CN111550510A - 具有主动活塞缩回的电动驻车制动器 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆制动系统的电动驻车制动器，包括：夹钳、活塞、主轴、调节螺母、附接至该活塞的环状构件、以及偏置构件。活塞可以布置在夹钳的腔体中。主轴被配置成经由螺纹接合而驱动调节螺母在缩回位置与伸展位置之间进行轴向移动，其中，调节螺母布置在活塞内。偏置构件可以布置在环状构件与调节螺母之间，使得在调节螺母对应于控制信号从伸展位置移动至缩回位置时，偏置构件背离转子推动活塞。

Description

具有主动活塞缩回的电动驻车制动器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月11日提交的美国临时专利申请第62/803,870号的优先权，此申请的公开以其全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及车辆盘式制动器组件，并且尤其涉及一种改进的具有主动活塞缩回的电动驻车制动器。
背景技术
现有技术中已知车辆盘式制动器。因此，例如，文献DE 10 2005 051 082 A1、以及对应的美国专利第8,322,495 B2号(两者均以其全部内容通过援引并入本文)描述了对应的盘式制动器，该盘式制动器被实现为浮动夹钳盘式制动器。在这种情况下，在制动盘的两侧设置有具有两个相对的摩擦衬块的摩擦衬块装置。一个制动衬块附接至浮动夹钳，而另一制动衬块可以藉由致动活塞相对于浮动夹钳液压地移位。向致动活塞施加液压负载的结果是，可移动的制动衬块朝向制动盘移位。藉由浮动夹钳功能，与浮动夹钳固定在一起的制动衬块从另一侧以本身已知的方式拉靠制动盘，使得制动力在两侧作用在制动转子上。然而，在这种已知很久的浮动夹钳功能中，此现有技术还提供一种机电致动装置。该机电致动装置用于实现驻车制动功能。通过合适的控制，盘式制动器还可以附加地被机电致动。
当使用活塞缩回器时，随着制动衬块厚度由于磨损而减小，运行间隙(存在于支撑外侧制动衬块的承载件处的指状部与活塞的前部之间)可能会不期望地增大，从而由此不期望地增加施加时间并且影响流体消耗。运行间隙通常被定义为在指状部与活塞的前部之间存在的组合的“间隙空间”的总距离。本公开解决了关于增加的制动施加时间和流体消耗的这个问题。
发明内容
本公开的特征是提供一种制动组件即制动装置的活塞的基于主动的缩回，随着制动衬块厚度减小，该电动驻车制动器机构调节制动衬块的缩回位置。活塞缩回的基础取决于制动组件的电动驻车制动器(EPB)的调节螺母的位置。在本公开中，制动衬块的缩回位置是通过调节螺母的位置进行设定的，该缩回位置设定有运行间隙。因此，周期性EPB施加对适应制动衬块磨损是必要的。本公开被配置成通过提供基于弹簧的缩回器机构来实现活塞的基于主动的缩回，该基于弹簧的缩回器机构反作用于EPB的调节螺母和被配置成布置在活塞内的挡圈。
在本公开的第一实施例中，一种用于车辆制动系统的电动驻车制动器包括：夹钳、活塞、主轴、调节螺母、环状构件、以及偏置构件。偏置构件可以以传统弹簧或波形弹簧的形式来设置。活塞可以布置在夹钳的腔体内，并且主轴由控制信号致动的马达驱动。调节螺母可以经由螺纹接合而布置在主轴上，其中，主轴被配置成驱动调节螺母在伸展位置与缩回位置之间进行轴向移动，其中，缩回位置可以根据控制信号进行调节。环状构件可以附接至活塞的内部表面，并且偏置构件可以布置在环状构件与调节螺母的凸缘之间。在经由马达和控制信号致动主轴时，随着调节螺母移动到伸展位置，调节螺母可以与活塞的前端部接合，从而由此朝向转子推动活塞。同样地，在经由马达和控制信号致动主轴时，调节螺母还可以从伸展位置移动至缩回位置，其中，偏置构件经由附接至活塞的环状构件而推动活塞背离转子移动。调节螺母的缩回位置可以由与制动衬块厚度相对应的控制信号来确定。
