CN102762426B - 用于可机电操作的盘式制动器的操作单元 - Google Patents

用于可机电操作的盘式制动器的操作单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于尤其是机动车的可机电操作的盘式制动器的操作单元，其设置在制动钳（50）上，两个分别与制动盘的一个侧面共同作用的制动衬可受限制移动地设置在制动钳中，其中，制动衬之一可借助操作元件通过操作单元直接与制动盘接合，而另一个制动衬通过由制动钳（50）施加的反作用力的作用与制动盘接合，其中，操作单元包括电动机以及在作用上设置在电动机与操作元件之间的减速传动装置，减速传动装置具有可借助电动机驱动的丝杠（17），丝杠轴向支撑在制动钳（50）上，其中，在丝杠（17）与制动钳（50）之间的力流中设置有滚动轴承（42）和力测量装置（40），力测量装置具有在要确定的力的作用下变形的变形体（43），其中，丝杠（17）通过滚动轴承（42）支撑在力测量装置（40）的变形体上。

Description

用于可机电操作的盘式制动器的操作单元
技术领域
本发明涉及一种用于可机电操作的盘式制动器的操作单元。
背景技术
由DE19652230A1公知了一种可机电操作的盘式制动器，所述盘式制动器由浮式制动钳以及设置在钳上的操作单元构成，所述操作单元具有电动机和滚子螺纹传动机构。在钳与操作单元之间的力流中设置有力测量装置，借助于所述力测量装置可确定制动器的张紧力，其中，力测量装置设置在丝杠的孔中。
WO2004/083670A1公开了所述类型的用于可机电操作的盘式制动器的操作单元，所述盘式制动器用于机动车，所述操作单元具有电动机和在作用上设置在电动机与操作元件之间的第一减速传动装置。在第一减速传动装置中可设置有力测量元件。没有公开布置和构造力测量元件的更具体的实施形式。
发明内容
本发明的目的在于，提供开头所述类型的用于可机电操作的盘式制动器的操作单元，所述操作单元具有获得张紧力的高的精度并且在此在加工技术上构造得尽可能简单且成本低廉。
根据本发明，所述目的通过一种用于可机电操作的盘式制动器的操作单元来实现，该操作单元设置在制动钳上，两个分别与制动盘的一个侧面共同作用的制动衬以能受限制地移动的方式设置在所述制动钳中，其中，所述制动衬之一能借助于操作元件通过所述操作单元直接地与所述制动盘接合，而另一个制动衬通过由所述制动钳施加的反作用力的作用与所述制动盘接合，其中，所述操作单元包括电动机以及在作用上设置在所述电动机与所述操作元件之间的减速传动装置，所述减速传动装置具有能借助于所述电动机驱动的丝杠，所述丝杠轴向支撑在所述制动钳上，在所述丝杠与所述制动钳之间的力流中设置有滚动轴承和力测量装置，所述力测量装置具有变形体，所述变形体在要确定的力的作用下变形，其中，所述丝杠通过所述滚动轴承支撑在所述力测量装置的变形体上，并且，所述力测量装置的变形体的至少一部分构造成所述滚动轴承的至少一部分。
本发明的构思在于，在丝杠与制动钳之间的力流中设置有滚动轴承和力测量装置，所述力测量装置具有至少一个变形体，所述变形体在待确定的力的作用下变形，其中，丝杠通过滚动轴承支撑在力测量装置的变形体上。由此实现简单且紧凑的结构。
优选滚动轴承构造成滚针轴承。由此，在可机电操作的制动器故障时明显降低可达到的残余张紧力。
根据本发明的一个作为替换方案的实施形式，滚动轴承构造成圆锥滚子轴承或滚珠轴承。圆锥滚子轴承或滚珠轴承具有较小的摩擦系数，由此，进一步降低可达到的残余张紧力。
根据本发明的一个优选扩展构型，力测量装置的变形体的至少一部分构造成滚动轴承的至少一部分。通过所述的“成倍利用”变形体可实现较小的结构长度。另外，由此实现的构件减少使得成本最优。通过构件数量减少，在界限面上可能产生的轮廓偏差不太频繁地产生或者说具有较小的影响，由此，力测量的精度提高。特别优选力测量装置的变形体的一部分和滚动轴承的一部分构造成一体。
