CN109937162A - 制动力传递单元、制动子组件和制动组件的组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆制动系统的制动力传递单元(3)。本发明提出在制动力传递单元(3)的力流内与使用螺旋辊(20)和与螺旋辊(20)啮合的螺旋轴(30)。螺旋辊(20)的使用尤其实现了制动力传递单元(3)的改进的力传递、紧凑的设计和/或长的寿命周期。

Description

制动力传递单元、制动子组件和制动组件的组
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的制动力传递单元，所述车辆特别是
-商用车，
-仅由电能驱动的车辆，和/或
-由电能和内燃机驱动的混合动力车辆，
仅作为一些示例提出。制动力传递单元介于
-产生输入扭矩的制动致动器(特别是由驾驶员致动和/或通过控制单元自动致动)和
-制动装置，例如盘式制动装置之间。
制动力传递单元接收来自制动致动器的输入扭矩并产生输出力，该输出力被传递(在一些情况下也在其他传递单元的介入下)到制动装置，以在制动装置的制动衬块处产生制动力。
制动力传递单元用于
-将制动致动器(直接或间接地)机械地连接到制动装置，其中，制动致动器也可在制动装置处由制动力传递单元保持，
-将输入力的作用线改变为输出力的作用线，
-实现输出力相对于输出扭矩在制动致动器的行程上的相关性的期望特性，
-将旋转运动改变为平移运动，和/或
-以合适的传动比将输入力增加到输出力。
此外，本发明涉及一种用于车辆制动系统的制动子组件。制动子组件包括用于在电激励时产生致动力或输入力的电驱动器和上述特定类型的制动力传递单元。
最后，本发明还涉及制动组件的组。这种制动组件的组可以是例如由公司制造和销售，存于商店中或用于车队的不同车辆。
背景技术
EP1977134B1公开了一种机电制动组件。在该制动组件中，电驱动器利用输入扭矩来偏压转子，该输入扭矩取决于电驱动器的电激励。通过制动力传递单元(这里是循环滚珠轴承传动装置)，转子的旋转转换成推杆的平移运动。推杆联接到制动杆的端部区域。制动杆偏心地连接到制动装置的卡钳上以便枢转。制动杆的另一端部区域联接到致动活塞。由第一推杆的运动引起的制动杆枢转导致致动活塞的致动。致动活塞的前面使辊压靠制动衬块，以在制动盘处产生制动力。与通过杆致动的致动活塞平行布置的另一致动活塞通过轴承直接支撑在卡钳上。所述另一致动活塞具有形成倾斜斜坡的前面。辊介入在这些斜坡和制动衬块之间，使得随着辊在制动盘的旋转轴线的圆周方向上沿斜坡移动，提供了自执行机构以产生制动力。致动活塞包括磨损调节机构，其通过一种心轴驱动器改变致动活塞的长度。在此，心轴驱动器由联接到制动杆或卡钳的活塞心轴和形成前面的心轴元件形成，心轴元件具有用于辊的接触表面或斜坡。在制动器致动期间，制动衬块在平行于制动盘的旋转轴线的方向上移动。该运动由电驱动器的致动引起。此外，制动衬块沿制动盘的旋转轴线的圆周方向移动，从而产生所需的自执行效应。
WO2011/076366A1涉及一种用于致动车辆的驻车制动器或行车制动器的机电制动致动器。在制动致动器中，电驱动器的驱动轴的驱动力矩通过一系列啮合齿轮传递到行星齿轮组的太阳齿轮，该行星齿轮组包括彼此同轴布置的两个子齿轮组。行星齿轮组的输出轴耦接到心轴驱动器，用于致动制动活塞。WO2011/076366A1提出了一种具有子组件的设计，该子组件包括支撑元件。在子组件中，电驱动器、啮合齿轮和行星齿轮组安装在支撑元件上。为了减小制动致动器的振动，支撑元件(以及电驱动器、啮合齿轮和行星齿轮组)通过两个减振元件支撑在制动致动器的壳体处。
EP2345830A1也公开了一种制动致动器，其中，电驱动器通过一系列齿轮耦接到行星齿轮组。盖安装在电驱动器和行星齿轮组的壳体上。盖盖住并包围齿轮组。此外，盖用于支撑由电驱动器成系列驱动的齿轮的轴承。在该系列齿轮中，最后的齿轮驱动地耦接到旋转轴。旋转轴的外表面构成圆柱形太阳轮，其与行星辊摩擦接触。辊由支撑销支撑以便旋转。这些销容纳在行星架的在径向上定向的长形孔中。支撑销被弹簧在长形孔的引导下在径向向内方向上朝向旋转轴的外表面推压，从而建立摩擦接触，以将所需扭矩从旋转轴传递到行星辊。行星辊的径向外圆周与外圈构件啮合，外圈构件固定成不能旋转但轴向可滑动地装配在壳体中。外圈构件包括螺旋槽，螺旋肋固定地装配在螺旋槽中。这些肋与行星辊的相应螺旋槽啮合，使得行星辊的旋转运动引起外圈构件的轴向运动。由于行星辊一方面与旋转轴形成摩擦接触，另一方面与螺旋肋啮合，因此行星辊的外圆周必须优化，以便以大摩擦系数进行摩擦接触并且用于螺旋肋的形状锁定接合。壳体安装在制动器的卡钳体上。外圈构件用作输出构件且不可旋转地固定到制动衬块中的一个。
US2008/0217117A1公开了一种用于行车制动器的制动系统，其中，耦接到制动衬块的制动杆通过耦接到气动行车制动致动器的推杆来致动。与从气动行车制动致动器到制动杆的力流平行地，可通过电驱动器以致动力偏压推杆。电驱动器通过传动装置耦接到推杆。在传动装置中，电驱动器的驱动齿轮与齿圈的外齿啮合。齿圈的内螺纹与具有外槽的辊接合，所述外槽的几何形状对应于齿圈的内螺纹的几何形状。齿圈的内螺纹和辊的槽之间的啮合是自锁的。在径向内侧，辊的槽与驱动套筒接合以将制动力传递到推杆，或与推杆本身接合。
WO2014/170259A2公开了一种制动组件，其中，电驱动器的输出轴的旋转通过耦接齿轮以非线性方式传递为盘的旋转，该耦接齿轮具有可枢转地彼此联接的三个联接杆。该盘承载有偏压制动衬块的偏心螺栓。因此，电驱动器的输出轴的旋转导致偏心螺栓的运动连同制动衬块朝向或远离制动盘的相应运动。
