热停车时驻车制动器被卡住，同时提供一即使在斜坡上也总是能可靠地停驻机动车的保持力矩。本发明的目的还包括：提供一种用于致动能机电式致动的驻车制动器的相应方法。
上述目的通过如下的驻车制动器来实现：其中所述膨胀单元在致动所述驻车制动器时为施加作用力而经过的行程长度能够根据至少一个机动车状态参数来设定。
根据本发明的驻车制动器的优点在于，通过使驻车制动器适配于如斜坡坡度、温度等的机动车状态参数，为在水平地面上热停车的紧急情况提供了足够行程或足够大的力区间，从而避免卡住制动器。
在一个优选实施例中，所述膨胀单元经过的行程长度能够根据停驻所述车辆的斜坡的具体坡度来设定。尤其是在这种情况下，针对机动车在水平地面上的停驻，在致动驻车制动器时没有为膨胀单元设定附加行程以补偿此时不存在的斜坡坡度。由此，驻车制动器在力-行程曲线图中为使机动车无危险地热停车而提供的区间加大，在该区间中力还没有变得过大。反之，针对机动车的停驻，在由膨胀单元经过的行程长度中考虑由机动车坡度传感器提供的当前的具体斜坡坡度值，从而保证总是施加所需的斜坡保持力矩。
因此优选的是，在坡度低于一阈值的斜坡中，能设定膨胀单元经过的第一行程长度，而在坡度等于或高于该阈值的斜坡中，能设定第二行程长度，所述第二行程长度比所述第一行程长度大一附加的行程长度分量，其中，在所述附加的行程长度分量中考虑停驻在斜坡上时由于附加需要的作用力而由驻车制动器耗用的行程长度。也可以规定多个这种阈值(分级调节)或者进行无级调节。
在一个优选实施例中规定，所述膨胀单元的被设定的行程长度替代或者附加地能够根据机动车的制动器温度和/或发动机温度来设定。由此可以使系统在临界情况下更为可靠，这是因为在该实施例中直接检测在水平地面上热停车的紧急情况。为此优选设有检测装置，所述检测装置检测在机动车停驻之后的制动器温度分布，其中，在设定膨胀单元经过的行程长度时能够考虑所检测的温度分布。当制动器超过一相应确定的阈值高温运行、同时监测到机动车在停驻一预定的冷却时间、例如几分钟之后溜走时，可以根据来自制动器温度模型的信息例如实施通过弹性储能器实现的、在水平地面上的“弱”再压紧。
在这方面可以设想：间接确定斜坡坡度。此外，例如还可以由驾驶员通过对制动器致动装置的操作时间(的控制)来给定膨胀力的范围。
上述目的还通过一种方法来实现，其中膨胀单元在致动所述驻车制动器时在分离的运动中经过的行程长度根据至少一个机动车状态参数来设定。所述膨胀单元经过的行程长度优选根据停驻车辆的斜坡的具体坡度来设定。
除了上述优点之外，在使用本发明方法时还可期待所有传力和传递力矩的构件的负荷更小，这是因为在大多数情况下斜坡坡度较小因而所施加的制动力总体较小。这一点尤其适用于弹性件。由此弹性件、致动器和电子硬件都具有较长的使用寿命。
优选在分级切换的实施方式中，在坡度低于一阈值的斜坡中，设定膨胀单元经过的第一行程长度；而在其坡度在考虑到阈值的设定滞回的情况下高于该阈值的斜坡上，设定第二行程长度，所述第二行程长度比所述第一行程长度大一行程长度分量，其中，在所述行程长度分量中考虑停驻在斜坡上时由所述驻车制动器耗用的行程长度。
替代或附加地，所述膨胀单元的被设定的行程长度可以根据机动车的制动器温度和/或发动机温度设定。在一个优选实施例中，可以检测在机动车停驻之后的制动器的温度分布，其中，在设定由所述膨胀单元经过的行程长度时考虑所检测的温度分布。
附图说明
结合附图根据对本发明驻车制动器的实施例的下述说明得到本发明其他特征、优点和可行应用方案。在这里，所有说明的和/或图示的特征的自身或者任意的组合都构成本发明的主题，而与在权利要求以及引用关系中对其的总结无关。
图中：
