CN102883930B - 具有设置在储能弹簧内部的电动机的弹簧储能式制动汽缸 - Google Patents

具有设置在储能弹簧内部的电动机的弹簧储能式制动汽缸 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆制动器的机电的压紧装置，该机电的压紧装置具有设置在弹簧储能式制动器的弹簧储能式制动汽缸（4）中的、可通过至少一个设计成螺旋弹簧的储能弹簧（10）操作的弹簧储能式制动活塞（8），该弹簧储能式制动活塞具有用于压紧和松开弹簧储能式制动器的弹簧储能式制动活塞杆（18），以及具有用于张紧和/或松弛储能弹簧（10）的电动机（40）。本发明提出，电动机（40）由设计成螺旋弹簧的储能弹簧（10）径向地包围，并且在轴向方向上看，电动机（40）的径向包围至少延伸超过电动机（40）的一个轴向部段。

Description

具有设置在储能弹簧内部的电动机的弹簧储能式制动汽缸
技术领域
本发明涉及一种所述的用于车辆制动的机电的压紧装置，该装置具有设置在弹簧储能式制动器的弹簧储能式制动汽缸中的、可通过至少一个设计成螺旋弹簧的储能弹簧操纵的弹簧储能式制动活塞，该弹簧储能式制动活塞具有用于压紧和松开弹簧储能式制动器的弹簧储能式制动活塞杆，以及具有用于张紧和/或松弛储能弹簧的电动机。
背景技术
例如DE 198 33 304 A1公开了一种此类型的机电的压紧装置。在已知的压紧装置中，弹簧储能式制动汽缸的储能弹簧在松弛状态中处在存储弹簧能的位置下。为了压缩制动器，解除弹簧储能式制动活塞通过锁定装置所保持的状态，其中，储能弹簧处在松弛位置中，而弹簧储能式制动活塞处在压缩(产生制动力的)位置中。通过电动机通电，弹簧储能式制动活塞从压缩状态转换成其松弛状态，其中，在弹簧储能式制动活塞和电动机之间设置有齿轮-变速传动装置以及螺母-蜗杆传动装置形式的力传递装置。在此，电动机相对于弹簧储能式制动活塞杆轴向错开地设置。
在载重货车中，这种机电的压紧装置设置在车轮附近并且由此设置在车轮罩中，由此该装置所需要的空间应尽可能小。
发明内容
为此，本发明的目的在于进一步发明一种如开头所述的类型的、结构紧凑的机电的压紧装置。
根据本发明，该目的通过以下特征来实现。
本发明提出，电动机由设计成螺旋弹簧的储能弹簧径向地包围并且在轴向方向看，电动机的径向包围至少延伸超过电动机的一个轴向部分。
由此，由螺旋弹簧的螺旋所描述的想象中的罩体的内部的大部分未被使用的空间被用于设置电动机。与开头所述的现有技术相比，这明显节省了空间。
通过电动机，根据本发明的机电的压紧装置尤其适用于驻车制动或辅助制动，其中，在运行制动出现故障之后的辅助制动的情况中，重要的是可通过电动机或通过电动机的相应的电动控制实现的定量的压缩。
特别优选的是，在轴向方向上看，储能弹簧对电动机的径向包围至少在电动机的整个长度上延伸，其中，不仅在松弛状态中而且在压紧状态中都通过储能弹簧在径向上和轴向上完全包围电动机。由此最好地利用了储能弹簧所包围的空间。
电动机尤其设置在包含储能弹簧的弹簧室中，该弹簧室通过弹簧储能式制动活塞与弹簧储能式制动汽缸的弹簧储能式制动器室隔开。
另外，优选的是，设置有用于将电动机的旋转运动转化成弹簧储能式制动活塞的线性运动的、螺母-蜗杆传动装置形式的力传递装置。在此，不仅可以在电动机和弹簧储能式制动活塞或弹簧储能式制动活塞杆之间设置螺母-蜗杆传动装置，还可以设置例如，优选地集成在电动机的壳体中的行星齿轮传动装置，该行星齿轮传动装置将电动机的转子的旋转运动例如，进行变速地传递给行星齿轮传动装置的为此优选的同轴的输出轴上。
为了实现尤其节省空间的布置方式，弹簧储能式制动活塞杆设计成空心圆柱形的，其中，螺母-蜗杆传动装置被设置在空心圆柱形的弹簧储能式制动活塞杆的内部。然后，还将弹簧储能式制动活塞杆的空心圆柱形的内部空间用来放置电动机的驱动系的部分。