电动驻车制动器可以进一步包括附接至所述调节螺母的体积减小器，其中，所述调节螺母布置在所述主轴与所述体积减小器之间。前述体积减小器可以为所述偏置构件提供反作用支撑。相应地，所述偏置构件在径向方向上可以布置在所述体积减小器与所述活塞之间。此外，所述偏置构件在轴向方向上可以布置在所述环状构件与所述调节螺母的凸缘之间。替代性地，所述偏置构件在轴向方向上可以布置在所述环状构件与所述体积减小器的凸缘之间。前述环状构件可以经由机械配合接合部被布置在所述活塞的内部表面中限定的凹槽中。制动组件还可以可选地包括垫圈，所述垫圈布置在所述环状构件与所述偏置构件之间，其中，所述垫圈被配置成为所述偏置构件提供增强支撑。前述经由马达致动主轴的控制信号还根据制动衬块厚度确定调节螺母的缩回位置。
在本公开的另一个实施例中，一种用于车辆制动系统的电动驻车制动器包括：夹钳、活塞、主轴、环状构件、以及偏置构件。夹钳可以进一步包括一对制动衬块承载件，所述制动衬块承载件布置在制动转子每一侧，每个制动衬块承载件支撑制动衬块。所述活塞可以布置在所述夹钳的腔体中，其中，所述活塞被配置成当所述活塞处于伸展位置时将所述制动衬块施加至所述制动转子。所述主轴可以布置在所述活塞内，并且所述主轴可以被配置成经由在调节螺母与所述主轴之间的螺纹接合而驱动所述调节螺母在伸展位置与缩回位置之间进行轴向移动。环状构件可以附接至活塞的内部表面，并且偏置构件布置在环状构件与调节螺母的凸缘之间。相应地，当所述调节螺母从所述伸展位置移动到所述缩回位置时，所述偏置构件和所述环状构件将所述活塞联接至所述调节螺母，使得所述偏置构件经由所述环状构件背离所述制动转子推动所述活塞。
相对于第二非限制示例性实施例，活塞的内部表面可以限定凹槽，该凹槽被配置成经由机械配合接合而接纳环状构件。此外，第二实施例可以进一步可选地包括体积减小器，该体积减小器布置在调节螺母轴与活塞之间，使得体积减小器附接至调节螺母轴。
当根据附图阅读时，根据优选实施例的以下详细描述，本公开的其他优点对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1A是根据本公开的第一实施例的本公开的第一实施例的第一视图，其中，活塞处于缩回位置。
图1B是根据本公开的第一实施例的本公开的第一实施例的第二视图，其中，活塞处于伸展位置。
图2是制动组件的第二实施例的视图，其中，偏置构件是波形弹簧，并且活塞和调节螺母处于缩回位置。
图3展示了示例性基于EPB的主动活塞缩回组件的局部截面视图，其中，偏置构件布置在体积减小器的凸缘与环状构件之间。
贯穿附图的若干视图的描述，相似的附图标记指代相似的部分。
具体实施方式
图1A至图1B展示了制动组件10的第一实施例，该制动组件10具有根据本公开的基于主动的活塞缩回机构。如图中所示，制动组件10包括(第一)外侧制动衬块16、制动转子14(或者盘14)、(第二)内侧制动衬块18、以及EPB机构。制动组件10的EPB机构还可以至少包括主轴32、调节螺母60、可选的体积减小器62、以及可轴向移动的活塞22。如所示出的，可选的体积减小器62可以布置在调节螺母60的轴44与活塞的内部表面之间。可选的体积减小器62附接至调节螺母60并且与调节螺母60一起移动。可选的体积减小器62可以用作偏置构件26的反作用支撑(或者偏置构件)。当用于较大的活塞时，体积减小器62还可以附加地用作调节螺母60的防旋转装置。