从EP0847132A2和JP2016-032997A中已知其他现有技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动力传递单元，制动子组件和制动组件的组，其尤其具有
-替换的设计，
-改进的力传递，
-改进的运动学特性，
-改进的性能，和/或
-提供不同制动组件的选择，其能够减少制造、存放和/或组装的工作量。
本发明的解决方案涉及
-制动力传递单元，
-制动子组件，或
-制动组件的组，其具有制动力传递单元，该制动力传递单元布置在从电驱动器到推杆的力流中。
该解决方案建议，在制动力传递单元中，将螺旋辊和与螺旋辊啮合的螺旋轴在任何位置处介入到输入扭矩和输出力之间的力流中。换言之，对于该解决方案，本发明涉及将螺旋辊和螺旋轴之间的啮合接触用于制动力传递单元的力流中的力传递。
通过螺旋辊与螺旋轴啮合的力传递通常用于其他技术领域，如塑料注塑和吹塑成型的压力机，机电压力机，拉床，大型机床，汽车装配线(用于点焊，胶合，铆接等)，工厂自动化等。与螺旋辊啮合的螺旋轴用于将旋转运动转换为线性运动。螺旋辊(和/或螺旋轴)通常是带螺纹的，但根据螺旋辊和螺旋轴类型也可以是带槽的。螺旋轴可为一个螺旋辊或在螺旋轴周围径向排列的多个螺旋辊提供螺旋轨道。在此，螺旋辊的螺纹的横剖面形状通常与螺旋轴的螺纹的横剖面形状相同。
本发明基于以下发现：在车辆的制动力传递单元中首次使用带有螺旋轴的螺旋轴可能产生以下效果和改进的功能(这里仅作为非限制性示例给出)：
-螺旋辊和螺旋轴的接触表面积可能大于偏压循环滚珠轴承传动装置的传动部件的接触表面积，这增加了负载支撑和负载传递的刚度且延长了使用寿命。
-可省去用于引导循环滚珠的构造措施，这减小了设计空间。
-通过螺旋辊和螺旋轴的啮合接触的力传递产生了稳定的摩擦力，也适用于改变致动方向。
-通过螺旋辊和螺旋轴的力传递产生了相对运动所引起的低噪声(其与所施加的负载无关)。
-通过使用由螺旋辊和螺旋轴的啮合接触的传递可提供自锁效果，从而可(在某种程度上)对于制动致动器的致动减低或甚至在电源故障的情况下保持制动衬块的致动位置，或至少减小保持受控位置和制动衬块偏压所需的保持力。
-通过选择与螺旋轴啮合的螺旋辊的数量，可将力传递分成多个平行的力传递路径，这可能有利于减小作为螺旋辊和相关部件的单个力传递元件的偏压和/或用于例如在围绕螺旋轴的纵向轴线的圆周方向上平衡传递力施加的点。
本发明提出的另一种解决方案建议一种用于车辆制动系统的制动子组件。在下文中，也将该制动子组件称为“第一制动子组件”。本发明的第一制动子组件包括电驱动器和制动力传递单元。制动力传递单元包括螺旋辊和与螺旋辊啮合的螺旋轴。在通过车辆的电力系统和相关的电子控制系统激励电驱动器时，电驱动器产生致动力，该致动力由制动力传递单元传递和转换。
根据本发明的一个实施例，制动子组件形成安装单元。该安装单元特别是独立单元或具有单件式或多件式壳体。安装单元也可采用模块化设计。
根据本发明，制动子组件包括组件联接部以及力传递联接部，该组件联接部以及力传递联接部可彼此单独地形成或作为整体联接部形成。组件联接部被设计和配置用于将制动子组件安装到另一制动子组件。另一制动子组件(在下文中也称为“第二制动子组件”)包括制动装置，该制动装置尤其包括制动衬块和制动钳。此外，第二制动子组件包括另一力传递单元。设置在第一制动子组件处的组件联接部用于连接两个制动子组件，以便构建制动组件，然后可通过电子控制器操作制动组件。组件联接部例如是用于连接两个制动子组件的凸缘、支架或支撑件。
此外，根据本发明，制动子组件还包括力传递联接部。力传递联接部用于将输出力从第一制动子组件传递到第二制动子组件。
仅举一个非限制性示例，所述另一力传递单元可以是在偏心支撑件中枢转的制动杆，其中，杆在支撑件中的偏心运动被传递到制动衬块。在专利申请US2013/0008749A1中描述了具有这种类型的另一力传递单元的第二制动子组件的一个示例。具有制动装置和另一力传递单元的第二制动子组件的其他示例是申请人Haldex的空气盘制动模块T(Air DiscBrake Module T)(见www.haldex.com/en/Europe/products/air-disc-brakes/modul-t)或具有制动装置和另一力传递单元的类似的制动子组件，如在申请人竞争对手的公开文献DE202010003738U，DE202010003732U，DE202010003739U或类似的制动子组件中所述。
对于本发明目的的另一解决方案，提出了制动组件的组。该制动组件的组包括相同的第二制动子组件。在此，力传递单元包括制动杆，作为如上所述偏心地支撑的制动杆(也参见上述公开文献，特别是US2013/0008749A1)。制动杆形成用于致动推杆的联接部。
本发明提出，该制动组件的组的第一子组的制动组件分别包括用于(直接或间接地)致动推杆的传统气动制动致动器。
相反，该制动组件的组的第二子组的制动组件包括用于致动推杆的电驱动器。特别地，对于第二子组的制动组件，存在布置在从电驱动器到推杆的力流中的制动力传递单元，或第二子组的制动组件包括上述类型的制动子组件。
对于本发明的这种建议，在制动组件的组中，可使用具有相同制动装置和相同力传递单元的同一类型的第二制动子组件，这尤其降低了制造和存储成本。然而，可在具有传统气动制动致动器(第一子组)的“传统类型”的制动组件中使用该第二制动子组件。对于第二子组，具有制动装置和力传递单元的相同制动子组件可与电驱动器一起使用。因此，第一子组的制动组件由来自加压空气系统的能量操作，而第二子组的制动组件从电力系统接收其能量。总之，本发明的解决方案提出将相同类型的第二制动子组件与气动制动致动器和电驱动器替换地一起使用。
