CN112714728A - 用于确定机电式的制动器的设计参数的方法以及机电式的制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定机电式的制动器(1)的设计参数的方法，其中，制动器(1)具有电动马达(2)，电动马达经由传动机构(3)与制动衬片(4)连接，制动衬片(4)能够挤压到能相对于制动衬片(4)运动的摩擦衬片(5)上，其中，电动马达(2)经由传动机构(3)与制动衬片(4)连接，传动机构具有关于操作行程非恒定的传动比。为了实现可靠且同时廉价的制动器(1)，根据本发明设置的是：选择电动马达(2)、制动衬片(4)和摩擦衬片(5)，然后根据在操作行程上起作用的反力矩选择传动比，使得电动马达(2)基本上在整个操作行程上连续地在最优的运行点中运行，尤其是在最大功率的运行点中运行，反力矩由于选择的电动马达(2)、选择的制动衬片(4)和选择的摩擦衬片(5)以及这些元件的机械连接而作用到传动机构(3)上。

Description

用于确定机电式的制动器的设计参数的方法以及机电式的制 动器
技术领域
本发明涉及一种用于确定机电式的制动器的设计参数的方法，其中，制动器具有电动马达，电动马达经由传动机构与制动衬片连接，制动衬片能够挤压到能相对于制动衬片运动的摩擦衬片上，其中，电动马达经由传动机构与制动衬片连接，该传动机构具有关于操作行程非恒定的传动比。
本发明还涉及一种机电式的制动器，其具有电动马达以及制动衬片和能相对于制动衬片运动地布置的摩擦衬片，其中，制动衬片能借助电动马达挤压到摩擦衬片上，以便通过制动衬片与摩擦衬片之间的摩擦将机械能转化为热能。
背景技术
从现有技术公知有开头所述类型的制动器，该制动器通常被用于机动车。在此类制动器中的目的始终是确保经由电动马达来安全且可靠地操作制动器，并且同时实现廉价的结构。为此，在文献AT 513 989A1中已建议了使用关于操作行程具有非恒定的传动比的传动机构，其中，传动比在行程开始时高，从而使得可以顺畅地克服制动衬片与摩擦衬片之间的气隙，然后传动比降低，以达到所需的大的压紧力。在此类的制动器中已被证实不利的是，在相应的制动器的实际运行中，电动马达有时不在最大功率的期望范围内运行，而是经常被抱死。
发明内容
这就是本发明的出发点。本发明的任务是提供一种开头所述类型的方法，以此方法能确定例如应能用于机动车等的机电式的制动器的设计参数，使得在结构空间最小的同时确保更可靠的操作。
此外，应说明一种开头所述类型的机电式的制动器，其在结构空间最小的同时确保更可靠的操作。
第一个任务通过开头所述类型的方法来解决，其中，选择电动马达、制动衬片和摩擦衬片，然后根据在操作行程上起作用的反力矩来选择传动比，使得电动马达基本上在整个操作行程上连续地在最优的运行点中运行，尤其是在具有最大功率的运行点中运行，该反力矩由于所选择的电动马达、所选择的制动衬片和所选择的摩擦衬片以及这些元件的机械连接而作用到传动机构上。
在本发明的范围中认识到，在选择关于操作行程是变化的传动比时，必须考虑制动衬片、摩擦衬片和制动衬片与摩擦片之间的机械连接，这是因为这些元件将影响在操作行程上作用到电动马达上且与操作行程相关的反力矩。因此，在制动衬片经过在制动器的断开状态中将制动衬片与摩擦衬片分离的气隙期间起作用的反力矩较小，而从制动衬片与摩擦衬片接触时起将有更大的反力矩起作用，该更大的反力矩又与制动衬片和摩擦衬片的弹性或刚性有关。
