CN103221710B - 具有改善的活塞的可机电操作的车辆制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可液压和/或机械地操作的活塞（4）以及包括至少一个丝杠-螺母装置的可机电操作的车辆制动器（1）。此外，本发明涉及一种活塞（4）。为了避免相邻的结构元件之间不必要的间隙、振动、噪声而提出，在丝杠-螺母装置与活塞（4）之间耦合的区域中设有至少一个补偿元件（26），所述补偿元件避免不期望的构件振荡。

Description

具有改善的活塞的可机电操作的车辆制动器
背景技术
基本上已公知了可机电操作的车辆制动器。在致力于提供有效率的以及小的并且容易安装的车轮制动器时，机电式促动器具有电动机和多级传动装置，该多级传动装置用于使比较轻且尺寸小的电动机的电动的驱动转动运动减速，并且将所述减速了的驱动转动运动变换为需要的平移运动，以便产生制动力。出于这个目的，该传动装置包括丝杠-螺母装置，该丝杠-螺母装置将旋转运动变换为平移运动。该机电式促动器为此在唯一侧上固定在拳形的制动器壳体上，该制动器壳体在促动器侧上容纳一个或多个可平移滑动的活塞。该制动器壳体关于与车辆固定的保持器可滑动地设置。通过利用反作用力，在实施制动器壳体的相对滑动的情况下，由此实现具有小重量的唯一机电式促动器原理上足以使设置在制动盘两侧的制动衬片借助于反向的平移运动以及以需要的高达大约1800牛顿的夹紧力靠置在制动盘的摩擦面上。
在此意义下经常低估的是，对可电动和液压操作的机动车制动器的要求由于不同的原因（夹紧力、温度、污垢、运行安全性、重量、磨损、可通风性以及通常的总负荷的多个另外的影响参量）即使在考虑到可接受的预算的情况下也是异常极端的。在此意义下特别地也必须考虑的是，不可将车轮制动器理解为完全无弹性-刚性的结构，而是在高负载下弹性的材料性能是不可避免的，使得相邻构件相互之间的相对的位置改变是可以允许的，并且所匹配的可能情况下扩大的形状和位置公差可以是必要的。
此外，在具有可机电地实施的驻车制动功能的所谓的可组合地液压和机电操作的车辆制动器中还存在的特点在于，用于制动操作的能量产生不仅可以机电地、液压地或组合地实施。出于这个原因，在丝杠-螺母装置与活塞之间的力流中设有可松开的耦合/联接装置，所述耦合装置在对丝杠-螺母装置无损坏或负面反作用的情况下允许纯液压操作。
发明内容
公知的机电式驻车制动器可能具有以下的问题。在促动器的移动行程延长的不利条件（热膨胀、磨损的摩擦副或诸如此类）下，糟糕的行程路径可能产生啪嗒噪声。据分析，可以首先在机电式促动器的构件的区域中寻找这种啪嗒噪声的原因。因为不可避免的形状和位置公差、特别是一方面机电式促动系统的构件与另一方面活塞之间的沿径向方向的运动的间隙配合的尺寸大小是这个噪声问题的根源。作为另外的结果发现，该受抱怨的作用尤其是由丝杠-螺母装置与活塞之间耦合的区域中的振荡过程而引起。因此，本发明的目的在于，提供一种用于提供特别低噪声地可机电操作的车辆制动器的改善的解决方案。
为了解决该问题，提出了一种车辆制动器，其中，按照本发明，在丝杠-螺母装置与活塞之间耦合的区域中设有一个补偿元件作为缓冲机构，所述补偿元件用于有效地消除由耦合的区域引起的运动、振荡或噪声。克服了可能通过相邻构件的自重、磨损状态和/或定位产生的振荡或（角）错位。在此可以将补偿元件原理上设在彼此相邻的设置在摩擦制动器的力流中的构件的所有可考虑的组合之间，而没有脱离本发明的基本构思。然而首先应该防止在摩擦锥（耦合装置）的区域中的冲击噪声。此外，本发明延伸到一种应用在机动车制动装置中的活塞，所述活塞被设置用于容纳至少一个补偿元件。本发明的副效应在于支持期望的空气间隙的调节。
附图说明
由从属权利要求连同说明书借助于附图得知本发明的进一步的细节。附图表示：
图1示出组合的车辆制动器的实施形式中的可机电操作的车辆制动器；以及
图2-9示出具有作为缓冲机构的补偿元件的活塞结构单元的不同的实施例。
具体实施方式
在图1中示出了具有主要构件的可液压和机电操作的车辆制动器1。所述车辆制动器包括可液压操作的行车制动功能以及可机电操作的、无电流锁闭的驻车制动功能。在该优选的实施例中，车辆制动器1构造为浮式制动钳-盘式制动器，所述浮式制动钳-盘式制动器具有沿轴线A可滑动地被接收在圆柱形的、可能情况下构造成阶梯状的活塞孔3内的活塞4，其中，在此未示出与车辆固定的保持器的细节。壳体2（制动钳）在最大程度上设计为C形或U形，以便夹紧制动盘6的摩擦环5以及配属的摩擦面和制动衬片7、8。
