CN102770684A - 具有丝杠/螺母机构的车辆制动器 - Google Patents

Abstract

液压式车辆制动器具有壳体和设于壳体内的制动活塞(17)，该活塞作用于摩擦件并可通过可被驱动旋转且与制动活塞(17)的中心轴线(A)同轴设置的丝杠/螺母机构被移动到操作位置。为此，丝杠/螺母机构(24)的丝杠(26)被抗转动固定并通过丝杠螺母(30)的旋转，视转动方向而定地以平移方式沿该轴线(A)被移动至紧贴于该制动活塞(17)或离开该制动活塞(17)。该丝杠螺母(30)包括第一部件(34)和第二部件(46)，第一部件至少靠近其一端被构造用于螺纹啮合该丝杠(26)，第二部件被构造用于旋转驱动第一部件(34)并通过抗转动联接与第一部件(34)联接，第一部件(34)在远离所述一端的其另一端配设有用于可转动地轴向支承丝杠/螺母机构(24)的支承面(38)，并且第二部件(46)在另一端延伸到该第一部件(34)之内。

Description

具有丝杠/螺母机构的车辆制动器

本发明涉及车辆制动器，它具有壳体和设于壳体内的制动活塞，该制动活塞作用于摩擦件并可通过与制动活塞中心轴线同轴设置的、且可被驱动旋转的丝杠/螺母机构被移动到操作位置，在该操作位置上，该制动活塞将该摩擦件压紧到该车辆制动器的转动体上，其中该丝杠被抗转动固定，并且通过丝杠螺母的旋转，视转向而定地以平移方式沿该中心轴线被移动至紧贴于该制动活塞或远离该制动活塞。欧洲专利EP 0996 560 B1公开了一种类似的、也是液压操纵的车辆制动器。

上述类型的车辆制动器可被用作工作制动器并且也作为手刹(也称为驻车制动器)，因为通过丝杠/螺母机构，该制动活塞可被机械移动至这样的位置，制动活塞在该位置上将制动器的摩擦衬压紧到制动盘或制动鼓上。为此所需的丝杠/螺母机构旋转驱动原则上借助马达来实现，例如利用电动机。如果车辆制动器也还能以液压方式操作，则如常见方式那样通过施加液压来实施工作制动操作，所述液压由相关的液压车辆制动器系统被供给车辆制动器。

本发明的任务是获得这种车辆制动器的更紧凑设计并且还改善车辆制动器内的传力特性。此外，这种经改进的车辆制动器能够尽量简单地适应不同类型的丝杠/螺母机构的旋转驱动机构。

基于上述类型的车辆制动器，根据本发明如此完成该任务，该丝杠螺母包括第一部件和第二部件，第一部件至少靠近其一端被构造用于与该丝杠螺纹啮合，第二部件被构造用于旋转驱动第一部件并通过抗转动联接与第一部件相联接，其中第一部件在其远离所述一端的另一端具有用于可转动地轴向支承该丝杠/螺母机构的支承面，并且第二部件在该另一端伸入第一部件之中。

因此根据本发明，丝杠螺母包括两个部件，它们单独制造并随后以抗转动方式相互联接。例如这两个部件可以经济地以冷挤压件形式成形制造，因为只需要在支承用的支承面和与丝杠相互作用的螺纹处需要加工丝杠螺母。因为第二部件伸入丝杠螺母的第一部件中，所以可保持短的丝杠螺母长度。通过在丝杠螺母的第一部件上的支承面，制动力从制动活塞在直径没有大变化的情况下被传递至丝杠和丝杠螺母，并且由丝杠螺母在又没有直径显著变化的情况下被传入车辆制动器壳体。最后，通过丝杠螺母的两部件结构，可通过仅改动第二部件使整个机构适应不同的旋转驱动装置。

在本发明车辆制动器的优选实施例中，抗转动联接是多边形联接、压配联接或齿啮合联接。也可以使用多边形联接或齿啮合联接与压配联接的组合形式。其它类型的抗转动联接是可行的。