在两种情况下，具有制动装置和力传递装置的制动子组件都可由推杆致动，其中，对于这两种情况的推杆可具有相同的设计、长度和自由度，或也可具有不同的设计、长度和/或自由度。
不同子组的制动组件可用于不同类型的车辆。还可通过用电驱动器替换气动致动器(或反之亦然)，将安装在车辆中的一个子组的给定制动组件改装或改变为另一子组的制动组件。
以下涉及如上所述的制动力传递单元、制动子组件或制动组件的组：
本发明的一个实施例提出，螺旋辊由轴支撑，以绕轴的轴线旋转。此外，轴被支撑以绕旋转轴线旋转，其中，旋转轴线远离支撑螺旋辊的轴的轴线，但与之平行。轴由驱动器驱动，且由制动力传递单元的输入扭矩偏压。轴绕旋转轴线的驱动旋转以及螺旋辊绕另一轴的轴线的同时旋转通过螺旋辊和螺旋轴之间的啮合相互作用而转换成螺旋轴的平移运动。该平移运动可(直接地或间接地)用于提供制动衬块朝向和远离与车轮相关联的制动盘的期望的平移运动。
优选地，用于该实施例的轴形成行星齿轮的行星架，而螺旋辊形成行星齿轮的行星。与螺旋辊啮合的螺旋轴形成行星齿轮的太阳。然而，该行星齿轮不是通常的行星齿轮，因为太阳不旋转而是通过平移运动而移动，这是由于螺旋轴与螺旋辊的螺纹啮合所引起。
可使用仅单个螺旋辊。对于本发明的另一实施例，力流被分至至少两个、优选三个螺旋辊。对于该实施例，行星架被支撑以绕前述旋转轴线旋转。行星架承载至少两个轴。轴分别支撑一个螺旋辊以相对于轴旋转。螺旋辊分别与螺旋轴啮合，其中，螺旋辊(和相应的轴)围绕螺旋轴在圆周方向上均匀分布。
有许多选择来引起行星架或支撑螺旋辊的轴的旋转运动。对于本发明的一个实施例，行星架的轴通过扭矩传递连接(因此是驱动连接)(直接或间接地)连接到电驱动器的转子。在此，扭矩传递连接在最简单的情况下意味着轴或行星架到转子的刚性连接。然而，其他传动和力以及运动改变单元也可集成在行星架或轴与转子之间的扭矩传递连接中。
可使用任何类型的技术来相对于制动力传递单元的壳体以平移轴向自由度、但阻止旋转自由度地支撑螺旋轴。对于本发明的一个实施例，在螺旋轴与壳体之间使用花键适配，用于阻止螺旋轴相对于壳体的旋转运动，并允许螺旋轴相对于壳体的平移运动。在此，可使用任何类型的已知花键适配，包括具有直边花键、渐开线花键、直边花键轴或平行键花键轴的花键适配。花键适配的使用已经证明非常稳固，且提供了对螺旋轴的精确引导，延长了使用寿命。
尽管通常可使电驱动器经由另一传动装置来驱动制动力传递单元的螺旋辊、轴或转子或行星架，但是对于本发明的一个实施例，电驱动器直接驱动制动力传递单元的螺旋辊、至少一个轴、转子或行星架。
对于上述的实施例，推杆通过螺旋辊和螺旋轴之间的啮合接触而被致动，其中，该啮合接触将旋转运动传递成传递到推杆的平移运动。对于替代的(或附加的)设计，本发明提出在制动力传递单元中使用肘节杆驱动器。肘节杆驱动器包括第一肘节杆。第一肘节杆具有固定的第一旋转轴线。第一肘节杆由电驱动器(直接或间接地)驱动。此外，肘节杆驱动器包括第二肘节杆。在一端部，第二肘节杆通过肘节可枢转地连接到第一肘节杆的一端部。在此，第二肘节杆本身可形成推杆。推杆不仅可沿其纵向轴线移动，而且可在肘节杆驱动器的运动平面中枢转。这种类型的肘节杆驱动器还提供了用于技术解决方案的一个替代设计，以用于将(这里是第一肘节杆的)旋转运动改变为(这里是第二肘节杆/推杆的)具有至少平移分量的运动。
取决于两个肘节杆的尺寸和在制动器致动期间经过的肘节角的区域，可通过构造措施在宽范围内改变制动力传递单元的传动比。此外，可使用肘节杆驱动器的、从第一肘节杆的旋转运动到推杆运动的平移分量的非线性传递特性，其中，非线性取决于肘节处的肘节角。为了使肘节杆驱动器适用于不同类型的制动组件，可使用不同的肘节杆和/或将第一肘节杆以不同的角位置安装至驱动部件，以使肘节杆驱动器将用于肘节角的不同区域或使用电驱动器的不同参考位置。
通常，第一肘节杆可由电驱动器直接驱动或由电驱动器经由任何类型的传动装置驱动。对于一个优选实施例，第一肘节杆经由介于第一肘节杆和电驱动器之间的行星齿轮组驱动。已经发现，借助于行星齿轮组可提供所需的传动比。
本发明包括这样的实施例，其中，在制动力传递单元中，通过适当控制致动器(特别是电驱动器)和制动力传递单元所产生和维持的输入扭矩来保持到达的操作状态。然而，这些实施例需要永久控制致动器和制动力传递单元的输入扭矩。对于另一实施例，本发明建议在制动力传递单元中使用保持单元，该保持单元通过扭矩传递连接(直接或间接地)连接到轴、行星架、转子或第一肘节杆。通过保持单元，可在保持元件上施加保持扭矩，用于固定行星架、轴、转子或第一肘节杆的旋转位置。因此，当致动保持单元时，可在减小致动和输入扭矩时或者甚至在停用致动器或发生电源故障时固定行星架、轴、转子或第一肘节杆的旋转位置(以及制动衬块的偏压)。
所使用的保持单元的类型有很多选择。仅提一些非限制性示例，保持单元可形成锁定或闩锁单元，例如固定、锁定或闩锁轴、行星架、转子或肘节杆驱动器的角位置。对于本发明的另一制动力传递单元，保持单元是电致动的制动闸。在这种情况下，保持元件可以是(直接或间接地耦接到轴、行星架、转子或第一肘节杆的)制动闸盘，其中，保持致动器在启动状态下通过制动力传递单元的壳体和制动闸盘之间的摩擦接触提供保持制动力。然而，对于本发明的一个有利实施例，保持扭矩由保持元件和保持致动器之间的磁扭矩提供。在此，可通过至少一个电控电磁体产生、增加或减小磁扭矩。