因为基于液压活塞4的液压操作方式对于制动器领域技术人员来说是足够公知的，所以不再进一步阐明。
对于机电地实施的驻车制动功能或者在完全可机电操作的车辆制动器中为了实施全部制动功能，使用包括至少一个未示出的电动机和传动装置模块10的机电式促动器9，其中，传动装置的零件设置在壳体2中，并且用于将电动机的旋转的驱动转动运动转换成活塞4沿其轴线A的平移的滑动运动以及允许无电流的驻车制动作用。
在此意义下合适的是，优选两级的被纯旋转地促动的传动装置、传感系统以及可能情况下电子控制单元集成地设置在一个配套地预装配的驱动模块中，该驱动模块可配套地装配在壳体2上。
传动装置的运动变换器（旋转的驱动转动运动/平移的活塞运动）在最大程度上位于壳体2中并且基本上通过被旋转地驱动的丝杠11以及通过在很大程度上无相对转动地设置在壳体2中的螺母12形成，所述螺母对活塞4加载。在优选的实施形式中，螺母12如此地与活塞4耦合，使得不仅进给运动而且回程运动可传递到活塞4上。换句话说可以提出，在制动操作之后有针对性地机电地调节空气间隙。为了减小摩擦，在丝杠11与螺母12之间存在滚动体13，所述滚动体优选构造为球形，其中，可以通过弹簧机构取代球循环。丝杠11包括无相对转动的轴14，所述轴以携动区段15从壳体2伸出，并且在中间连接优选两级的减速传动装置的情况下由电动机驱动。在液压组合的制动器中还设有用于密封压力室17的机构16。
丝杠11连同活塞4容纳在壳体2的活塞孔3中。这需要精确的导入和插入装配过程。因为丝杠11的长度L构造得大于壳体的开口O，其中，所谓的拳指（Faustfinger）18防止直接同轴地导入丝杠模块，所以，为了装配而需要具有预定运动学特性的确定的摆动运动。在装配在壳体2中之后丝杠模块沿轴向方向A通过贴靠在丝杠11上的止动垫圈19以及通过多件式的轴向轴承21支撑在壳体2上。
当丝杠11沿松开方向被逆向地转动驱动时可以通过螺母12的支承面与丝杠11的构造得扁平的径向止挡之间的突然的碰撞而产生丝杠11与螺母12之间的自锁，其中，可以在参与的构件之间产生大到不可机电地松开的摩擦力矩。出于这个原因，预装配的丝杠模块包括多个件，亦即具有作为用于螺母12的配属的、切向定位的止挡面的止挡机构的切向止挡20的止动垫圈19。出于这个目的，为了调整后止挡，在一个预定的角位置中将止动垫圈19关于丝杠11防扭转地以及轴向地无相对转动地套到丝杠11的扳手面22、多角体、多边形轮廓或诸如此类上。此外，丝杠模块包括轴向轴承21的主要组成部分，亦即轴向轴承垫圈23、滚动体24——所述滚动体尤其是组合在一个环中，或者备选地为滑动轴承垫圈以及设置在壳体侧的轴向轴承垫圈25。很明显，所提到的构件以及止动垫圈19轴向地串到丝杠1上，其中，轴向轴承21的构件自然可相对于丝杠11自由地扭转，以便履行轴承功能。
下面根据图2-9对各实施形式进行说明。因而本发明首先涉及应用在机动车制动器中的活塞4。为了避免相邻结构元件之间的过度的不期望的间隙、振动、噪声或诸如此类，本发明实质上提出，在丝杠-螺母装置与活塞4之间耦合的区域中设有至少一个补偿元件26，所述补偿元件避免或至少减少不期望的构件振荡。补偿元件沿径向方向R是有效的。补偿元件26可以具有弹性的弹簧特性并且被构造得弹性预张紧，由此，间隙在一定程度上自动地减小。因而补偿元件26作为分开的中间体弹性地设置在相邻的构件之间。通过这样的中间层避免构件的直接接触。很明显，补偿元件26的结构上预定的固有频率——也在某些高阶共振方面——到激发频率具有足够的距离。特别有利的是，在固有频率的协调方面进行已装配的整个系统的分析，从而实现期望的结果。该处理方法可以甚至用于按照要求对促动器的运行噪声进行模拟。
如从图中可详细看到的那样，补偿元件26的推荐的优选实施例原理上构造为用于活塞4的附加地分开地导入的嵌件。由此给出了尤其装配友好和运行安全的结构形式。补偿元件26在活塞的径向内壁内的容纳部中的装配可以紧接着活塞4的制造。容纳部可以具有一个或多个径向向内指向的阶梯、侧凹或诸如此类，这有助于形状锁合的位置固定，特别是沿轴向方向。属于此例如也包括边缘区段，该边缘区段从所述壁开始径向向内弯曲地设置。