为了保持该丝杠/螺母机构的整体长度尽量短，在优选实施例中，丝杠螺母的第二部件在其朝向第一部件的一侧呈空心柱形结构，因而视工作位置而定，丝杠可以伸入如此形成的空腔中。在其远离第一部件的那侧，第二部件最好配设有用于外部旋转驱动装置的连接机构。该连接机构例如可以呈内六角或多槽结构的形式。

为了能以节省空间的方式容纳该丝杠/螺母机构，车辆制动器的制动活塞最好在一端是敞开的并且呈空心柱体形状。为了旋转固定该丝杠，在本发明车辆制动器的优选实施例中，丝杠具有蘑菇状的丝杠头，其以抗转动方式在制动活塞中被轴向引导。丝杠头在空心柱形制动活塞内的抗转动引导可通过各种方式来获得。在一个实施例中，丝杠头在其外周配设有许多径向凸起，这些径向凸起接合到在空心柱形制动活塞的内周面上形成的轴向凹槽中。不过，在丝杠头上的、接合到该制动活塞的对应的轴向凹槽内的单个径向凸起也足以作为抗转动机构。同样，该制动活塞可以配设有内突的轴向凸起，其接合到该丝杠头上的凹槽中。此外，也可通过这样的丝杠头来获得丝杠的抗转动结构，该丝杠头的外周不是圆形的并且该丝杠头在制动活塞的相应成型的空心柱形凹面中被引导。可以想到其它可能性。

如果丝杠/螺母机构所具有的丝杠头的直径大于丝杠螺母的直径，则在优选实施例中，该丝杠头在面对丝杠的底面上具有周向延伸的凹窝，该凹窝所具有的前端面充当形成于面向丝杠头的丝杠螺母前端部上的凸起的止挡。在这样的实施例中，前止挡面一方面充当丝杠完全回撤的基准位置，而另一方面，该前止挡面防止丝杠头在丝杠螺母上拧到头，结果，不希望地出现了很高的分离力。在丝杠头底面上的凹窝最好如此制成，其深度在朝向其前端面的方向上连续增大。按照相应的方式，在丝杠螺母前端部上的凸起最好具有与凹窝形状互补的设计，即具有例如连续增大的例如有半圆形横截面的斜台，该斜台结束于一止挡面，该止挡面对应该斜台的横截面形状且旨在与凹窝前端面相互作用。

为了节省空间且摩擦小地安装该丝杠/螺母机构，在优选实施例中，该支承面支承在环形的滑动轴承或滚针轴承上，该轴承自身支承在车辆制动器壳体上并且该丝杠螺母的第二部件穿过该轴承。因而在这样的实施例中，该支承面环形包围丝杠螺母的第二部件，由此一来，一方面形成宽的支承底座，另一方面获得了很有利地(因为基本上无偏转)将支承力从丝杠头经丝杠螺母的第一部件传入制动器壳体。

本发明的车辆制动器可以只通过丝杠/螺母机构来致动，即，工作制动操作和/或驻车制动功能通过改变丝杠/螺母机构的长度来获得，但该制动器的制动活塞或对应部件可以也通过液压压力被移动至工作位置，该液压压力被被引入与制动活塞或对应构件相互作用的液压腔。如果设置液压致动机构，则它原则上被用于工作制动操作，而丝杠/螺母机构只在停车不动状态中被用来实现驻车制动功能。紧急情况下，例如在液压操作机构失效的情况下，丝杠/螺母机构也可被用于引起工作制动操作。本发明的车辆制动器可以呈盘式制动器或鼓式制动器的形式。

在本发明车辆制动器的所有实施例中，丝杠/螺母机构可以是自锁形式的，通常通过适当选择将螺母与丝杠连接在一起的螺纹的导程。自锁式丝杠/螺母机构可以实现省略单独的锁定机构，只要该车辆制动器为了实现驻车制动功能而已经通过丝杠螺母的转动被锁定。