当激励保持致动器时，可使电致动的保持单元被致动(因此产生保持扭矩)，而电致动的保持单元在不激励时不被致动。然而，对于一个实施例，电致动的保持单元在未激励时被致动，但在激励时被释放。该实施例产生了维持制动力传递单元的实现的状态(也是制动衬块处的制动条件)的优点：在保持单元的致动状态下，可降低制动致动器的电致动，而不会导致制动力传递单元状态的改变(这可能用于节省能量和/或提高操作安全性)。也可在尽管用于保持单元和/或制动致动器的电源中存在任何电源故障的情况下，仍维持制动力传递单元的实现的状态。
如果传感器集成到制动力传递单元或制动子组件的壳体中，则产生非常紧凑且多功能的制动力传递单元设计。通常，可使用任何类型的传感器。优选地，传感器(直接或间接地)感测轴、行星架、转子、螺旋辊或第一肘节杆的运动的旋转位置和/或螺旋轴或推杆的轴向位置或运动。借助于传感器信号，可观察到制动力传递单元的当前状态，其可通过给定特性与制动衬块的状态、位置和/或制动力相关联。
优选地，制动力传递单元包括联接部，该联接部被设计和构造成用于将制动力传递单元连接到盘式制动装置。联接部可由用于连接制动力传递单元的和盘式制动装置的壳体的凸缘形成。此外，联接部可包括用于输出元件(例如推杆)的通道，用于将制动力传递单元的输出力传递到其他传递单元和/或盘式制动装置、这里是制动衬块。可根据标准设计联接部，使得可将制动力传递单元连接到不同类型的制动装置。然而，也可借助于联接部将制动力传递单元连接到容纳传动杆的壳体和/或使联接部包括凸缘，从而提供将制动力传递单元与相应的致动器相对于制动装置以不同定向组装在一起的选择。
通常可能的是，制动力传递单元的状态仅通过电子控制单元的自动启动和/或驾驶员的启动来控制致动器和/或保持致动器而被影响。对于本发明的另一建议，制动力传递单元的力传递部件(例如，螺旋轴、转子、行星架或轴)包括用于手动致动或释放制动力传递单元或制动组件的操纵区域。为此目的，该部件可包括用于由用户使用的合适工具的操纵区域或表面。为了操纵部件，可能需要部分地打开制动力传递单元的壳体，或操纵从壳体的外部提供并通过合适的操纵元件传递通过壳体的密封凹部。通过手动操纵，例如也可对于致动器和/或保持致动器的故障来致动或释放制动力传递单元，或手动施加驻车制动器或紧急制动。
本发明的有利改进由权利要求、说明书和附图得出。在说明书开头提到的特征和多个特征的组合的优点仅用作示例，且可替代地或附加地使用，而不需要根据本发明的实施例必须获得这些优点。在不改变所附权利要求限定的保护范围的情况下，以下适用于原始申请和专利的公开：可从附图中获得进一步的特征，特别是从所示的设计和多个部件相对于彼此的尺寸，以及它们的相对布置和它们的操作连接。本发明的不同实施例的特征或独立于权利要求的所选参考的不同权利要求的特征的组合也是可能的，且由此推动。这还涉及在单独的附图中示出的或在描述它们时提到的特征。这些特征也可与不同权利要求的特征组合。此外，本发明的其他实施例可能不具有权利要求中提到的特征。
权利要求和说明书中提到的结构特征的数量应理解为涵盖该确切数量和比所提数量更大的数量，而无需明确地使用副词“至少”。例如，如果提到螺旋辊，则应理解为仅一个螺旋辊或两个螺旋辊或更多螺旋辊。可向这些结构特征添加附加结构特征，或这些结构特征可能是相应产品的唯一结构特征。
权利要求中包含的附图标记不限制由权利要求保护的主题的范围。它们的唯一功能是使权利要求更容易理解。
附图说明
在下文中，参考附图中所示的优选示例性实施例进一步解释和描述本发明。
图1示意性地示出了制动组件。
图2示意性地示出了制动力传递单元。
图3至图5以三维视图示出了图2的制动力传递单元的部件。
图6以左前视图示出了结构设计中的制动力传递单元的三维视图。
图7以三维左后视图示出了图6的制动力传递单元。
图8以三维仰视图示出示出了图6和7的制动力传递单元。
图9以三维分解视图示出了图6-8的制动力传递单元。
图10示出了图6-9的制动力传递单元的纵向剖视图。
图11以正视图示出了图6-10的制动力传递单元。
图12以垂直剖视图示出了制动组件的另一实施例。
图13和14示出了图12的制动组件的第一和第二制动子组件。
具体实施方式
图1示出了用于制动车辆、多用途车辆、牵引车、拖车、电动车辆或混合动力车辆的车轮的制动组件1。制动组件1用于提供行车制动功能和/或驻车制动功能。制动组件1基于由驾驶员给出的制动需求而致动，该制动需求可通过制动踏板、制动开关、驻车制动操纵元件等的致动而产生。制动组件1也可由控制单元例如基于自动巡航控制、对于紧急制动功能、车辆的动态稳定系统或车轮的电子控制防抱死功能等而自动致动。
制动组件1包括制动致动器2，制动力传递单元3，可选的另一力传递单元4和制动装置5，它们以上述顺序排列布置在从制动致动器2到制动装置5的力流中。
制动致动器2可以是现有技术中已知的能够产生致动力或输入扭矩的任何制动致动器。优选地，制动致动器2是基于由电子控制单元控制的电激励而致动的电驱动器6。然而，制动致动器2也可以是传统的气动制动致动器58。制动致动器2产生用于制动力传递单元3的输入扭矩7。特别是随着力的增加和/或力的重定向或力矩到轴向力的转换，制动力传递单元3产生输出力8。可选地，输出力8通过另一力传递单元4传递成制动力9，制动力9偏压制动装置5的制动衬块10。在此，另一力传递单元4可由现有技术已知的任何力传递单元形成。力传递单元4可例如包括枢转的制动杆11和/或自执行机构12，参见例如EP1977134B1或US2013/0008749A1。