因此，在藉由马达42和控制信号20来致动主轴32时，随着调节螺母60移动到伸展位置50，调节螺母60可以与活塞22的前端部28接合，从而由此朝向转子14推动活塞22。同样地，在藉由马达42和控制信号20致动主轴32时，调节螺母还可以从伸展位置50(图1B)移动至缩回位置52(图1A)，其中，偏置构件26经由附接至活塞22的环状构件56推动活塞22背离转子14移动。调节螺母60的缩回位置52可以由控制信号20确定，该缩回位置与制动衬块厚度相对应。也就是说，随着制动衬块厚度82减小，调节螺母60的缩回位置52可以逐渐向转子14转移。
鉴于如上面解释的当调节螺母从伸展位置50移动到缩回位置52时活塞22联接至调节螺母60，就可以随着制动衬块厚度82减小而(朝向转子14、与调节螺母60一起)调节活塞22沿轴线A(图1A和图2中示出)的缩回位置52。如本文所解释的，调节螺母60被配置成随着制动衬块厚度82由于磨损而减小藉由调节螺母与主轴32的螺纹接合而沿轴线A(朝向转子14)平移，使得尽管制动衬块16、18的厚度82由于磨损而减小，也保持预先确定的运行间隙(S2+S3)。参照图1A，运行间隙(S2+S3)是在指状部97与活塞22的前端部28之间存在的气隙S2、S3之和。因此，在图1A的非限制性示例中，运行间隙是S2和S3的距离之和，其中，S2和S3构成在指状部97与活塞22的前端部28之间存在的“气隙”。调节螺母60(以及可选的体积减小器62)随活塞22一起改变其沿轴线A的轴向缩回位置。
相应地，调节螺母60(因为制动衬块16、18磨损掉)重新定位活塞22的缩回位置，鉴于尽管制动衬块16、18的厚度82减小，但是运行间隙(图1A至图1B和图2中的S2+S3)得以保持，使得施加EPB机构(将制动衬块16、18施加到制动转子14)的时间不会随着制动衬块16、18磨损掉而增加。此外，在液压施加情况下，尽管制动衬块16、18的厚度82减小，但是不会影响流体消耗。因此，本公开的多个不同的实施例被对应地配置成通过设置偏置构件26来实现活塞22基于主动的缩回，该偏置构件抵靠EPB的调节螺母60的凸缘68(或者体积减小器62)和附接至活塞22的挡圈环状构件56起反作用。
如图1A至图1B和图2中所示出的，环状构件56附接至活塞22，而偏置构件26、例如，压缩弹簧26(图1A至图1B)或类似的构件、例如，波形弹簧26’(图2)可以由环状构件56以及调节螺母60的凸缘68或体积减小器62的凸缘69中的、位于偏置构件26的沿轴线A与环状构件56相反的一侧的一者支撑。因此，偏置构件26的第一端部86可以邻近环状构件56，并且偏置构件26的第二端部88可以邻近调节螺母60的凸缘68。然而，参照径向方向，偏置构件26可以布置在可选的体积减小器62与活塞22之间，其中，体积减小器62为偏置构件26提供反作用支撑。
参照图3中示出的局部视图，示出了本公开的替代性实施例，其中，偏置构件26可以布置在环状构件56与可选的体积减小器62的凸缘69之间。在此替代性实施例中，偏置构件26的第一端部86可以邻近环状构件56，并且偏置构件26的第二端部88可以邻近体积减小器62’的凸缘69。