传动比在此被理解为，制动衬片相对于摩擦衬片的运动与电动马达的运动的比，或在马达是旋转的情况下与电动马达的转速的比。因此，将传动比定义为传动机构的输出部的运动与传动机构的输入部的运动的距离传动比或者说运动传动比，在输入部上电动马达与传动机构连接。因此，在电动马达的转速保持不变或者说速度保持不变的情况下，在传动比高时，制动衬片比在传动比低时实现更快的运动。
通常，通过计算来确定反力矩关于操作行程的变化曲线，然后将传动机构的传动比关于操作行程地与反力矩进行匹配，使得电动马达在整个操作行程上在最优的运行点中运行，尤其是在具有最大功率的运行点中运行。最优的运行点在此被理解为如下的运行点，其一方面确保了对制动器的可靠的操作，并且另一方面确保了最小的操作时间。此运行点可以取决于马达特性曲线地关于操作行程进行变化，以便例如尽快将电动马达置入到最大功率的范围内。
有利的是，在操作时在操作行程期间作用到电动马达上的反力矩通过计算尤其是根据公差、在制动器断开的状态下时在制动衬片与摩擦衬片之间的气隙、传动机构内的摩擦损失和/或可能的热膨胀来获知，并且在确定变化的传动比时加以考虑。尤其是对于其中克服气隙的操作行程的区域，当不考虑传动机构内的摩擦时，可以通过计算得到很有利的传动比。但是，尤其是当传动机构具有曲线盘、滚珠坡道(Kugelrampe)或类似机构以用于在结构上实现与操作行程相关的传动比时，则实际上由于所存在的摩擦而可能出现自锁。因此有利的是，在设计传动机构或者说传动比时，要考虑所出现的直至最大可能的摩擦值的摩擦，以便确保可靠地操作制动器。
优选地，以如下方式设计制动器，即，使得即使在最不利的情况下，即例如当以最不利的方式充分利用机械的、磁性的和电的元件的公差从而使反力矩最大时，也仍然能够进行可靠的操作。为此，能够以计算来模拟出被充分利用的公差的各种各样的组合，并且由此推断出尽可能不利的组合。然后，针对在该最不利的组合的情况下在整个操作行程上出现的反力矩来设计制动器或传动机构的传动比。
因此，通常以如下方式来设计制动器，即，使得即使当制动器的全部元件的全部参数以最不利的方式充分利用了可能的公差而使得反力矩最大时，也确保可靠的操作，即确保马达力矩超过作用到电动马达上的反力矩。通常，在此还要考虑最大的不利的热膨胀。由此可以避免在现有技术的相应的制动器中经常发生电动马达抱死的情况，这是因为例如在传动机构的传动比高的情况下，该高的传动比对于快速克服气隙在理论上是有利的，由于膨胀和/或被充分利用的公差使得已经克服了气隙，并且因此使得通过传动机构传递到电动马达上的反力矩大于在电动马达中可供使用的马达力矩。
通常，利用数值模拟来确定反力矩，以便能够实现对制动器的特别精确的设计，从而使得电动马达基本上在整个运行行程上、即在制动器的断开的定位与制动器的接合的定位之间可以在最优的运行点中运行，尤其是可以在使电动马达的功率最大的运行点中运行。在此，制动器的接合过程也可以完全被模拟，以便获知通过可能的动态效应所限定的反力矩，并且使传动比与最不利的可能的情况匹配，使得在电动马达内可供使用的力矩总是超过反力矩。
已表明合适的是，在确定与操作行程相关的非恒定的传动比时考虑马达力矩的降低，该降低由于所计划的运行寿命结束时的退磁、升高的温度、制造公差和/或降低到直至仍必须确保制动器的功能的下限的供电电压所导致。