滚动轴承具有第一轴承元件和第二轴承元件，在所述第一轴承元件与所述第二轴承元件之间设置有滚动体，在所述滚动轴承中，优选力测量装置的变形体的一部分构造成滚动轴承的轴承元件之一。由此在轴承元件与力测量装置的变形体之间不存在接触面。
相应地，在滚针轴承具有轴承盘的情况下，优选力测量装置的变形体的一部分构造成滚针轴承的轴承盘。
在圆锥滚子轴承或滚珠轴承作为滚动轴承的情况下，优选力测量装置的变形体的一部分构造成滚珠轴承的滚珠轴承环或圆锥滚子轴承的圆锥滚子轴承环。
为了对变形体的表示制动器夹紧力的程度的变形进行测量，在变形体上有利地设置有例如呈应变片形式的变形传感器。
本发明的优点在于，张紧力获得的精度提高。在此，也实现加工技术上的简化和/或生产成本的降低。
本发明的另一个优点在于，通过将力测量装置和轴承组合，实现较小的结构长度。通过较小数量的构件，操作单元的加工成本也降低。另外，加工误差的影响降低。通过后者，力测量装置的以及由此张紧力确定的精度提高。
根据本发明的另一个优选实施形式，减速传动装置构造成滚动体螺纹传动机构、尤其是滚珠丝杠传动机构，所述滚动体螺纹传动机构具有可借助于电动机驱动的丝杠。
也优选操作单元包括设置在电动机与减速传动装置的一部分之间的第二减速传动装置、例如旋转-旋转传动装置。
附图说明
由下面的说明借助于附图得到本发明的其它优选实施形式。附图示意性表示：
图1本身公知的可机电操作的盘式制动器，
图2用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第一实施例的部分视图，
图3用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第二实施例的部分视图，以及
图4用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第三实施例的部分视图。
具体实施方式
图1示出了由WO2004/083670A1公知的可机电操作的制动器，所述制动器的以剖面视图示出的制动钳可移动地支承在未示出的固定的保持件中。一对摩擦片衬4和5这样设置在制动钳中，使得所述摩擦片衬朝向制动盘6的左侧和右侧的侧面。第一摩擦片衬4可借助于操作元件7通过操作单元直接与制动盘6配合，而第二摩擦片衬5通过在操作该装置时由制动钳施加的反作用力的作用压在制动盘6的对置的侧面上。
借助于未示出的固定机构安置在制动钳上的操作单元具有模块式结构并且基本上由四个单独的组件或模块构成，确切地说由驱动单元1、同时将旋转运动转换成平移运动的操作第一摩擦片衬4的第一减速传动装置2、在作用上连接在驱动单元1与第一减速传动装置2之间的第二减速传动装置3以及电子控制单元8构成。
驱动单元由电动机1构成，所述电动机的定子9不可运动地设置在电机壳体12中，所述电动机的转子10与轴13连接，所述轴与第二减速传动装置3在作用上连接。第一减速传动装置2构造成滚珠丝杠传动机构，所述滚珠丝杠传动机构设置在传动装置壳体14中。滚珠丝杠传动机构在此由螺母16以及丝杠17构成，其中，在螺母16与丝杠17之间设置有多个未详细画入的滚珠，所述滚珠在丝杠17旋转运动时回转并且使螺母16轴向或者说平移运动。螺母16构造成两件式并且由形成先前提及的操作元件7的第一件18以及第二件19构成，在所述第二件中构造有用于滚珠的回行区域，滚珠在所述回行区域中可在无负荷的情况下回行到承载滚道的开始处。第二减速传动装置3根据例子构造成行星传动装置。
这样进行布置：电动机的转子10或者说轴13在中间连接有第二减速传动装置3的情况下驱动丝杠17，而螺母16的第一件18支撑在第一摩擦片衬4上。第一减速传动装置2在第二减速传动装置3上的耦合借助于无横向力的插接连接装置来进行，所述插接连接装置带有参考标号20并且所述插接连接装置例如可构造成细槽齿部。两个径向轴承21、22用于支承转子10，所述径向轴承设置在电机壳体12中。