现在参见图2，可以实施波形弹簧26’(替代于图1A至图1B中的弹簧26)并且将其布置在环状构件56与调节螺母60的凸缘68之间。在操作中，在释放了EPB机构之后，图1的偏置构件26或者图2的波形弹簧26’被配置成提供EPB的活塞22的主动缩回，如本文进一步解释的。此外，相对于本公开的多个不同的实施例，可选的垫圈58(图1A至图1B中示出)或类似的构件可以被配置成设置在环状构件56与偏置构件26(图1A至图1B)或波形弹簧26’(图2)之间。可选的垫圈58在需要时为偏置构件26或弹簧26’提供了进一步的结构性支撑。鉴于许多挡圈56具有变化的径向截面并且没有覆盖整个360度支撑，可选的垫圈58解决了在挡圈单独与弹簧一起使用的情况下可能存在的任何结构稳定性问题。应进一步理解的是，可选的垫圈58可以与挡圈56成一体或者可选的垫圈58可以与挡圈56分开。
调节螺母60可以包括调节螺母轴44以及从调节螺母轴44延伸的凸缘68。调节螺母60可以在活塞22内螺纹连接到主轴32上。调节螺母60可以被配置成随着制动衬块厚度82由于磨损和撕裂而减小而调节活塞22的缩回位置(图1A中的52)。环状构件56可以附接至活塞22的内部表面64，并且偏置构件26可以布置在环状构件56与调节螺母60的凸缘68之间。类似于较早实施例，波形弹簧26’可以替代性地顶靠体积减小器62的凸缘69(图3中示出的体积减小器的凸缘69)。
返回参见图1A至图1B，以局部截面视图表示了根据本公开的第一实施例的盘式制动器装置10。这个盘式制动器装置10包括制动夹钳12和以在旋转意义上固定的方式联接至车辆车轮的制动转子14。制动衬块16、18附接至制动夹钳12。制动承载件21支撑制动衬块18，该制动衬块在活塞22朝向转子14推进时施加至转子14、并且将力施加至制动衬块承载件21。
如图1A的释放位置中示出的，活塞22和调节螺母60已经背离转子14移动。应理解的是，两个制动衬块16和18可以以小的空气间隙S2和S3布置在制动转子14的两侧上，这些空气间隙由于在调节螺母60和活塞22已经移动到缩回位置之后致动衬块缩回器/夹子(未示出)而产生。同样，在每个制动衬块16、18与制动转子14之间没有出现显著的残余阻力力矩。
现在参见靠近制动转子14的夹钳腔体24，存在限定在夹钳12中的全周接纳凹槽67，在该全周接纳凹槽中容纳有环形密封元件70。在一个非限制性示例中，密封元件70可以具有十字形状或X形状的截面轮廓，并且具有在活塞22沿纵向轴线A移位时关于该活塞保持摩擦小的性质。另外，在图1A至图1B和图2中可见，活塞22可以提供有全周折箱30，该全周折箱防止污物能够进入在活塞22与限定制动夹钳12的接纳腔体24的全周壁之间的区域。
如在图1A至图1B和图2中可见，活塞22可以具有中空构型。中空活塞22中容纳有机电致动装置的主轴32。机电致动装置包括具有电动马达42和传动装置的驱动组件36，其中，电动马达42和传动装置布置在活塞22的外部。这个驱动组件36的输出轴38驱动主轴32旋转，其中，主轴32经由轴向支承件40支撑。主轴32被配置成经由主轴32与调节螺母60的螺纹接合来驱动调节螺母60沿轴线A平移。在图1A至图1B和图2中在主轴32靠近制动转子14的部分中，主轴32具有大致圆锥形部分46。同样地，调节螺母60具有大致圆锥形部分46，该部分被配置成顶靠活塞22的内部表面48、并且沿轴线A朝向转子14驱动活塞22。在图1A中所示出的释放位置中，根据特定的偏置构件26的弹簧负载，在调节螺母60与活塞表面48之间可以存在或不存在间隙S1。