因此以如下方式设计制动器，即，使得在电动马达中可供使用的马达力矩的情况下即使在考虑到最不利的情形(如退磁、升高的温度、制造公差和/或供电电压的降低)时也总是大于使得制动衬片运动或者使得制动衬片挤压到摩擦衬片上所需的反力矩，以便实现即使在最不利的运行条件下以及在出现机械、电的和磁性的老化效应之后也仍可靠的操作。
通过选择关于传动机构的与操作行程有关的传动比的相应的参数，可以实现电动马达在操作时在操作行程上都能在最优的运行点中运行，尤其是在具有最大功率的运行点中运行。
有利的是，电动马达几乎在整个操作行程期间在最大功率的范围内运行，从而使得利用其额定功率低于现有技术的相应的制动器的电动马达的额定功率的电动马达就能够实现对制动器的可靠且同时快速的操作，这是因为这些现有技术的相应的制动器的电动马达由于传动机构的不利的传动比通常至少在运行行程的部分区域内仅能被低程度地充分利用。因此，根据现有技术，只有通过使得电动马达明显超规格才能够可靠地操作制动器。因此，利用根据本发明的方法来设计的制动器具有与现有技术的相应超规格的制动器相同的可靠性和操作时间，但是由于更好地充分利用了电动马达，使得可以将电动马达设计得明显更小、更廉价并且使用功率更弱的电动马达。
在用于制造机电式的制动器的方法中，为了实现小的结构空间并且同时实现可靠的操作，有利的是，根据设计参数来制造机电式的制动器，这些设计参数在根据本发明的方法中来确定。此类制动器可以尤其有利地用于机动车中。
根据本发明，另一任务通过开头所述类型的机电式的制动器解决，其中，电动马达经由传动机构与制动衬片连接，该传动机构具有关于操作行程是非恒定的传动比。由此，可以在整个操作行程上确保对电动马达的最优的充分利用，从而使得基于较小的电动马达来实现比在现有技术的制动器中的更紧凑和更廉价的设计。
通常，以根据本发明的方法来制造根据本发明的制动器。
根据本发明的制动器可以用于如乘用车辆或载重车辆的机动车。替选地，根据本发明的制动器当然也可以用于其中一个元件相对于另一个元件被制动的其他应用领域，尤其是用于电梯、机器人等。
有利的是，取决于操作行程来选择传动机构的传动比，使得电动马达在操作时在整个操作行程上都能在最优的运行点中运行，尤其是能在具有最大功率的运行点中运行。通常，传动比以如下方式来设计，即，使得在施加电压时电动马达尽可能快地从制动器的断开定位移动到最大功率的运行点中，然后电动马达在整个操作行程上保持在此工作点中。有利的是，以如下方式选择在操作行程上与操作行程相关的传动比，即，使得即使当以最不利的方式充分利用制动器的元件的公差、尤其是制造公差，和/或存在诸如极端温度的最不利的环境条件使得反力矩在操作行程上最大时，也确保电动马达的可靠操作。为了实现特别廉价的构造，通常设置的是，电动马达的供电电压在操作行程期间大致恒定。优选地，将无刷直流电动马达用作电动马达。
为了以简单并且稳健的方式实施关于操作行程是可变的传动比，有利的是，传动机构具有至少一个滚珠坡道，优选地具有围绕旋转轴线规则地布置的多个滚珠坡道，利用这些滚珠坡道在结构上实现了关于操作行程非恒定的传动比。相应的滚珠坡道例如可以沿着围绕电动马达的旋转轴线的周向方向布置，并且沿轴向方向具有不同的深度，从而使得在盘旋转时，布置在滚珠坡道内的滚珠取决于滚珠坡道的坡度地在各自的定位上导致不同的传动比。