补偿元件26可以构造为具有圆柱形、环形或衬套形的弹簧元件。优选补偿元件26具有轴向指向设置的搭接部30，所述搭接部可以是形状锁合的，从而由此实现径向指向的、弹性的弹簧作用，以便在活塞的内部设置补偿元件的力锁合固定。因此可能的是，补偿元件26构造为弹性的开缝的环/衬套，并且为了装配而弹性地变形，并且随后径向地定位在容纳部内，其中，该弹性变形在装配之后至少部分地减小。通过补偿元件26的弹性复原并且通过在容纳部内造成的弹性预张紧，补偿元件26固定在活塞4中。由此得到预装配的活塞结构单元，该活塞结构单元原理上也可以具有另外的构件，例如尤其是丝杠-螺母单元的构件，以便简化在车辆制动器/制动钳上的后置的装配步骤。很明显，可以并列地设有另外的形状锁合和/或力锁合的固定特征。
补偿元件26可以借助于一体地成形的或附加地设置的防扭转装置无相对转动地设置在活塞4的容纳部中。如果活塞4本身防扭转地容纳在活塞孔中，那么可以由此在一定程度上间接地存在螺母的防扭转装置。原理上也可以考虑转矩限制装置或限定装置代替固定的防扭转装置，从而不是集成防扭转功能，而是集成滑动耦合功能。在此意义下可以给出，补偿元件26具有径向指向的型廓和/或径向指向的纹理如多个突起或凸台，并且所述型廓从补偿元件26开始统一地朝至少一个相邻的结构元件的方向指向，或者设有多组型廓，其中，突起和/或凸台按组地配套地设置以便贴靠在一个或多个相邻的结构元件上。
为了改善制动系统的可通风性，可以提出，在活塞4与补偿元件26之间设有至少一个通道、开口或诸如此类，其中，所述通道被设置得定位一个在机动车中在最终安装位置上沿垂直方向特别高的点上。
为了制造补偿元件26优选可以考虑，基本上类似于滑动轴承衬套由滑动轴承材料构成该补偿元件。在此可以优选地提出，补偿元件26可以在其装配时或在运行中至少部分地表现为弹性的。此外可以考虑由塑料材料如特别是由聚四氟乙烯和/或由金属材料和/或由弹性体材料如特别是EPDM构成的多材料和混合结构形式。在此，原理上也可以考虑呈圆柱的、封闭的、弹性的软管区段形式的弹性空心体。软管区段优选具有均匀地在内圆周或外圆周分布地设置的纵向肋条，从而唯一的补偿元件26可统一地用于构造得不同大小的活塞。补偿元件26的内直径容许大于螺母的外直径。在此意义下也可以考虑，将补偿元件26设为逐层地构造的多材料构件，其包括至少一种基本材料和至少一种（弹性补偿的）涂层材料。
根据另一方案，补偿元件26在成形技术上基本上无切削地由具有均匀或非均匀地在内圆周和/或外圆周上分布地设置的多个凸台28的条形的金属板材料构造为用于活塞4的类似圆柱地卷成圈的在圆周上在很大程度上封闭地构造的嵌件，并且可以具有（在横截面上）至少部分非圆的在多个侧上在一定程度上折叠地设置的壁。通过补偿元件26的凸台28、纵向肋条29或其它的型廓提供一个薄的制动液膜，所述制动液膜可实现附加的缓冲特性。通常所有的实施形式具有这样的造型，所述造型可实现在活塞4中的完全无相对转动的定位，其方式是例如在圆周上设置多角形状（例如六角或八角）或设置沿轴向方向Ax用于作用或啮合到其它相邻构件中或上的接片27。在嵌件的圆周上设有构造得形状锁合的搭接部30。凸台28以确定的半径冲压到补偿元件26的壁中。可能的是，通过搭接部30产生沿径向方向R的弹性的弹簧作用，由此，用于固定的嵌件类似于弹性体元件可夹紧到活塞4中。
本发明也涉及一种活塞结构单元。该活塞结构单元原理上是三件式的并且包括活塞4、圆锥嵌件31以及补偿元件26，该圆锥嵌件插入在活塞4与螺母12之间。在优选的结构形式中，将圆锥嵌件31和补偿元件26的功能集成到一个构件中。作为另外的方案可以考虑，将呈接片27的形式的止挡/防扭转装置集成到所述的构件26中。
最后，本发明还涉及用于设置在活塞4中的补偿元件26。
附图标记列表：
1 车辆制动器
2 壳体
3 活塞孔
4 活塞
5 摩擦环
6 制动盘
7 制动衬片
8 制动衬片
9 促动器
10 传动装置模块
11 丝杠
12 螺母
13 滚动体
14 轴
15 携动区段
16 用于密封的机构
17 压力室
18 拳指
19 止动垫圈
20 切向止挡
21 轴向轴承
22 扳手面
23 轴向轴承垫圈
24 滚动体
25 轴向轴承垫圈
26 补偿元件
27 接片
28 凸台
29 纵向肋条
30 搭接部/缝隙
31 圆锥嵌件
A 轴线
L 长度
O 开口
Ax 轴向方向
R 径向方向

Claims (20)