在此，螺母-蜗杆传动装置的螺母抗扭地、但轴向可移动地固定在弹簧储能式制动活塞杆的空心圆柱形内部，并且蜗杆通过电动机的转子同轴地驱动。然后，通过螺母-蜗杆传动装置的螺母和弹簧储能式制动汽缸的电动机来实现扭矩支撑。
另外，螺母-蜗杆传动装置的蜗杆优选地从弹簧室伸入到空心圆柱形的弹簧储能式制动活塞杆的内部。取决于电动机的旋转位置进而螺母相对于螺母-蜗杆传动装置的抗扭的蜗杆的旋转位置，弹簧储能式制动活塞杆由此处在两个最终位置，即，压紧位置和松弛位置之间的确定的轴向位置。
尤其优选的是，螺母-蜗杆传动装置设计为自动制动。那么就无需设置用于固定弹簧储能式制动活塞位置的锁定装置，其原因在于，通过自动制动的螺母-蜗杆传动装置即可固定弹簧储能式制动活塞的各个所处位置。但将弹簧储能式制动活塞的止动装置设置在松弛位置中的实施方式也是可能的。
电动机优选既用于张紧储能弹簧，也用于松弛储能弹簧，也就是说，一方面松开弹簧储能式制动器，而另一方面支持储能弹簧的压缩运动，由此使得该压缩运动能够提供压紧力，电动机抵抗储能弹簧的作用地相工作。由于单独由储能弹簧提供制动力，所以即便制动器的几何比例由于热效应发生了改变，仍具有足够的制动作用。
特别是在故障情况中，例如，在用于控制电动机的电线中出现电线断裂之后，保持该状态不被故障影响，由此弹簧储能式制动器尤其不会出现在行驶过程中特别表现为事故危险的不期望的压紧。
根据一个改进方案，弹簧储能式制动汽缸与运行制动汽缸共同形成了组合的运行制动和弹簧储能制动汽缸，其具有设置在运行制动汽缸的壳体中的运行制动活塞，其中，弹簧储能式制动活塞杆穿过运行制动汽缸和弹簧储能式制动汽缸之间的中间壁的中心孔伸出，从而作用于运行制动活塞。在中间壁的中心孔中容纳有密封装置，该密封装置相对于弹簧储能式制动汽缸的内部密封运行制动汽缸的内部。
例如，DE 40 11 739 A1中公知了这种组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸。在这种组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸中，弹簧储能式制动活塞在驻车或辅助制动情况下利用其弹簧储能式制动活塞杆操作运行制动活塞，该运行制动活塞另外具有运行制动活塞杆，该运行制动活塞杆与车辆制动器的制动机构，尤其是盘式制动器共同作用。
例如，EP 0 740 085 B1中描述了一种压紧装置的制动机构并且该制动机构具有与运行制动活塞杆铰接的摇摆式杠杆，该摇摆式杠杆与具有凸轮形状的压紧轴抗扭地相连接，该压紧轴具有凸轮轮廓，该凸轮轮廓在压紧轴围绕其纵轴线旋转时导致制动卡钳以及盘式制动器的制动蹄轴向地相对运动。
尤其优选的是将制动机构设计为自加强的，也就是说，当由制动器进行制动的车轮以小旋转运动进行转动时，例如，借助楔形面或斜面以及滚动体来强化制动力。由此，该压紧装置首先适合作为驻车制动器并且由于该自加强走用还可构造得更为紧凑，其原因在于，更小的弹簧力以及由此更小的储能弹簧便足以产生例如立法者所需的最小驻车制动力。
下面的说明将详细地阐述实施例。
附图说明
下面将在附图中示出本发明的实施例并且在下面的说明中进行详细阐述。在附图中，唯一的附图示出了根据本发明的一个优选的实施方式的组合运行制动和弹簧储能式制动汽缸的截面图。
具体实施方式
在图1中示出了在下文中被称为组合式汽缸的组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸1。组合式汽缸1对车辆制动器的在此未示出的制动机构进行操纵并且由运行制动汽缸2以及与该运行制动汽缸在结构上和功能上相连接的弹簧储能式制动汽缸4构成。运行制动汽缸2和弹簧储能式制动汽缸4通过中间壁彼此分开。在弹簧储能式制动汽缸4内部可移动地设置有弹簧储能式制动活塞8，其中，储能弹簧10抵靠在弹簧储能式制动活塞8的一个面上。储能弹簧10在其相对的面上支撑在弹簧储能式制动汽缸4的底部上。在弹簧储能式制动活塞8和中间壁6之间形成弹簧储能式制动器室12。