在此方面特别优选的是，传动机构具有两个能围绕旋转轴线转动的盘，这些盘经由至少一个布置在滚珠坡道内的滚珠连接，其中，传动机构的关于操作行程非恒定的传动比至少部分地利用滚珠坡道来形成。这些盘可以经由弹簧或类似物来预加载，从而使得这些盘相互挤压，并且使得这些盘之间的轴向间距取决于滚珠在滚珠坡道内的定位。然后可以经由电动马达围绕旋转轴线来能转动地驱动这些盘，从而通过滚珠坡道的设计来限定这两个盘之间的轴向间距。如果将制动衬片与第二盘连接，则因此两个盘和支承在滚珠坡道内的滚珠形成传动机构，其中，通过滚珠坡道的不同的坡度以简单并且同时稳健的方式能实现关于操作行程是可变的传动比。
替选地或补充地可以设置的是，传动机构具有能围绕旋转轴线转动地布置的至少一个非圆形的凸轮，电动马达经由该非圆形的凸轮与制动衬片连接，其中，传动机构的关于操作行程非恒定的传动比至少部分地利用该非圆形的凸轮来形成。
已表明合适的是，传动机构具有安置在轴体上的控制盘，该控制盘的中心点位于轴体轴线的之外，或者传动机构具有杆，以便在结构上实现关于操作行程非恒定的传动比。这尤其是对于在载重车辆中使用根据本发明的制动器可以是有利的。
控制盘或杆可以由电动马达直接或间接地驱动，尤其是经由凸轮盘、连杆等驱动。
应理解，必要时包含在传动机构内的滚珠坡道或必要时包含在传动机构内的凸轮也可以由电动马达直接或间接驱动。另外，也可以组合不同的传动机构类型以实现与操作行程相关的希望的传动比。
此外，作为传动机构的在结构上的实施方式的替选或补充，可以设置的是，传动机构具有曲线传动装置、曲线盘、连杆和/或耦联传动机构，以便在结构上实现关于操作行程非恒定的传动比。
有利的是，设有磨损再调器，利用磨损再调器能使制动衬片相对于摩擦衬片的定位自动化地与制动衬片的和摩擦衬片的磨损匹配。
为了实现尽可能廉价的机电式的制动器，有利的是，使用机械式磨损再调器。为此，例如可以在螺母内布置具有特别大的螺距的螺钉，其中，螺钉在螺母内具有期望与制动器的气隙一样大的间隙。只要制动器在气隙内被操作，则因此在螺钉于螺母内运动时螺母就不发生运动。然而当由于磨损而存在较大的气隙时，则基于较大的螺距使得螺钉被螺母转动，这是因为该螺钉由于间隙被消耗光而在螺母内贴靠。在此，螺钉以与所存在的气隙一样多地进行再调节。但是在出现较高的压紧力时，螺钉不应进一步随同旋转，因此可以通过如下方式设有针对螺钉转动的简单的阻挡装置，即，在衬片压紧力小时将弹簧压缩，以便导致螺钉与静止不动的部分之间的摩擦锁合，这防止了进一步的螺钉转动。此类机械式的磨损再调器在乘用车辆手制动器中是已知的，但是目前为止尚未使用在机电式的制动器内。
通常以如下方式选择制动器的传动比，即，使得在此也考虑制动器的弹性的变化，该弹性降低或弹性改变例如可能由于摩擦衬片的损耗而出现。
已表明合适的是，传动机构以如下方式构成，即，使得传动比关于操作行程既有正值又有负值。通过相应的构造可以形成例如在无电流的状态下保持接合的制动器。因此，从传动比开始变换符号时的点起，通过制动衬片和摩擦衬片的弹性在制动器接合状态中所起作用的反力矩不在传动机构的马达侧引起力矩，该力矩即使在无电流状态中也可能促使电动马达断开制动器。因此，制动器可以在无电流的状态中具有稳定的接合状态。传动比的相应的符号变换可以在结构上例如通过滚珠坡道来实施，滚珠坡道直至操作行程的预先限定的点均具有减少的深度，然后滚珠坡道的深度又增大，从而使得滚珠坡道的坡度也变换符号。