1.一种可机电操作的车辆制动器(1)，具有改善的活塞(4)，在丝杠-螺母装置与活塞(4)之间耦合的区域中设有至少一个补偿元件(26)，所述补偿元件防止在径向方向(R)上的不期望的构件振荡，其特征在于，所述补偿元件(26)构造为插入在所述活塞(4)中的嵌件。
2.根据权利要求1所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述活塞(4)的壁具有用于所述补偿元件(26)的容纳部。
3.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)形状锁合地固定地设置在所述活塞(4)上。
4.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)力锁合地固定地设置在所述活塞(4)上。
5.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)弹性预张紧地设置在至少两个相邻的构件之间。
6.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)构造为弹簧元件。
7.根据权利要求2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)基本上无相对转动地设置在所述容纳部中，并且在补偿元件(26)与螺母(12)之间设有至少一个防扭转装置。
8.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)构造为环形封闭的，或者构造为开缝的柱形的环，或者构造为开缝的衬套。
9.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)具有径向指向的型廓或径向指向的纹理，所述型廓从所述补偿元件(26)开始统一地朝至少一个相邻的构件的方向指向。
10.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)具有多个凸台(28)，所述多个凸台(28)按组地配套地设置以便贴靠在一个或多个相邻的构件上。
11.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)至少部分地是弹性的并且由塑料材料构成。
12.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)至少部分地是弹性的并且由金属材料构成。
13.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)至少部分地是弹性的并且由弹性体材料构成。
14.根据权利要求11所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)作为柱形的软管区段来设置，所述软管区段具有多个分布在周部上的纵向肋条(29)。
15.根据权利要求11所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)作为柱形的软管区段来设置，所述软管区段具有多个分布在内周上的纵向肋条(29)。
16.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，在活塞(4)与补偿元件(26)之间设有至少一个用于改善所述车辆制动器(1)的可通风性的缝隙。
17.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)构造为由滑动轴承材料构成的滑动轴承衬套。
18.根据权利要求1或2所述的可机电操作的车辆制动器(1)，其特征在于，所述补偿元件(26)作为分层地构造的多材料构件来设置，所述多材料构件包括至少一种基本材料并且包括至少一种弹性涂层材料。
19.一种用于可机电操作的车辆制动器(1)的活塞，其特征在于，所述活塞(4)具有至少一个补偿元件(26)，该补偿元件为根据权利要求1-18之一所述的补偿元件。
20.一种用于活塞(4)的补偿元件(26)，其特征在于，所述补偿元件(26)为根据权利要求1-18之一所述的补偿元件。
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