当弹簧储能式制动活塞8在弹簧储能式制动汽缸4内出于松开制动的目的而线性地移动时，也就是说在图中向左运动时，通过在此未示出的通风阀门向外压出处在容纳了储能弹簧10的弹簧室14内部的气体。出于制动目的，储能弹簧10能够将弹簧储能式制动活塞8移动到压紧位置中，也就是说，在图中向右移动。在此，优选地专门由储能弹簧10来提供由弹簧储能式制动汽缸4所提供的制动力，该制动力被用于例如，对已经通过运行制动器进行了制动的车辆实施驻车制动或在运行制动故障时被用作为辅助制动力。
弹簧储能式制动活塞8与空心的弹簧储能式制动活塞杆18相连接，该弹簧储能式制动活塞杆穿过中间壁6延伸到运行制动汽缸2的运行制动器室20中。插入到中间壁6的中心孔21中的密封装置22相对于弹簧储能式制动活塞杆18的外壁在其纵向运动过程中进行密封。在运行制动器室20中接入了未示出的开口，通过该开口引入和排出用于操作运行制动汽缸2的压缩气体。该压缩气体作用于置入到运行制动汽缸2内部的薄膜24，在薄膜的相对面上设置有刚性的薄膜盘状的压紧块。薄膜24更精确地将运行制动汽缸2的可利用压紧装置加负载和去负载的运行制动器室20与容纳了支撑在薄膜盘26上的回位弹簧30的弹簧室31相分开。
薄膜盘26与压紧杆28相连接，该压紧杆与处在组合式汽缸1外部的制动操作机构共同作用。在此，该制动操作机构可以涉及例如，机动车的盘式制动器的操作部件。运行制动汽缸2是主动的制动汽缸，也就是说，运行制动器通过运行制动器室20的充气而压缩并且通过排气而松开。一侧支撑在薄膜盘26上而另一侧支撑在运行制动汽缸2的底部的复位弹簧30被用于当运行制动器室20排气时将压紧杆28推回到松弛位置中。
薄膜24的在径向上处于外侧的操作边32具有楔形的、径向向内变窄的截面。具有楔形的、径向向内变窄的截面的薄膜24在中间壁6和运行制动汽缸2之间与具有楔形的、径向向外变宽的截面的、互补地形成的容纳件34相互夹紧。中间壁6和运行制动汽缸2将其外侧边构造成了径向向外弯曲的凸缘36，38，其相对的内表面在其间形成具有楔形截面的容纳件34。
电动机40在此用于张紧和松弛储能弹簧10，从而在驻车制动功能或辅助制动功能情况下，将弹簧储能式制动活塞8以及进而将弹簧储能式制动器送入到松弛位置或压紧位置中。
电动机40优选地是具有集成的并且在此没有明确地示出的行星齿轮传动装置的空心轴发动机。电动机40在此由设计成螺旋弹簧的储能弹簧10径向地包围，其中，在轴向方向上看，电动机40的径向包围优选地在轴向方向上在电动机40的整个长度l上延伸，其中，正如可借助附图容易设想的那样，不仅在弹簧储能式制动器的、在图中所示出的松弛的状态(储能弹簧张紧)下，而且在弹簧储能制动器的压缩状态(储能弹簧松弛)下都可以通过储能弹簧10提供对电动机的径向包围以及轴向整体包围。另外，优选地与储能弹簧10，或与弹簧储能式制动活塞8，或与弹簧储能式制动活塞杆18同轴地设置电动机40或其空心轴。可选地也可以不与弹簧储能式制动汽缸4的中轴线同轴地，而是与其例如，轴向错开地设置电动机40。
在此，电动机40设置在包括了储能弹簧10的弹簧室31中，该弹簧室通过弹簧储能式制动活塞8与弹簧储能式制动汽缸4的弹簧储能式制动器室12隔开。
在此没有单独地示出的、作为力传递装置的行星齿轮传动装置被集成在电动机40的壳体中，该行星齿轮传动装置对例如电动机40的空心轴的旋转运动进行变速。该行星齿轮传动装置由此将电动机40的空心轴的旋转运动传递给行星齿轮传动装置的为此优选地为同轴的输出轴42。另外，设置有用于将行星齿轮传动装置的输出轴42的旋转运动转化成弹簧储能式制动活塞8的线性运动的螺母-蜗杆传动装置44形式的力传递装置。优选地将螺母-蜗杆传动装置44实施成自行制动的，从而在电动机40不通电或通电的情况下将蜗杆46固定地保持在其曾处的转动位置中。