制动装置5可具有任何已知的设计。优选地，制动装置5是盘式制动装置13。制动装置5包括涉及产生摩擦的部件，用于响应于制动力9在作为车轮的制动盘的车轮构件处提供摩擦。特别地，制动装置5至少包括卡钳、制动衬块10和制动盘。关于制动装置5的其他细节，例如可参考US2013/0008749A1。
如图1示意性所示，制动组件1形成用点划线和短划线表示的结构单元，其中，制动致动器2、制动力传递单元3、另一力传递单元4和制动装置5可形成单个模块，其经由机械联接部通信以传递运动和力。模块优选地彼此安装或凸缘连接。如短划线所示，制动致动器2和制动力传递单元3也可构成这里表示为制动子组件1a(也称为“第一制动子组件”)的结构单元或模块。替代地或附加地，另一力传递单元4和制动装置5可构成这里表示为制动子组件1b(也称为“第二制动子组件”)的结构单元或模块。制动子组件1b可制造和预安装并分配和存为普通空气盘式制动单元，其也称为“模块T制动器”或如US2013/0008749A1中所述，或开头提到的其他已知的第二制动器子组件。制动子组件1a也可制造和预安装并分配和存为独立的或预组装单元。制动子组件1a，1b分别包括相应的组件联接部59a，59b，制动子组件1a，1b可通过组件联接部59a，59b安装和固定到彼此。此外，制动子组件1a，1b包括力传递联接部60a，60b，其用于在制动子组件1a，1b之间传递输出力8。力传递联接部60a或60b可例如通过在制动子组件1a，1b之间延伸的推杆61形成，用于推杆61的引导装置和/或用于推杆61的连接区域设置在制动子组件1a或制动子组件1b上。如果第一子组的制动组件1具有如图1所示的带有制动子组件1a，1b的设计，其中，在制动子组件1a中使用电驱动器6，则可在第二子组的制动组件1中使用相同的制动子组件1b，不与制动子组件1a组合但是与气动制动致动器58一起。在这种情况下，气动制动致动器58优选地不经由制动力传递单元3偏压制动子组件1b。相反，气动制动致动器58的活塞杆或任何推杆可用作推杆61，用于将输出力8传递到制动子组件1b。
图2示意性地示出了制动力传递单元3或其一部分。通过至少一个轴承14(这里是滚珠轴承)，转子轴15由壳体16支撑，以围绕旋转轴线17旋转。转子轴15承载至少一个轴18，轴18形成用于螺旋辊20的旋转轴线19。轴18的旋转轴线19具有平行于转子轴15的旋转轴线17的定向。对于所示的实施例，轴18在两个端部区域中容纳在转子轴15的径向凸缘21，22的对准孔中。凸缘21，22形成行星架56。
螺旋辊20具有套筒状设计且包括内(此处为阶梯状)通孔23、平坦环形前面24，25和圆柱形外表面26，圆柱形外表面26包括至少一个槽或螺纹27。
通过至少一个径向轴承28、在此通过两个圆柱轴承，螺旋辊20支撑在轴18处，以绕旋转轴线19旋转。此外，螺旋辊20的前面24通过轴向轴承37、在此是轴向圆柱轴承支撑在凸缘21处。另一凸缘22也可通过凸缘22由轴向轴承支撑。然而，对于所示的实施例，螺旋辊20仅以其前面25通过滑动接触而支撑在凸缘22处(例如，在包括合适材料的滑动盘的滑动轴承的介入下)。优选地，轴向轴承37用于以在传递致动力时有效的方向将螺旋辊20支撑在转子轴15处。螺旋辊20支承并容纳在凸缘21，22之间，而无任何游隙或仅具有可忽略的游隙。
转子轴15包括通孔29。螺旋轴30带径向游隙延伸穿过孔29。螺旋轴30包括圆柱形外表面，该外表面具有至少一个与螺旋辊20的槽或螺纹27相对应的槽或螺纹31。螺旋辊20和螺旋轴30的槽或螺纹27，31彼此啮合，用于传递力且用于产生螺旋轴30相对于转子轴15的相对轴向运动。螺旋轴20和螺旋轴30的槽或螺纹27，31可具有任何形状，且可以是例如由螺纹侧面角为60度的通常的M型螺纹刀具切出。
螺旋轴30的一个端部区域从转子轴15的开口端突出。在该端部区域中，螺旋轴30形成轴环32。轴环32的外周形成至少一个容纳在壳体16的相应轴向槽34中的突起33。优选地，多个突起33和相应的槽34形成花键适配部35。通过所述至少一个突起33和槽34或花键适配部35，螺旋轴30的任何旋转自由度都被阻止，但可轴向移动螺旋轴30。在上述端部区域中，螺旋轴30形成联接部36。联接部36用于耦接推杆61，以用于形成与另一力传递单元4的联接。因此，联接部36形成力传递联接部60a。对于所示的实施例，联接部36形成球窝接头的支承部分，用于支承在另一端部区域中连接到力传递单元4的推杆61。球窝接头的使用允许轴向力传递到推杆，以及推杆在制动组件1的制动行程上的枢转运动。对于一个替代实施例，推杆可以以已知的方式(未示出)以球窝接头固定地附接到联接部36。
图2的制动力传递单元3的总体功能如下：
由制动致动器2产生的输入扭矩7引起转子轴15的旋转。随着转子轴15，轴18和所述至少一个螺旋辊20也绕旋转轴线17旋转。由于所述至少一个螺旋辊20的槽或螺纹27与螺旋轴30的槽或螺纹31的啮合接合，所产生的轴18的旋转轴线19的旋转引起螺旋轴30的轴向运动并产生输出力8，该输出力8然后传递到另一力传递单元4。
对于用于将转子轴15的旋转运动通过螺旋辊20传递成螺旋轴30的轴向运动的螺旋辊20和螺旋轴30的槽或螺纹27，31形状和演进，在螺旋辊领域工作的技术人员将知晓不同的选择。以下示例仅是非限制性示例：
-例如可使螺旋辊20包括多个没有螺距或倾角的平行槽或螺纹27，而螺旋轴30具有一个具有倾角或螺距的螺旋槽或螺纹31。
-然而，也可使螺旋辊20包括仅一个螺旋槽或螺纹27，其具有与螺旋轴30的倾角或螺距相对应的倾角或螺距。在这种情况下，螺旋辊20的旋转速度不仅取决于轴18的旋转轴线19围绕转子轴15的旋转轴线17的旋转，如图2所示，而还取决于螺旋辊20的另一边界条件。对于一个非限制性示例，螺旋辊20可与由壳体16形成的相应的齿圈或空心轮啮合的齿轮。