图2示意性地示出了用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第一实施例的部分视图。在此放大地示出了将旋转运动转换成平移运动的减速传动装置2的区域及其在制动钳50上的支撑。
通过电动机1(未示出)驱动的丝杠17通过滚针轴承33和力测量装置30支撑在制动钳50上。滚针轴承33设置在丝杠17与力测量装置30之间并且主要用于在丝杠17与力测量装置30的变形体35之间传递力。滚针轴承33包括轴承盘31和32。力测量装置30支撑在制动钳壳体50上，根据图2中的实施例通过另外的结构元件34支撑，并且尤其是固定地、尤其是无相对转动地设置在制动钳(壳体)50上。轴承盘32和力测量装置30的变形体35经硬化。滚针轴承33由于供使用的结构空间小而有利。
图3示意性地示出了用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第二实施例的部分视图。在此，设置在丝杠17与力测量装置40之间的滚动轴承构造成滚珠轴承42。作为替换方案，滚动轴承可构造成圆锥滚子轴承(未示出)。
取代滚针轴承33设置滚珠轴承42或圆锥滚子轴承是特别有利的，因为滚珠轴承或圆锥滚子轴承42由于结构形式而允许更小的摩擦系数。由于结构形式，滚针轴承33具有较高的摩擦系数，尤其是在承受轴向力的情况下。由此，通过使用滚珠轴承或圆锥滚子轴承42可实现优点：在可机电操作的(行车)制动器故障时，可将待调节的残余张紧力降低到最小。在此，首先滚珠轴承42提供其它优点：在制造中成本非常低廉。
滚珠轴承或圆锥滚子轴承42由于结构形式而比滚针轴承33具有高的结构空间需求。为了减小结构空间，有利地这样构造力测量装置，使得滚珠轴承或圆锥滚子轴承的一部分或者滚珠轴承或圆锥滚子轴承本身形成力测量装置40的变形体43。
在图3中所示的第二实施例中，滚珠轴承42设置在丝杠17与力测量装置40之间，其中，滚珠轴承42用于在丝杠17与力测量装置40之间传递力。力测量装置40支撑在制动钳壳体50上，根据该实施例通过另外的结构元件44支撑。滚珠轴承42包括第一轴承环41和第二轴承环43，在所述第一轴承环与所述第二轴承环之间设置有滚珠45。这样构造力测量装置40，使得所述力测量装置的变形体43的至少一部分形成滚珠轴承42的一部分，即形成滚珠轴承42的外部的滚珠轴承环43。
在根据第一实施例(图2)的操作单元中，轴承盘32和力测量装置30至少在夹紧力小时仅通过环状棱边接触(力测量装置30的线接触)。由于轴承、轴承盘31、32和变形体35的加工技术，在该区域中可实现几个微米的小的轮廓偏差(涉及平行度、平面度)，所述轮廓偏差导致：力测量装置30的变形体35不均匀地变形，并且由此输出信号相对于理想特性曲线具有偏差。这主要可导致张紧力测量的精度稍微降低。与第一实施例相比，在第二实施例中，不存在外部的轴承盘和与力测量装置的线接触，由此，轴承盘和线接触的可能的轮廓误差对力测量装置40的信号可不产生影响或产生很小的影响。相应地，在根据第二实施例的力测量装置40中测量精度提高。
通过使用传统的滚珠轴承42以及将力测量装置40的变形体43构造成滚珠轴承42的一部分(滚珠轴承环43)，残余张紧力在可机电操作的制动器故障时可降低，其中，与使用滚针轴承相比较，结构长度保持相同或者甚至减小。另外，轮廓不均匀性的影响通过构件数量减少(通过至少部分地“集成”或“组合”轴承42和力测量装置40)而降低，由此，力测量装置的精度提高。