弹簧储能式制动活塞杆18设计成例如空心圆柱形的，其中，螺母-蜗杆传动装置44设置在空心圆柱形的弹簧储能式制动活塞杆18的内部。在此，优选地将螺母-蜗杆传动装置44的螺母48抗扭但可线性运动地固定在空心圆柱形的弹簧储能式制动活塞杆18的内部，并且与螺母48和蜗杆46同轴地固定电动机的空心轴或行星齿轮传动装置的输出轴42。然后，通过电动机40的、固定在弹簧储能式制动汽缸4上的壳体来实现扭矩支撑。另外，将螺母-蜗杆传动装置44的蜗杆46旋转支承在处在弹簧储能式制动活塞杆18的自由端上的旋转轴承50中。
另外，螺母-蜗杆传动装置44的蜗杆46从弹簧室14中伸入到空心圆柱形的弹簧储能式制动活塞杆18的内部。根据电动机40的转子的旋转位置或根据输出轴42的旋转位置，进而根据与螺母-蜗杆传动装置44的抗扭的螺母48相对的蜗杆46的旋转位置，弹簧储能式制动活塞杆18由此处在两个最终位置，即，压紧位置和松弛位置之间的特定的轴向位置上。
在这种组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸1中，弹簧储能式制动活塞8在驻车或辅助制动情况下利用其弹簧储能式制动活塞杆18操作具有从属的压紧杆28的运行制动活塞24，26，该压紧杆与在此没有示出的车辆制动器的制动机构，尤其是盘式制动器共同作用。
尤其优选的是将制动机构实施成自加强的，也就是说，当由制动器进行制动的车轮以小旋转运动进行转动时，例如，借助楔形面或斜面以及滚动体来强化由压紧杆28施加的制动力。由此，与旋转运动相反地作用的制动强化了驻车制动力。
下面描述了组合式汽缸1与驻车制动功能或辅助制动功能相关的作用方式：
从图中所示的松弛位置出发，在该位置中，在发动机侧上固定在弹簧储能式制动活塞杆18的内部的止挡盘52基于由储能弹簧10作用在弹簧储能式制动活塞8上的压紧力推挤螺母48，蜗杆46通过电动机40的通电而在螺母48中沿着旋转方向旋转，在图中观看，螺栓46上的螺母48在该旋转方向上向右运动，并且弹簧储能式制动活塞杆18由此也向右运动。由此，弹簧储能式制动活塞杆18通过薄膜盘26向压紧杆28施加压力，该压紧杆再次操作制动机构。在驻车制动功能或辅助制动功能的范围中，在运行制动功能出现故障的情况下，当需要可通过电动机40的相应控制而实现的定量制动力时，可以通过运行制动汽缸2来实现该压缩运动。在此，单独有储能弹簧10来提供制动力。
为了松开弹簧储能式制动器，通过电动机40沿着相反的方向驱动蜗杆46，从而使得抗扭地固定在弹簧储能式制动活塞杆18内部、但可轴向运动的螺母48另行抵压在止挡盘52上，但根据附图，蜗杆46上的螺母向左运动，由此使得弹簧储能式制动活塞杆18同样向左移动。
附图标记列表
1   组合的运行制动和弹簧储能式气缸
2   运行制动汽缸
4   弹簧储能式制动汽缸
6   中间壁
8   弹簧储能式制动活塞
10  储能弹簧
12  弹簧储能式制动器室
14  弹簧室
18  弹簧储能式制动活塞杆
20  运行制动器室
21  孔
22  密封装置
24  薄膜
26  薄膜盘
28  压紧杆
30  复位弹簧
31  弹簧室
32  固定边
34  容纳件
36  凸缘
38  凸缘
40  电动机
42  输出轴
44  螺母-蜗杆传动装置
46  蜗杆
48  螺母
50  转动位置
52  止挡盘

Claims (12)

1.一种用于车辆制动器的机电的压紧装置，机电的所述压紧装置具有设置在弹簧储能式制动器的弹簧储能式制动汽缸(4)中的、通过至少一个设计成螺旋弹簧的储能弹簧(10)操作的弹簧储能式制动活塞(8)，所述弹簧储能式制动活塞(8)具有用于压紧和松开弹簧储能式制动器的、与所述弹簧储能式制动活塞连接的弹簧储能式制动活塞杆(18)以及用于张紧和/或松弛所述储能弹簧(10)的电动机(40)，其中，所述电动机(40)由设计成螺旋弹簧的所述储能弹簧(10)径向地包围，并且在轴向方向上看，所述电动机(40)的径向包围至少延伸超过所述电动机(40)的一个轴向部段，并且其中，所述电动机(40)固定在所述弹簧储能式制动汽缸(4)上并且设置在包含所