图1示出根据本发明的驻车制动器的侧视图；
图2和图3示出根据本发明的驻车制动器在作用和释放时的力-行程曲线图。
具体实施方式
如图1中所示，能机电式致动的驻车制动器主要包括一本身已知的“双向伺服”型鼓式制动器和一机电致动器15。“双向伺服”型鼓式制动器包括一仅部分示出的制动鼓5、一对设有摩擦表面的制动蹄3、4和一膨胀元件(膨胀锁)2，该膨胀锁可使制动蹄3、4的摩擦面与制动鼓5的内侧接合。“双向伺服”型鼓式制动器的特征在于一可自由运动地或浮动地支承的支撑装置16，该支撑装置16与膨胀锁2相对置并且布置在制动蹄3、4之间。此外，支撑装置16与一调节装置相结合。
膨胀锁2主要由一螺母丝杠机构8和两个加压件13、14形成，其中一个加压件13与丝杠7共同作用，而另一个加压件14则与螺母6共同作用。如图1所示，螺母丝杠机构8由斜齿轮1致动，该斜齿轮由机电致动器15通过一未详细描述的减速传动机构12驱动。为此目的，螺母6在外表面上包括平行于该螺母6的轴线延伸的齿。上述斜齿轮1与螺母6的这种直齿一起形成一斜齿轮传动机构。当斜齿轮1被机电致动器15致动时，使螺母6转动。由于螺母6的这种转动运动使螺母丝杠机构8的丝杠7平移运动一行程长度，该行程长度由一未示出的控制装置根据本发明方法给定，丝杠7通过一例如被构造为碟簧组的弹性件9和加压件13、14以期望的作用力使得两个制动蹄3、4与制动鼓5接合。
为了能实现驻车制动过程，将减速传动机构12或螺母丝杠机构8设计成自锁式。通过这一措施，使制动蹄3、4在机电致动器15无电流的状态下保持与制动鼓5接合。
下面结合图2和图3所示的曲线图描述用于致动驻车制动器的本发明方法。该曲线图示出膨胀单元2分离的行程长度与相应得到的制动蹄3、4作用力之间的关系。在此，力-行程曲线的上分支描述了在驻车制动器作用时的关系，而下分支描述了在释放时的关系。
在机动车停驻在有坡度的斜坡上时，该坡度在分级设计的情况下低于等级界值，在致动驻车制动器时，膨胀单元2首先分离一行程s0。在此，通过适当的传感器向驻车制动器的一与致动器15连接的控制设备(未示出)提供当前的具体斜坡坡度值。在释放驻车制动器时，通过行程长度s0施加的力相当于最小膨胀力F1E。驻车制动器的控制设备以足够的精确度识别出在上曲线分支上与行程长度s0对应的点F1B。
此后，膨胀单元2在致动器15的作用下运动另一行程s1，该行程s1被描述为膨胀行程并且相当于被双向伺服作用耗用的行程。s1与斜坡坡度有关。然后，该系统至少提供行程s2，该行程s2在机动车热停车并且制动器被相应冷却的情况下不危险/没达到临界状态(unkritisch)，在随后的冷却状态下总是能够释放驻车制动器。s2与s1以及确定总行程的公差链(Toleranzketten)相关。只有显著高于力-行程曲线上的点F4B，才使驻车制动器不再能被释放或导致驻车制动器的一个或者多个部件被损坏，其中在该情况下通常行程长度s2为补偿在驻车制动器冷却时的回缩提供了足够的行程。
图3以力-行程曲线图示出在机动车停驻在一斜坡上时的情况，该斜坡的坡度在分级设计的情况下高于阈值。在致动驻车制动器时附加提供行程s1′，该行程s1′提供一附加的膨胀力F2E，该膨胀力F2E是可靠地保持在相应坡度的斜坡上所必需的。在斜坡上出现双向伺服作用之后，行程分量s2+sl保持不变，该行程分量s2+sl被提供给弹性储能器以用于可能出现的热停车。在热停车的情况下，不达到或仅略超过点F4B。
在使弹性件的设计与机动车状态参数相关联的情况下，尤其在考虑斜坡坡度的软件中，本发明一方面在紧急情况下提供足够的热停车行程，另一方面实现了用于可靠停驻机动车的最小斜坡保持力矩。同时利用根据本发明的方法或者在根据本发明的驻车制动器中，减轻了所有传力和传递力矩的构件的负荷，延长了其使用寿命。