此外可以设置的是，传动机构以如下方式构成，即，使得传动比至少在操作行程的部分区域上为零，从而使得在此部分区域中电动马达的运动不引起制动衬片相对于摩擦衬片的运动。由此也可以实现的是，使得制动器在无电流状态中不自动断开。由此，可以以简单的方式将相应的制动器用作机动车中的驻车制动器，从而使得在电池耗尽时排除了松开制动器的情况。相应的传动比可以例如在结构上通过至少在部分区域上不具有坡度的滚珠坡道来实施。
为了能够以另一种途径与电动马达并列地操作制动器，例如，在电动马达发生故障的情况下有利的是，设有牵拉绳索联接部，从而使得能通过牵拉安置在牵拉绳索联接部上的绳索来将制动衬片挤压到摩擦衬片上。于是，在机动车中例如能经由电动马达和手制动杆操作相应的制动器，从而使得制动器作为行车制动器利用电动马达来操作，以便形成线控制动系统，而制动器可以同时手动操作地被用作停驻制动器。
制动器也可以以如下方式构成，即，使其在经由牵拉绳索联接部进行操作时能被带入自保持状态中，而在经由电动马达进行操作时能将制动器带入到制动器在供电故障时松开的状态下。
在此，结构上特别简单的解决方案在于，牵拉绳索联接部探伸穿过传动机构的壳体并且借助密封件能运动地与壳体连接，从而使得绳索与牵拉绳索联接部的连接可以在壳体外部进行，并且使得绳索的运动通过牵拉绳索联接部被传递到传动机构内。在传动机构内通常有油，因此传动机构的内部通常相对于环境被密封。由于优选能转动地与传动机构的壳体连接的牵拉绳索联接部的相应的构造而不需要的是，将绳索本身引导到被密封的传动机构内，从而使得实现了特别简单的结构。
优选地设置的是，设置至少一个另外的马达，利用它能与电动马达无关地来操作制动器。另外的马达也可以被构造成电动马达。由此可以确保即使在一个电动马达发生故障时制动器也可以正常工作。此外，于是可以使用第一电动马达来操作作为行车制动器的制动器，而使用第二电动马达来操作作为停驻制动器的制动器，从而使得这两个功能能相互无关地实现。
有利的是，设有在制动器松开时具有支持作用的弹簧，从而降低了由电动马达所施加的力矩，其中，该弹簧尤其以如下方式起作用，即，使得制动器在电动马达的无电流状态下至少部分地断开。由此，可以实现对制动器的更可靠的松开和/或电动马达的降低的载荷，以便例如实现在无电流状态中自动松开的制动器。
替选地或附加地可以设置的是，设有在操作制动器时具有支持作用的弹簧，从而降低了由电动马达所施加的力矩，其中，该弹簧尤其以如下方式起作用，即，使得制动器在电动马达的无电流状态中至少部分地接合。由此，例如可以实现对制动器的更可靠的操作和/或对电动马达的降低的载荷，以便例如实现在无电流状态中抱死的制动器。
在具有机电式的制动器的车辆中，有利的是，机电式的制动器根据本发明构造。
在此可以设置的是，机电式的制动器构造为行车制动器，以便将行驶中的车辆制动到静止状态。
此外可以设置的是，将机电式的制动器构造为驻车制动器，以便防止停放的车辆溜车。
作为经由电动马达的可能的操作的补充，还可以设置的是，也能经由手制动杆来操作制动器。
在此优选地设置的是，手制动杆经由绳索和与制动器连接的牵拉绳索联接部与制动器连接，使得通过对手制动杆的操作能将制动衬片挤压到摩擦衬片上。
已表明合适的是，牵拉绳索联接部具有杆，该杆在输出侧以如下方式与传动机构连接，即，使得传动机构的输出部能通过绳索内的拉力以与输出部通过电动马达来操作的相同的方式尤其是围绕旋转轴线旋转地被操作，以便将制动衬片挤压到摩擦衬片上。因此，制动器能通过绳索与电动马达并行地被操作，以便例如在供电电压发生故障的情况下能够操作制动器。
尤其是在制动器用作驻车制动器时，有利的是，以如下方式构成制动器，使得在供电发生故障的情况下维持制动器的姿态。