图3以三维视图示出了螺旋辊20。在此，外表面26包括多个平行的非倾斜槽或螺纹27a，27b，27c等。
图4以三维视图示出了转子轴15。在此，凸缘21，22不是由环形盘形成，而是具有星形设计，其具有三个臂，每个臂用于支撑一个相应的轴18连同螺旋辊20。因此，可使用三个螺旋辊20，它们围绕螺旋轴30在圆周方向上均匀分布，以允许力分配到螺旋辊20与螺旋轴30的三个接触区域。根据图4，加强支柱38将凸缘21，22彼此连接，使得螺旋辊20以笼状方式容纳在转子轴15中。
图5示出了螺旋轴30，其具有螺旋槽或螺纹31和具有用于与壳体16一起形成花键适配部35的径向突起33的轴环32。
图6至图8示出了制动组件1a的三维视图，该制动组件1a包括集成在共同的多件式壳体16中的制动致动器2和制动力传递单元3(也参见图1中用短划线示出的制动组件1a)。壳体16形成凸缘39，用于将壳体16连接到另一力传递单元4的相应凸缘，直接连接到制动装置5或第二制动子组件1b。凸缘39形成组件联接部59a。连接到螺旋轴30的联接部36的推杆61(这里未示出)延伸穿过凸缘39的孔，用于将运动和力传递到另一力传递单元4、制动装置5或第二制动子组件1b。孔形成力传递联接部60a。在底部(不一定是这种情况)，壳体16包括形成制动组件1a的另一联接部的端口或开口40，41。通过端口或开口40，41，电源和/或电控制信号被传递到制动致动器2，和/或电源和/或传感器的输出信号可被传递。
图9以三维分解图示出了制动子组件1a的部件。它们是第一壳体部分16a、保持单元42的致动器构件43(这里由具有保持致动器44的电致动的制动闸45形成)、保持元件46(特别是制动闸盘)、固定环47、轴承14、壳体16的夹持环48、具有转子轴15的子组件单元49、三个螺旋辊20和螺旋轴30以及壳体部分16b，它们可按上述顺序组装成制动子组件1a。
传感器51可集成到壳体中。在这种情况下，传感器51的电源和/或传感器51的输出信号可由通过端口或开口40，41的信号线传递。然而，对于所示实施例，转子轴15的端部区域(在合适的密封部的介入下)从壳体16突出，在端部区域，转子轴15形成用于传感器51的连接区域50，传感器51附接到壳体16。优选地，传感器51是感测转子轴15的旋转角度的角度传感器或编码器。传感器51可被附接到壳体部分16a的另一壳体部分或盖覆盖(这里未示出)。
制动闸45包括保持元件46，保持元件46固定地安装在转子轴15上并随之旋转。此外，制动闸45包括制动闸致动元件52，其通过端口或开口41被电控制。制动闸45的设计和控制使得可在制动闸致动元件52和保持元件46之间产生制动力，以用于将转子轴15固定成不能旋转。制动闸45可以是摩擦制动闸45，以使得为了产生保持转矩，制动闸致动元件52压靠在保持元件46上。
对于所示实施例，保持制动力通过磁力产生。通过作用在保持元件46和制动闸致动元件52之间的永磁体，在没有制动闸致动元件52的电激励的情况下产生磁保持扭矩。通过激励制动闸致动元件52，从而产生减小或消除制动闸致动元件52和保持元件46之间由于永磁体而产生的磁力的抵消磁场，可减小或消除由永磁体产生的扭矩。制动闸致动元件52固定地安装至壳体部分16b。在制动闸致动元件52和保持元件46之间仅存在小的气隙。
对于另一实施例，制动闸45是弹簧启动的制动闸，其中，在电非启动状态下，制动闸45的弹簧提供产生制动闸45的摩擦制动力的正向力。为了提供启动状态，电磁体被激励。在激励状态下，电磁体产生的电磁力完全或部分地抵消弹簧力。因此，在制动闸45的启动状态下，减小或消除正向力，从而也减小或消除摩擦制动力。然而，该功能也可倒过来，使得弹簧释放制动闸45的摩擦元件，而电磁力负责产生正向力和摩擦制动力。在此，在固定到壳体的一部分和固定地安装到转子轴15的另一部分之间产生正向力和摩擦制动力。所提到的两个摩擦元件可在平行于纵向轴线17的方向上或在朝向彼此的径向方向上彼此压靠。制动闸45还可包括可从壳体16的外部接近的手动释放装置，用于手动释放制动闸45。
制动闸致动元件52和保持元件46大致上由套筒状或环状部件形成，而根据图10，保持元件46可在半纵向剖面中是L形的。在此，L形的垂直腿具有垂直于旋转轴线17的定向，而L的水平腿具有平行于旋转轴线17的定向且在制动闸致动元件52的内孔内延伸。
制动致动器2包括适当设计的定子环53，用于产生旋转电磁场。控制信号和/或供电通过开口或端口41传递到定子环53。环状或套筒状转子54(也以本身已知的方式形成)以小的径向间隙在定子环53内延伸。在定子环53处受控的旋转场引起旋转和施加在转子54上的输入扭矩。转子54固定地安装至转子轴15，这在此通过中间体55实现。在轴向方向上，转子54夹持在中间体55的径向轴环和固定环47之间。
转子轴15可包括操纵区域(这里未示出)。当打开壳体部分16a时(或通过壳体16的开口)，可使工具与操纵区域接合，以手动旋转螺旋轴30，从而手动释放或启动制动装置5。
可使至少一个另一力传递单元集成到电驱动器和盘式制动装置之间的力流中，特别是在制动力传递单元的下游。仅举一些非限制性示例，力传递单元可由具有偏心支撑件的制动杆形成，其由制动力传递单元致动，且致动盘式制动装置的制动衬块(参见例如根据EP1977134B1或US2013/0008749A1使用的杆)和/或自执行机构(参见例如根据EP1977134B1或US2013/0008749A1使用的斜坡)。