以下，将结合附图来详细描述本发明车辆制动器的当前优选的实施例，其中：

图1以横剖视图示出根据本发明的呈盘式制动器形式的且也能液压致动的车辆制动器，

图2以纵剖放大图示出图1的制动器的制动活塞以及容纳在其中的丝杠/螺母机构，

图3以立体分解图示出图2的丝杠/螺母机构，

图4以立体分解图示出图3的丝杠/螺母机构及制动活塞和轴向轴承，

图5示出处于组装状态的图4的装置，和

图6示出根据一个变型实施例的丝杠/螺母机构。

如图1所示的且用10总体表示的车辆制动器在此以浮动卡钳盘式制动器的形式构成，它按照已知的方式包括壳体12，在该壳体上可移动地安装有卡套在制动盘(在此未示出)上的浮动卡钳14。

液压腔16位于壳体12内，在该液压腔中，可沿其纵向中心轴线A移动地密封容纳有制动活塞17。为了给液压腔16供应液压流体，在车辆制动器10的外侧设有接头20，该接头与在此未示出的制动压力产生单元如可通过刹车踏板来作动的制动增压/主缸单元相连接。在操作该制动压力产生单元时，液压腔16内的液压流体被加压，从而使制动活塞17沿轴线A左移，以便移动摩擦衬18、19摩擦接合至未示出的制动盘。当该制动压力产生单元的操作结束时，液压流体可流出液压腔16，朝向该制动压力产生单元流回，结果沿轴线A使制动活塞17回移，以使摩擦衬18、19移动脱离与制动盘的接合。用22表示的径向密封件密封住液压腔16内的制动活塞17，该径向密封件如此帮助复位制动活塞17，即，根据“退回（Rollback）”原理，它施加弹性回复力于制动活塞17上。由液压操作所引起的上述盘式制动器10的功能以及盘式制动器10的进一步构造结构对本领域技术人员来说是已知的，因此无需做进一步解释。

为使所示的车辆制动器10不只完成液压工作制动器的上述功能，而且也可充当驻车制动器或手刹，设有总体用24表示的丝杠/螺母机构，其包括与轴线A同轴设置的且具有外螺纹28的丝杠26以及具有与外螺纹28配合的内螺纹32的基本呈套筒状的丝杠螺母30(也见图2)。

图3更清楚示出了丝杠/螺母机构24的结构。如图所示，丝杠螺母30由两个部件构成并且包括套筒状的第一部件34，该第一部件的在图中的左端部36配设有内螺纹32。从左端部36看过去，第一部件34的外径按照所示方式在朝向图中的右端部38的方向上略微增大，其中在右端（即，在远离端部36的一端）形成了径向支承面40，丝杠/螺母机构24借助该支承面通过在此呈滚针轴承42形式的轴向轴承可转动地支承在车辆制动器10的壳体12上(见图1)。凹面44从支承面40起延伸进入第一部件34的右端部38之内，该凹面的横截面在这里为多边形。凹面44用于在周向上形状配合地容纳丝杠螺母30的第二部件46，第二部件为此具有以与凹面44互补的形式形成的多边形内中空短轴48。在与第一部件34相连接的状态中，制动活塞17的纵向中心轴线A也是丝杠26和丝杠螺母30的第一部件34和第二部件46的纵向中心轴线。具有圆形横截面的另一短轴50与多边形短轴48一体相连。用于外部旋转驱动装置的连接机构52形成在此短轴50中，并且在这里呈内部多槽结构形式。借助于旋转连接机构52，未示出的旋转驱动装置可以在两个转动方向上驱动丝杠螺母30转动，以便拧动丝杠26进入和离开丝杠螺母30，进而改变丝杠/螺母机构24的有效长度。但这只在丝杠26确保不会共同转动时才起效。这在所示的实施例中是如此做到的，即，使丝杠26具有蘑菇状丝杠头54，该丝杠头在其外周面上配设有多个径向凸起56，这些径向凸起接合到在空心柱形制动活塞17的内周面上设置的轴向凹槽58中。尤其如图2和图4所示，因为径向凸起56与轴向凹槽58相互作用，所以，丝杠头54在制动活塞17内以不转动方式被轴向引导。