此外可以设置的是，以如下方式构成制动器，使得在发生供电故障的情况下尤其是经由弹簧来操作制动器。
当将制动器被设置为行车制动器时，则通常设有两个制动回路，其中，通常希望的是，即使一个制动回路发生故障的情况下，也保持车辆能被灵活驾驶。因此希望的是，在供电发生故障的情况下松开制动器。为此，已表明有利的是，以如下方式构成制动器，即，使得在发生供电故障时尤其是经由弹簧松开制动器。
根据本发明设计的制动器原则上能够以每一种任意的方式构成，尤其是被构造为鼓式制动器或盘式制动器。此外，根据本发明的制动器也可以被构造为浮动式卡钳制动器。
附图说明
本发明的其他特征、优点和作用根据下面所示的实施例得出。在所参考的附图中，其中：
图1在示意图中示出根据本发明的机电式的制动器；
图2示出用于制造根据本发明的制动器的方法的示意图；
图3示出制动器的不同的弹性变化曲线；
图4示出根据本发明的制动器的实施方案的细节；
图5在示意图中示出根据本发明的制动器的另一实施方案的细节；
图6示出根据本发明的制动器的另外的细节；
图7在示意图中示出根据本发明的制动器的另一实施方案的细节；
图8在示意图中示出根据本发明的另一实施例。
具体实施方式
图1在示意图中示出了根据本发明的制动器1。如可见，在电动马达2与沿接合方向6能被挤压到摩擦衬片5上的制动衬片4之间设有传动机构3，摩擦衬片5例如可以通过机动车、尤其是乘用车辆的制动盘形成，制动盘布置为与机动车的车轮共同旋转。
制动衬片4可以由制动蹄形成，制动蹄以不与机动车的车轮共同旋转的方式与机动车连接。为了实现小的结构尺寸、低重量和低成本，根据本发明设置的是，传动机构3关于操作行程具有可变的传动比，制动衬片4可以在制动器1的断开位置与制动器1的接合位置之间执行该操作行程。通常，在行程开始时的传动比大于在操作行程结束时的传动比，这是因为在操作行程的开始时必须克服制动衬片4与摩擦衬片5之间的气隙7，而在操作行程的结束时制动衬片4靠放在摩擦衬片5上，从而使得高的反力矩作用到电动马达2上。
图2示出了根据本发明的用于制造制动器1的方法。在此，在第一步骤8中，选择电动马达2、制动衬片4、摩擦衬片5和这些元件的机械连接方式，然后在第二步骤9中通过制动衬片4、摩擦衬片5、机械连接方式、电动马达2以及可能的另外的组成部分获知反力矩。然后，在第三步骤10中，取决于操作行程地选择传动机构3的传动比，即，使得在电动马达2被操作以用于操作制动器1时，电动马达2在操作行程上总是在最优的运行点中运行。
这在很大程度上是其中电动马达2具有最大功率的运行点，从而使得制动衬片4沿接合方向6很顺畅地运动经过气隙7，其中，传动比通常很高，然后制动衬片4贴靠在摩擦衬片5上，然后制动衬片4进一步挤压到摩擦衬片5上，其中，传动比通常很小。
在此通常考虑公差，制动器1的各个组成部分可能位于该公差之内，从而使得即使当制动器1的各个组成部分的公差以最不利的方式相加时，也可以可靠地操作。尤其地，在此通过计算来获知制造公差、传动机构3内的摩擦损失和可能的热膨胀并加以考虑。此外，以如下方式选择传动比，即，使得当电动马达2由于在制动器1的所计划的运行寿命结束时发生退磁、基于在运行中升高的温度、基于制造公差并且/或者基于供电电压的降低而仅适合于施加降低的马达力矩时，也能在最优的运行点中进行可靠的操作。