述储能弹簧(10)的弹簧室(14)中，所述弹簧室通过所述弹簧储能式制动活塞(8)与所述弹簧储能式制动汽缸(4)的弹簧储能式制动器室(12)隔开，并且其中，设置有用于将所述电动机(40)的旋转运动转化成所述弹簧储能式制动活塞(8)的线性运动的、螺母-蜗杆传动装置(44)形式的力传递装置，并且其中，所述螺母-蜗杆传动装置(44)的蜗杆(46)与所述电动机(40)和所述储能弹簧(10)同轴地设置，其特征在于，所述弹簧储能式制动活塞杆(18)实施成空心圆柱形的，其中，所述螺母-蜗杆传动装置(44)设置在空心圆柱形的所述弹簧储能式制动活塞杆(18)的内部。
2.根据权利要求1所述的压紧装置，其特征在于，在轴向方向上看，所述储能弹簧(10)对所述电动机(40)的径向包围至少在所述电动机(40)的整个长度(l)上延伸。
3.根据权利要求2所述的压紧装置，其特征在于，不仅在车辆制动器的松弛状态中，而且在其压紧的状态中，均通过所述储能弹簧(10)在径向上和轴向上完全包围所述电动机(40)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压紧装置，其特征在于，所述螺母-蜗杆传动装置(44)的螺母(48)抗扭地、但可线性地运动地保持在空心圆柱形的所述弹簧储能式制动活塞杆(18)的内部，并且所述蜗杆(46)通过所述电动机(40)同轴地驱动。
5.根据权利要求4所述的压紧装置，其特征在于，所述螺母-蜗杆传动装置(44)的所述蜗杆(46)从所述弹簧室(14)伸入到空心圆柱形的所述弹簧储能式制动活塞杆(18)的内部。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的压紧装置，其特征在于，所述螺母-蜗杆传动装置(44)设计成自行制动的。
7.根据权利要求5所述的压紧装置，其特征在于，所述螺母-蜗杆传动装置(44)设计成自行制动的。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的压紧装置，其特征在于，所述电动机(40)抵抗所述储能弹簧(10)的作用地工作，从而一方面松开所述弹簧储能式制动器，而另一方面支持所述储能弹簧(10)的压缩运动，由此能够提供压紧力。
9.根据权利要求7所述的压紧装置，其特征在于，所述电动机(40)抵抗所述储能弹簧(10)的作用地工作，从而一方面松开所述弹簧储能式制动器，而另一方面支持所述储能弹簧(10)的压缩运动，由此能够提供压紧力。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的压紧装置，其特征在于，所述弹簧储能式制动汽缸(4)与运行制动汽缸(2)共同形成组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸(1)，所述运行制动和弹簧储能式制动汽缸具有设置在所述运行制动汽缸(2)的壳体中的运行制动活塞(26)，其中，所述弹簧储能式制动活塞杆(18)穿过所述运行制动汽缸(2)和所述弹簧储能式制动汽缸(4)之间的中间壁(6)的中心孔(21)伸出作用于所述运行制动活塞(26)。
11.根据权利要求9所述的压紧装置，其特征在于，所述弹簧储能式制动汽缸(4)与运行制动汽缸(2)共同形成组合的运行制动和弹簧储能式制动汽缸(1)，所述运行制动和弹簧储能式制动汽缸具有设置在所述运行制动汽缸(2)的壳体中的运行制动活塞(26)，其中，所述弹簧储能式制动活塞杆(18)穿过所述运行制动汽缸(2)和所述弹簧储能式制动汽缸(4)之间的中间壁(6)的中心孔(21)伸出作用于所述运行制动活塞(26)。
12.一种包括至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的压紧装置的车辆制动装置。
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