因而，丝杠/螺母机构24被用于将丝杠螺母30的转动转换为丝杠26的移动，以便通过这种方式使制动活塞17移向未示出的制动盘并将摩擦衬18、19压紧到制动盘上(驻车制动功能)。尤其可以如图2和图5所示，这两幅图均表示丝杠/螺母机构24的完全回撤状态（即解除驻车制动状态），整个机构因为其容纳在制动活塞17的空心部件内，且因为丝杠螺母30的第一部件34和第二部件46的内部空心结构而非常紧凑，并且在此状态下仅从制动活塞17中略微伸出。

为了旋转驱动丝杠螺母30，例如可以使用电动机(未示出)，该电动机能够通过输出轴传递其转动运动给丝杠螺母30，该输出轴以与旋转连接机构52互补的形状来形成。丝杠/螺母机构24是自锁式的，因而通过丝杠螺母30的旋转所实现的其长度变化总是在旋转驱动停止之后得以保持。因此不需要单独的止挡机构。

当丝杠26因丝杠螺母30旋转而从丝杠螺母30被拧出时，丝杠头54的顶面接触到制动活塞17的头60的底面。为了获得最佳抵接，丝杠头54的顶面和活塞头60的底面就形状而言以互补形式构成，从而丝杠头54大面积且因而保护材料地紧贴在制动活塞17上，由此允许良好地传递大的锁定力。

为了解锁因丝杠/螺母机构24的长度增大而被锁定的车辆制动器10，必须使丝杠螺母30在相反的方向上转动。随后，又将丝杠26拧入丝杠螺母30中，并且丝杠头54脱离活塞头60的底面，由此不再有锁定力被传递给制动活塞17。

为了在此解除操作中防止丝杠头54在丝杠螺母30上被太用力地拧到头，这可能是丝杠26的全回撤状态中可能发生的状况；另一方面，为了形成对应于丝杠/螺母机构24的全回撤状态的基准位置，丝杠头54在其朝向丝杠螺母30的底面62上配设有周向延伸的凹窝64，图3清楚示出该凹窝。凹窝64开始是相当浅平的，其深度在在周向上朝向前端面66连续增大，该前端面形成凹窝64的端部并作为止挡，如以下将要解释的那样。

为了与在丝杠头54的底面62中的凹窝64相互作用，在丝杠螺母30的朝向丝杠头54的前端形成有凸起68，该凸起按照与凹窝64互补的形状构成。因此，凸起68呈具有半圆形横截面的斜台状，其高度从头到尾连续增大。凸起68结束于止挡面70(见图3)，该止挡面在到达上述基准位置时抵靠凹窝64的前端面66并且阻止丝杠26的进一步回撤，从而丝杠26不能在丝杠螺母30中被拧到头。

按照有利的方式，第一短轴48的部分72靠近第二部件46的另一短轴50，所述部分72被设计成具有圆形横截面并且作为滚针轴承42的对中面。

如上所述，在车辆制动器10的操作过程中，液压腔16填充有液压流体，其压力保证了制动活塞17被移动以将摩擦衬18、19压紧到未示出的制动盘上。为使制动活塞17的整个横断面能承受液压，在丝杠/螺母机构24的上述实施例中，在丝杠螺母30的第一部件34中设有多个径向孔74(见图1和图3)，丝杠/螺母机构24的内部可通过这些径向孔被排空和填充液压流体。

图6示出丝杠/螺母机构24’的一个变型实施例的纵剖视图，在这里，丝杠螺母30的第一部件34不具有这样的孔74。相反，丝杠螺母30的第二部件46在其外周面上具有基本上轴向延伸的通道76，该通道延伸经过多边形短轴48的整个长度，因此从丝杠/螺母机构24’的空心内腔78到达沿轴向位于滚针轴承42的径向内周面下方的位置。这样一来，通过呈滚针轴承42形式的轴向轴承，在空心内腔78和液压腔16之间产生流体连通连接。这样的轴向通道76的加工比径向孔74的加工更经济。

如果丝杠螺母30的第一部件34和第二部件46之间的抗转动联接不是像上述那样呈多边形联接的设计形式，而是例如呈齿啮合联接的形式，比如呈多槽结构形式，则轴向通道76也可容易地由齿啮合联接的齿隙来形成。