另外，在将传动比设计成关于操作行程是非恒定的情况下，考虑到摩擦衬片5和制动衬片4的弹性可能随着摩擦衬片5和制动衬片4的磨损而改变，从而使得即使在刚性相应提高的情况下也仍确保可靠的操作。
图3以实线11示出了具有新的摩擦衬片5的制动器1的关于操作行程的反力矩，而为了进行比较，以点划线12示出了具有损耗的摩擦衬片5和制动衬片4的制动器1的反力矩。如可见，其中摩擦衬片5和制动衬片4发生损耗的制动器1在制动衬片4经过气隙7的特定的行程之后具有更猛然升高的反力矩，该反力矩在对传动机构3的传动比进行设计时被考虑到，使得马达力矩总是大于经由传动机构3作用到电动马达2上的反力矩。由此，即使在老化的情况下也可以可靠地操作制动器1，并且使得电动马达2可以在最优的运行点中运行。
图4示出了根据本发明的制动器1的传动机构3的一部分，传动机构具有滚珠坡道14以用于在结构上实施关于操作行程是非恒定的传动比。在此，在传动机构3内设有两个盘13，其中至少一个盘构造有此类滚珠坡道14。通过盘13的旋转引起滚珠在滚珠坡道14内滚动，从而使得两个盘13之间的最小轴向间距由滚珠坡道14来限定。由此，经由与驱动侧的盘13连接的电动马达2的旋转，使得与从动侧的盘13连接的制动衬片4可以沿轴线方向运动。因此由滚珠坡道14所形成的传动机构3的传动比在此取决于滚珠坡道14在各自的角度定位处的坡度，并且可以以简单的方式关于操作行程进行任意地设计。盘13可以经由电动马达2直接来驱动或经由与电动马达2连接的又可以具有线性的或非线性的传动比的另外的传动机构来驱动。此外，当然也可以设有弹簧，以便支持制动器1的操作和/或制动器1的松开。
图5示出了根据本发明的制动器1的传动机构3的另一实施例的细节，其中，制动衬片4经由凸轮16或者说曲线盘挤压到摩擦衬片5上。凸轮16或者说曲线盘在此在外轮廓上具有距凸轮轴线18可变的间距，凸轮或者说曲线盘通过电动马达2围绕该凸轮轴线旋转。通过电动马达2对凸轮16的驱动在此可以经由齿轮对21、小齿轮20、能围绕曲线部转动点26转动地支承的曲线部25、连杆24等来进行。在图5中，在此示范地示出了齿轮对21、小齿轮20、能围绕曲线部转动点26转动地支承的曲线部25以及连杆24作为电动马达2与曲线盘或者说凸轮16之间的可能的连接方式。凸轮16也可以被构造为安置在轴体上的控制盘，控制盘的中心点位于轴体轴线之外，或被构造为杆。对凸轮16的操作可以直接经由电动马达2来驱动，或经由与电动马达2连接的且又可以具有线性的或非线性的传动比的传动机构来驱动。
经由如此具有距凸轮轴线18有不同的间距的凸轮16或者说曲线盘的轮廓，使得制动衬片4朝摩擦衬片5的方向运动或被挤压，从而通过凸轮或者说曲线盘的在凸轮16或者说曲线盘的周部上可变的外轮廓距凸轮轴线18的可变的间距能够调整关于操作行程任意可变的传动比。由此，使得由电动马达2施加的力取决于制动器1的操作行程地被转换为大小不同的压紧力19。可以与电动马达2并列地设有操作弹簧22和/或换向弹簧23，以便支持对制动器1的操作和/或制动器1的松开。
当然，也可以替选地使用由现有技术所公知的任何另外的传动机构3，以便实现关于操作行程是非恒定的传动比。
应理解，根据本发明的制动器1不仅可以被构造成盘式制动器，而且也可以被构造为鼓式制动器。此外，制动衬片4和摩擦衬片5也可以仅由平移运动的构件形成，例如用于线性移动或上下运动。此外，根据本发明的制动器1可以在机动车中既用作驻车制动器又用作行车制动器。