如图1A至1B和图2中所示出的，环状构件56附接至活塞22的内部表面64。环形元件56可以(但不是必须)由弹性材料制成。如图1A至图1B和图2的多个不同的实施例中所示出的，环形元件56可以经由机械接合而容纳在活塞22的内部凹槽66中。环状构件56可以(但不是必须)具有比活塞22的内直径72稍大的外直径74。环状构件56可以以机械配合支承在活塞22的周向内表面64或内部凹槽66上。活塞22中限定的凹槽66被配置成将使挡圈56或环状构件56承受剪切。
因此，在图1A和图2中所示出的位置中，由于环状构件56与先前提及的活塞22机械接合，在偏置构件26在环状构件与活塞22的连接部处背离转子14推动活塞22时，该环状构件防止活塞22沿轴向方向A朝向制动转子14移动。相应地，一旦活塞22经由调节螺母60背离转子14平移而缩回，鉴于活塞22不再将制动衬块18施加至转子14，没有导致制动衬块16、18过度磨损或燃料消耗增大的显著的残余阻力力矩。
因此，如所指示的，活塞22的缩回功能藉由环状构件56、偏置构件26(图1A至图1B)(或者图2的波形弹簧26’)与调节螺母60之间的布置得以实现，其中，调节螺母60被配置成由于控制信号20而经由调节螺母与主轴的螺纹接合而背离转子14缩回，并且调节螺母60的缩回致使活塞22缩回。然而，随着制动衬块16、18的厚度82由于磨损而随时间减小，调节螺母的缩回位置52朝向转子14调节。由于对调节螺母60和活塞22的缩回位置52的调节，根据图1A和图2的初始状态中的运行间隙(S2+S3+S4+S5)由于对调节螺母60进行软件控制的调节而大致保持恒定(在释放位置)。
相对于本公开中设置了偏置构件26的第一实施例，图1B示出了从根据图1A的释放位置开始影响纯机电致动的状态。在这种情况下，对机电致动装置34的控制致使主轴32旋转，从而由此使调节螺母60(以及可选的体积减小器62)沿轴线A(经由调节螺母60与主轴的螺纹接合)朝向转子14移位。随着调节螺母60朝向转子14平移，调节螺母60顶靠活塞22(以及承载件和制动衬块18)，并使该活塞根据箭头P4朝向转子14移动，以实现驻车制动动作。当致动EPB时，环状构件56在活塞22朝向盘14前进时不承受弹性变形。
当以纯机电的方式释放制动装置10时，调节螺母60(响应于电动信号)经由调节螺母60与主轴32的螺纹接合而沿轴线A背离转子14移动。结果是，鉴于活塞22经由环状构件56和偏置构件26联接至调节螺母60，活塞22背离转子14主动地缩回---直到最终，活塞22恢复到根据图1A已经达到的活塞的初始状态。
与图1A至图1B的偏置构件26的缩回相类似，图2的波形弹簧26’可以背离转子14推动活塞22。如所指示的，在此第二实施例中，制动组件10’包括波形弹簧26’或相似构件(替代于图1A至图1B中公开的偏置构件26)，其中，波形弹簧26’被配置成布置在环状构件56、调节螺母60、与活塞22之间。在操作中，在释放了EPB机构之后，波形弹簧26’被配置成类似地提供制动装置的活塞22的主动缩回，使得波形弹簧26’在调节螺母60沿轴线A背离转子14平移时推动活塞22缩回。图2中第二实施例的波形弹簧26’与图1A至图1B中第一实施例的弹簧26的不同之处在于，波形弹簧26’是较小移位的弹簧。第一实施例中图1A至图1B的较长移位的偏置构件26对获得所期望的EPB应用是特别有用的。
相应地，本公开提供了用于车辆制动系统的制动装置10，该电动驻车制动器包括夹钳12；活塞22，该活塞布置在夹钳12的腔体24内；主轴32、调节螺母60、环状构件56、以及偏置构件26、26’。主轴32的旋转可以被配置成驱动调节螺母60的轴向移动，并且相应地经由调节螺母60在伸展位置50与缩回位置52、52’之间的轴向平移/移位而驱动活塞22在伸展位置50(图1B中所示出的)与缩回位置52、52’(图1A和图2中分别所示出的)之间进行轴向移动。