图12示出了另一制动组件1，该另一制动组件1由两个制动子组件1a，1b组成，如图13和14以拆开状态所示。在此，制动子组件1a包括推杆61。推杆61的一个端部区域形成力传递联接部60a，该力传递联接部60a耦接到制动子组件1b的偏心枢转的制动杆11的力传递联接部60b。制动子组件1a，1b通过它们的组件联接部59a，59b彼此安装。制动组件1安装至车辆底盘。制动子组件1b的制动钳跨越与车轮相关联的制动盘。制动盘的旋转轴线在图12中是水平的且位于图面中。制动子组件1a布置成在垂直方向上偏移或在制动子组件1a上方。制动子组件1a的形成旋转轴线62的纵向轴线具有垂直于图12的图面的定向，因此也垂直于制动盘的旋转轴线。
图13示出了制动子组件1a的正视图。驱动轴63(固定成不能旋转)耦接到第一肘节杆64。在背向驱动轴63的端部区域中，第一肘节杆64通过肘节66耦接到第二肘节杆65。第二肘节杆65形成推杆61。肘节杆64，65形成肘节角67。在制动组件1的组装状态下，驱动轴63的旋转引起第一肘节杆64的旋转，肘节角67的变化，和通过力传递联接部60a，60b传递到制动杆11的和肘节杆65的运动。第二肘节杆65的运动包括具有几乎平移运动的分量(例如，当忽略制动杆11的力传递联接部60b在圆的区段上的运动时，对应于制动杆11的枢转运动的运动)和具有肘节杆65的旋转的分量。驱动轴63的驱动扭矩到制动杆11(以及最终到制动衬块)的传递特性是非线性的，可根据给定的运动学来计算。肘节杆64，65和肘节66构成肘节杆驱动器68。肘节杆64，65在一平面内移动，该平面具有垂直方向的定向并平行于制动盘的旋转轴线。
驱动轴63可由电驱动器6直接驱动。然而，优选地，行星齿轮组位于电驱动器6和驱动轴63之间的力流中。在此，驱动轴63可耦接到行星齿轮组的任何部件，即太阳齿轮、行星架或内环齿轮。
关于图14中所示的制动子组件1b的内部结构、功能和部件，参考开头关于“第二制动子组件”所述的已知的制动子组件1b。
对于图13的实施例，制动力传递单元3包括肘节杆驱动器68和任何附加的传动系统或行星齿轮组。如图2中示意性所示，可将图14的制动子组件1b与图13的制动子组件一起使用，因此与电驱动器6和肘节杆驱动器68(和附加的行星齿轮组)一起使用。在不需要任何适配或通过组件联接部59b适配和/或通过力传递联接部60b适配的情况下，可将如图14所示的相同类型的制动子组件1b与另一制动子组件1a一起使用，例如与图2到11中所示的制动子组件一起使用。然而，在也没有任何适配或通过组件联接部59b和/或力传递联接部60b适配的情况下，可将图14的相同制动子组件1b与传统的气动制动致动器58一起使用。在这种情况下，气动制动致动器的壳体直接安装至制动子组件1b的组件联接部59b，气动制动致动器58的推杆耦接至制动杆11的力传递联接部60b。然而，也可将任何类型的已知传动装置介入气动制动致动器58和制动杆11之间。因此，可在具有不同类型的驱动器的制动组件中使用相同类型的制动子组件1b。
在制动力传递单元3中，螺旋辊20仅在径向内侧与螺旋轴30啮合，而螺旋辊20在径向外圆周处自由。特别地，在螺旋辊20的径向外圆周与壳体16，16B之间存在间隙(参见图2，图10)。
螺旋辊20的边界条件仅由以下限定：
a)螺旋辊20的槽或螺纹27与螺旋轴30的槽或螺纹31的接触，以及
b)轴18的旋转轴线17的旋转速度，其被限定且对应于转子轴15的旋转速度。
具有用于支承螺旋辊20的轴18的转子轴15形成输入，而螺旋轴30用作输出。没有影响输入元件和输出元件的附加输入或输出。
附图标记列表
1 制动组件
1a 制动子组件
1b 制动子组件
2 制动致动器
3 制动力传递单元
4 另一力传递单元
5 制动装置
6 电驱动器
7 输入力
8 输出力
9 制动力
10 制动衬块
11 制动杆
12 自执行机构
13 盘式制动装置
14 轴承
15 转子轴
16 壳体
16a 壳体部分
16b 壳体部分
17 转子轴的旋转轴线
18 轴
19 轴的旋转轴线
20 螺旋辊
21 转子轴的凸缘
22 转子轴的凸缘
23 螺旋辊的孔
24 螺旋辊的前面
25 螺旋辊的前面
26 螺旋辊的外表面
27 槽或螺纹
28 轴承
29 孔
30 螺旋轴
31 槽或螺纹
32 轴环
33 突起
34 槽
35 花键适配部
36 联接部
37 轴承
38 支柱
39 凸缘
40 端口或开口
41 端口或开口
42 保持单元
43 致动器构件
44 保持致动器
45 制动闸
46 保持元件
47 固定环
48 夹持环
49 子组件单元
50 连接区域
51 传感器
52 制动闸致动元件
53 定子环
54 转子
55 中间体
56 行星架
58 气动制动致动器
59a 组件联接部
59b 组件联接部
60a 力传递联接部
60b 力传递联接部
61 推杆
62 旋转轴线
63 驱动轴
64 第一肘节杆
65 第二肘节杆
66 肘节
67 肘节角
68 肘节杆驱动器

Claims (19)

1.一种用于车辆的制动系统的制动力传递单元(3)，其特征在于，螺旋辊(20)和与螺旋辊(20)啮合的螺旋轴(30)布置在在制动力传递单元(3)的力流中。
2.一种用于车辆的制动系统的制动子组件(1a)，包括：
a)电驱动器(6)，和
b)根据权利要求1所述的制动力传递单元(3)。
3.根据权利要求2所述的制动子组件(1a)，其特征在于，制动子组件(1a)形成安装单元，所述安装单元包括
a)用于将制动子组件(1a)安装到另一制动子组件(1b)的组件联接部(59a)，所述另一制动子组件(1b)包括制动装置(5)和另一力传递单元(4)，和