附图标记列表：
1斜齿轮
2膨胀单元
3，4制动蹄
5制动鼓
6螺母
7丝杠
8螺母丝杠机构
12减速传动机构
13，14加压件
15机电致动器
16支撑装置
s0、s1、sl′、s2致动驻车制动器时，力-行程曲线图中的行程长度
F1E最小膨胀力
F2E可靠保持在斜坡上所需的膨胀力
FlB、F4B、F2B、F3E、F3B力-行程曲线上的其他点，这些点可以由软件控制

Claims (12)

1.一种用于机动车的能机电式致动的驻车制动器，所述驻车制动器被实施为鼓式制动器，所述驻车制动器具有能由机电致动器(15)致动的、被构造为膨胀单元(2)的制动器致动装置，所述制动器致动装置作用在两个制动蹄(3、4)上，其中，所述膨胀单元由弹性储能器(9)支撑，在致动所述驻车制动器以施加作用力时所述膨胀单元能分开一预定的行程长度，
其特征在于，
在致动所述驻车制动器以施加作用力时所述膨胀单元(2)经过的行程长度能够根据至少一个机动车状态参数来设定。
2.根据权利要求1所述的驻车制动器，其特征在于，所述膨胀单元(2)经过的行程长度能够根据停驻有所述机动车的斜坡的具体坡度来设定。
3.根据权利要求2所述的驻车制动器，其特征在于，在坡度低于一阈值的斜坡中，能够设定所述膨胀单元(2)经过的第一行程长度；而在坡度等于所述阈值或大于所述阈值的斜坡中，能够设定第二行程长度，所述第二行程长度比所述第一行程长度大一附加的行程长度分量，其中在所述附加的行程长度分量中考虑停驻在斜坡上时因额外需要的作用力而由所述驻车制动器耗用的行程长度。
4.根据权利要求1-3之一所述的驻车制动器，其特征在于，所述膨胀单元(2)的被设定的行程长度能够根据机动车的制动器温度和/或发动机温度进行设定。
5.根据权利要求4所述的驻车制动器，其特征在于，设有检测在机动车停驻之后的制动器温度分布的检测装置，在设定由所述膨胀单元(2)经过的行程长度时能够考虑所检测的温度分布。
6.根据权利要求1所述的驻车制动器，其特征在于，所述驻车制动器为“双向伺服”型的鼓式制动器。
7.根据权利要求1所述的驻车制动器，其特征在于，所述弹性储能器被构造为碟簧组。
8.一种用于致动根据前述权利要求之一所述的驻车制动器的方法，其特征在于，根据至少一个机动车状态参数设定在致动所述驻车制动器时所述膨胀单元(2)在分开的运动中经过的行程长度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据停驻有机动车的斜坡的具体坡度设定所述膨胀单元(2)经过的行程长度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在坡度低于阈值的斜坡中，设定所述膨胀单元经过的第一行程长度；而在坡度等于所述阈值或大于所述阈值的斜坡中，设定第二行程长度，所述第二行程长度比所述第一行程长度大一行程长度分量，其中，所述行程长度分量考虑了停驻在斜坡上时由所述驻车制动器耗用的行程长度。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，其特征在于，所述膨胀单元(2)的被设定的行程长度根据机动车的制动器温度和/或发动机温度进行设定。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，检测在机动车停驻之后的制动器温度分布，在设定由所述膨胀单元(2)经过的行程长度时考虑所检测的温度分布。
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