图4示意性地示出了用于可机电操作的盘式制动器的根据本发明的操作单元的第三实施例的部分视图。在此，设置在丝杠17与力测量装置60之间的滚动轴承构造成滚针轴承63。滚针轴承63包括第一轴承盘61。这样构造力测量装置60的变形体65，使得所述变形体作为用于滚针轴承63的第二轴承盘65使用。滚针轴承63由于供使用的结构空间小而有利。通过将力测量装置60的变形体65构造成滚针轴承的一部分(轴承盘)，构件数量减少，由此，轮廓不均匀性的影响降低。因此，力测量装置60的精度可提高。
力测量装置30、40、60例如包括变形体，例如用钢制成的变形环或变形盘，在所述变形环/变形盘上设置有例如用硅制成的用于检测变形的应变片。
附图标记列表：
1电动机
2第一减速传动装置
3第二减速传动装置
4第一摩擦片衬
5第二摩擦片衬
6制动盘
7操作元件
8电子控制单元
9定子
10转子
12电机壳体
13轴
14传动装置壳体
16螺母
17丝杠
18螺母的第一件
19螺母的第二件
20插接连接装置
21径向轴承
22径向轴承
30力测量装置
31轴承盘
32轴承盘
33滚针轴承
34支撑元件
35变形体的一部分
40力测量装置
41内部的滚珠轴承环(轴承盘)
42滚珠轴承
43外部的滚珠轴承环，力测量装置的一部分
44支撑元件
45滚珠
50制动钳壳体
60力测量装置
61轴承盘
63滚针轴承
65轴承盘，力测量装置的变形体的一部分

Claims (11)

1.一种操作单元，用于能机电操作的盘式制动器，所述操作单元设置在制动钳(50)上，两个分别与制动盘(6)的一个侧面共同作用的制动衬(4，5)以能受限制地移动的方式设置在所述制动钳中，其中，所述制动衬之一(4)能借助于操作元件(7)通过所述操作单元直接地与所述制动盘(6)接合，而另一个制动衬(5)通过由所述制动钳(50)施加的反作用力的作用与所述制动盘(6)接合，其中，所述操作单元包括电动机(1)以及在作用上设置在所述电动机(1)与所述操作元件(7)之间的减速传动装置(2)，所述减速传动装置具有能借助于所述电动机(1)驱动的丝杠(17)，所述丝杠轴向支撑在所述制动钳(50)上，其特征在于：在所述丝杠(17)与所述制动钳(50)之间的力流中设置有滚动轴承(33，42，63)和力测量装置(30，40，60)，所述力测量装置具有变形体(35，43，65)，所述变形体在要确定的力的作用下变形，其中，所述丝杠(17)通过所述滚动轴承(33，42，63)支撑在所述力测量装置(30，40，60)的变形体上，并且，
所述力测量装置的变形体的至少一部分构造成所述滚动轴承的至少一部分。
2.根据权利要求1的操作单元，其特征在于：所述滚动轴承包括第一轴承元件(41，61)和第二轴承元件，在所述第一轴承元件与所述第二轴承元件之间设置有滚动体；所述力测量装置的变形体的一部分形成所述滚动轴承的轴承元件之一。
3.根据权利要求1或2的操作单元，其特征在于：所述滚动轴承构造成滚针轴承。
4.根据权利要求3的操作单元，其特征在于：所述力测量装置(60)的变形体的一部分形成所述滚针轴承的轴承盘。
5.根据权利要求1或2的操作单元，其特征在于：所述滚动轴承构造成圆锥滚子轴承或滚珠轴承。
6.根据权利要求5的操作单元，其特征在于：所述力测量装置的变形体的一部分形成所述滚珠轴承的滚珠轴承环或所述圆锥滚子轴承的圆锥滚子轴承环。
7.根据权利要求1或2的操作单元，其特征在于：在所述变形体(35，43，65)上设置有变形传感器。
8.根据权利要求1或2的操作单元，其特征在于：所述减速传动装置(2)构造成滚珠丝杠传动机构。
9.根据权利要求1的操作单元，其特征在于：所述盘式制动器用于机动车。
10.根据权利要求1的操作单元，其特征在于：所述力测量装置的变形体的一部分和所述滚动轴承的一部分构造成一体。
11.根据权利要求7的操作单元，其特征在于：所述变形传感器是应变片。
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