丝杠/螺母机构24’的轴向支承被设计成与丝杠/螺母机构24完全一样，即，通过第一部件34的支承面40和在丝杠螺母30第二部件46上的另一支承面80来实现，所述另一支承面80沿径向设置在表面40内侧且与该表面40齐平。

Claims (12)

1.一种车辆制动器(10)，其具有壳体(12)和设于该壳体内的制动活塞(17)，该制动活塞作用于摩擦件，并且该制动活塞能够通过丝杠/螺母机构(24;24’)被移动到操作位置，所述丝杠/螺母机构能够被驱动旋转且与该制动活塞(17)的中心轴线(A)同轴设置，在所述操作位置，该制动活塞(17)将该摩擦件压紧到车辆制动器的转动体上，

其中，该丝杠(26)是抗转动的，并且通过丝杠螺母(30)的旋转，该丝杠以平移方式沿该中心轴线(A)移动；视转动方向而定，该丝杠或者被移动至紧贴于该制动活塞(17)或者离开该制动活塞(17)，

其特征在于，

-该丝杠螺母(30)包括第一部件(34)和第二部件(46)，该第一部件至少靠近其一端被构造用于与该丝杠(26)以螺纹方式啮合，该第二部件被构造用于旋转驱动该第一部件(34)，并且该第二部件通过抗转动联接与该第一部件(34)联接，

-该第一部件(34)在其远离所述一端的另一端配设有支承面(40)，所述支承面(40)用于以可转动的方式轴向支承该丝杠/螺母机构(24;24’)，并且该第二部件(46)在所述另一端延伸到该第一部件(34)之内。

2.根据权利要求1所述的车辆制动器，其特征在于，该抗转动联接是多边形联接、压配联接或齿啮合联接。

3.根据权利要求1或2所述的车辆制动器，其特征在于，该第二部件(46)在其朝向该第一部件(34)的一侧呈空心柱体形状。

4.根据权利要求3所述的车辆制动器，其特征在于，该第二部件(46)在其远离该第一部件(34)的一侧具有用于外部旋转驱动装置的连接机构(52)。

5.根据前述权利要求之一所述的车辆制动器，其特征在于，该制动活塞(17)为空心柱形，该丝杠(26)具有蘑菇状的丝杠头(54)，该丝杠头(54)在该制动活塞(17)内以抗转动方式被轴向引导。

6.根据权利要求5所述的车辆制动器，其特征在于，该丝杠头(54)在其外周配设有多个径向凸起(56)，这些径向凸起接合到在该空心柱形制动活塞(17)的内周面上形成的多个轴向凹槽(58)中。

7.根据权利要求5或6所述的车辆制动器，其特征在于，该丝杠头(54)在其朝向该丝杠(26)的底面(62)上配设有沿周向延伸的凹窝(64)，该凹窝具有前端面(66)，所述前端面(66)充当凸起(68)的止挡，所述凸起(68)设置在该丝杠螺母(30)的朝向该丝杠头(54)的前端部上。

8.根据权利要求7所述的车辆制动器，其特征在于，该凹窝(64)的深度在前往其前端面(66)的方向上连续增大。

9.根据权利要求8所述的车辆制动器，其特征在于，该凸起(68)的形状与该凹窝(64)的形状互补。

10.根据前述权利要求之一所述的车辆制动器，其特征在于，该支承面(40)支承在环形的滑动轴承或滚针轴承(42)上，所述滑动轴承或滚针轴承本身支承在该壳体(12)上，并且该丝杠螺母(30)的该第二部件(46)穿过该滑动轴承或滚针轴承伸出。

11.根据前述权利要求之一所述的车辆制动器，其特征在于，该制动活塞(17)也能够通过液压被移动至操作位置，该液压能够被引入到与该制动活塞(17)相互作用的液压腔(16)中。

12.根据权利要求11所述的车辆制动器，其特征在于，该丝杠/螺母机构(24;24’)是自锁式构成的，以便将该制动活塞(17)机械锁定在操作位置上。

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