b)力传递联接部(60)，其用于将输出力(8)从制动子组件(1a)传递到制动子组件(1b)。
4.制动组件(1)的组，其中，制动组件(1)包括具有相同的制动装置(5)和相同的力传递单元(4)的制动子组件(1b)，所述力传递单元(4)分别包括制动杆(11)，所述制动杆(11)形成用于致动推杆(61)的联接部，其中，
a)第一子组的制动组件(1)包括用于致动推杆(61)的气动制动致动器(58)，以及
b)第二子组的制动组件(1)包括根据权利要求2或3所述的制动子组件(1a)。
5.根据权利要求2或3所述的制动子组件(1a)或根据权利要求4所述的制动组件(1)的组，其具有布置在从电驱动器(6)到推杆(61)的力流中的制动力传递单元(3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，
a)螺旋辊(20)由轴(18)支撑，以绕轴(18)的轴线(19)旋转，
b)轴(18)被支撑以绕旋转轴线(17)旋转，以及
c)轴(18)绕旋转轴线(17)的驱动旋转连同螺旋辊(20)绕轴(18)的轴线(19)的同时旋转，通过螺旋辊(20)和螺旋轴(30)之间的啮合相互作用而转换成螺旋轴(30)的平移运动。
7.根据权利要求6所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，行星架(56)被支撑以绕旋转轴线(17)旋转，其中，行星架(56)承载至少两个轴(18)，每个轴(18)均支撑相应的一个螺旋辊(20)以便旋转，所述螺旋辊(20)分别与螺旋轴(30)啮合。
8.根据权利要求6或7所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，轴(18)或行星架(56)通过扭矩传递连接而连接到转子(54)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，螺旋轴(30)通过花键适配部(35)连接到制动力传递单元(3)的壳体(16)，其中，花键适配部(35)
a)阻止螺旋轴(30)相对于壳体(16)的旋转运动，且
b)允许螺旋轴(30)相对于壳体(16)的平移运动。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，所述电驱动器(6)直接或间接地驱动制动力传递单元(3)的螺旋辊(20)、至少一个轴(18)、转子(54)或行星架(56)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，制动力传递单元(3)包括肘节杆驱动器(68)，所述肘节杆驱动器(68)具有
a)第一肘节杆(64)，其具有固定的旋转轴线(62)并由电驱动器(6)驱动，和
b)第二肘节杆(65)，其通过肘节(66)可枢转地联接到第一肘节杆(64)，并形成推杆(61)。
12.根据权利要求11所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，第一肘节杆(64)经由行星齿轮组驱动。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，保持单元(42)通过扭矩传递连接而连接到轴(18)、行星架(56)、转子(54)或第一肘节杆(64)，其中，通过保持致动器(44)，能够在保持元件(46)上施加保持扭矩以固定轴(18)、行星架(56)、转子(54)或第一肘节杆(64)的旋转位置。
14.根据权利要求13所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，所述保持单元(42)是电致动的制动闸(45)。
15.根据权利要求14所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，所述电致动的制动闸(45)在未激励时被致动，但在激励时被释放。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，传感器(51)集成到制动力传递单元(3)的或制动子组件(1a)的壳体(16)中，所述传感器(51)直接或间接地感测
a)轴(18)、行星架(56)、转子(54)、螺旋辊(20)或第一肘节杆(64)的旋转位置或运动，和/或
b)螺旋轴(30)或第二肘节杆(65)的轴向位置或运动。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的制动力传递单元(3)，制动子组件(1a)或制动组件(1)的组，其特征在于，联接部(36)设计和构造成用于将制动力传递单元(3)连接到盘式制动装置(5)或制动子组件(1a)。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的制动力传递单元(3)、制动子组件(1a)或制动组件的组(1)，其特征在于，用于手动致动或释放制动力传递单元(3)或制动组件(1)的操纵区域。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的制动力传递单元(3)、制动子组件(1a)或制动组件的组(1)，其特征在于，
a)制动装置(5)是盘式制动装置(13)，以及
b)力传递单元(4)包括
ba)制动杆(11)，其由制动力传递单元(3)致动，且经由偏心轮致动盘式制动装置(13)的制动衬块(10)，和/或
bb)自执行机构(12)。
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