根据专利法规的规定，已经在本公开的优选实施例中描述和展示了其原理和操作方式。然而，必须理解，可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，以与具体解释和展示的方式不同的其他方式实践本公开。

Claims (13)

1.一种用于车辆制动系统的电动驻车制动器，包括：
夹钳；
活塞，所述活塞布置在所述夹钳的腔体内；
主轴，所述主轴由马达驱动；
调节螺母，所述调节螺母经由螺纹接合布置在所述主轴上，并且所述主轴被配置成驱动调节螺母在伸展位置与缩回位置之间进行轴向移动；
环状构件，所述环状构件附接至所述活塞的内部表面；
偏置构件，所述偏置构件布置在所述环状构件与所述调节螺母之间；
其中，在所述伸展位置中，调节螺母与所述活塞的前端部接合以朝向所述转子推动所述活塞，并且当所述调节螺母从所述伸展位置移动到所述缩回位置时，所述偏置构件推动所述活塞背离所述转子移动，并且所述调节螺母的缩回位置由控制信号和制动衬块厚度来确定。
2.如权利要求1所限定的电动驻车制动器，进一步包括附接至所述调节螺母的体积减小器，其中，所述调节螺母布置在所述主轴与所述体积减小器之间。
3.如权利要求2所限定的电动驻车制动器，其中，所述体积减小器被配置成为所述偏置构件提供反作用支撑。
4.如权利要求3所限定的电动驻车制动器，其中，所述环状构件经由机械配合接合而布置在所述活塞的内部表面中限定的凹槽中。
5.如权利要求1所限定的电动驻车制动器，其中，控制信号被配置成根据所述制动衬块的厚度确定所述调节螺母的缩回位置。
6.如权利要求1所限定的电动驻车制动器，进一步包括垫圈，所述垫圈布置在所述环状构件与所述偏置构件之间，其中，所述垫圈被配置成为所述偏置构件提供增强支撑。
7.如权利要求2所限定的电动驻车制动器，其中，所述偏置构件被布置在所述体积减小器与所述活塞之间。
8.如权利要求7所限定的电动驻车制动器，其中，所述偏置构件被布置在所述环状构件与所述调节螺母的凸缘之间。
9.如权利要求7所限定的电动驻车制动器，其中，所述偏置构件被布置在所述环状构件与所述体积减小器的凸缘之间。
10.如权利要求8所限定的电动驻车制动器，其中，所述偏置构件是波形弹簧。
11.一种用于车辆制动系统的电动驻车制动器，包括：
夹钳，所述夹钳具有一对制动衬块承载件，所述制动衬块承载件布置在制动转子每一侧，每个制动衬块承载件支撑制动衬块；
活塞，所述活塞布置在所述夹钳的腔体中，所述活塞被配置成当所述活塞延伸时将所述制动衬块施加至所述制动转子；
主轴，所述主轴布置在所述活塞内、并且经由调节螺母与所述主轴之间的螺纹接合来驱动所述调节螺母在伸展位置与缩回位置之间进行轴向移动；
环状构件，所述环状构件附接至所述活塞的内部表面；
偏置构件，所述偏置构件布置在所述环状构件与所述调节螺母的凸缘之间；
其中，当所述调节螺母从所述伸展位置移动到所述缩回位置时，所述偏置构件和所述环状构件将所述活塞联接至所述调节螺母，使得所述偏置构件背离所述制动转子推动所述活塞。
12.如权利要求11所限定的电动驻车制动器，其中，所述活塞的内部表面限定凹槽，所述凹槽被配置成经由机械配合接合而接纳所述环状构件。
13.如权利要求11所限定的电动驻车制动器，进一步包括体积减小器，所述体积减小器布置在所述调节螺母轴与所述活塞之间，并且所述体积减小器附接至所述调节螺母轴。
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