图6示出了根据本发明的制动器1的传动机构3的细节，该传动机构具有用于在结构上实施关于操作行程是可变的传动比的控制元件38，该控制元件具有轮廓35，该控制元件38能借助未图示的电动马达2沿驱动方向32运动。当然，驱动方向32也可以被构造成例如围绕电动马达2的旋转轴线15的圆形轨迹。对于进行操作的能转动地支承的凸轮16、控制盘等来说自然类似地适用以下思考。
示例地示出了轮廓35上的第一接触定位33和第二接触定位34，在所述接触定位33、34处，与制动衬片4连接的元件可以滑动，以便使制动衬片4借助与控制元件38连接的电动马达2沿接合方向6被操作。从轮廓35沿驱动方向32的运动到制动衬片4沿从动方向或者说沿接合方向6的运动的传动比在此根据轮廓35的局部坡度得出。因此，传动比在第一接触定位33中比第二接触定位34中更大。然而为了获得所要求的接合力，在第一接触定位33中得到的垂直于接合方向6的支持力37比第二接触定位34中时明显更高，该明显更高的保持力在摩擦力较小的情况下可能已经导致自锁。如所示，与将制动衬片挤压到摩擦衬片上的接合力平行地，有接合反应力36作用到轮廓上。为了防止自锁，根据本发明，在确定轮廓35上的传动比时考虑到所出现的摩擦，使得即使在最不利的情况下出现摩擦时也避免了自锁。由此，避开轮廓35的如下的坡度，该坡度通过计算是为了实现例如克服气隙7是适度的很高的传动比所要求的，但由于自锁所导致的出现的摩擦是不能实施的。
图7示意性地示出了根据本发明设计的制动器1，该制动器能经由电动马达2和传动机构3以及经由紧固在牵拉绳索联接部28上的绳索来操作。在此，与电动马达2连接的未示出的传动机构3作用到与制动衬片4连接的操作部分31上。此外，与操作部分31连接有传递元件30，该传递元件具有牵拉绳索联接部28，从而使得操作部分31能经由牵拉绳索联接部28以及经由电动马达2被操作。如可见，传递元件30能围绕操作部分31的旋转轴线15转动地支承在传动机构3的壳体27内。操作部分31能经由带动件29转动地被传递元件30支承。带动件29可以与操作部分31连接，使得带动件29的运动虽然被传递到操作部分31，但操作部分31的可以通过电动马达2引起的运动却不引起传递元件30或牵拉绳索联接部28的运动。由此，相应的制动器1以简单的方式可以在机动车内既用作行车制动器又用作驻车制动器。由于传递元件30在传动机构3内被密封地支承以及将牵拉绳索联接部28布置在传动机构3之外，使得绳索可以保留在传动装置3外部，从而避免了在运动的绳索穿引过传动机构3的壳体27时可能出现的密封问题。
图8示出了根据本发明的被设计为浮动式卡钳制动器的制动器1。如可见，制动衬片4在此布置在通常由制动盘形成的摩擦衬片5的两侧，并且能通过相反地能同步运动的并且机械连接的凸轮16来操作。从未图示的对凸轮16进行操作的电动马达2到制动衬片4的运动的关于操作行程是可变的传动比在此经由凸轮16来实现。应理解，这里也可以使用滚珠坡道14或其他传动机构3。此外，在此也可以设有例如示例性地示出的弹簧23，以便支持对制动器1的操作或断开。操作力41可以由未示出的电动马达2经由杆施加到凸轮16上，如所示，或当然也可以直接施加到凸轮上。替选地，电动马达2也可以经由被图示以用于解释的操作凸轮40作用到凸轮16上。如可见，凸轮16经由连接元件39被连接，从而使得这些凸轮16的运动同步地进行。
在图8中图示的制动器1可以通过如下方式例如被用于电梯，即，将制动衬片4与电梯舱连接，而摩擦衬片通过与电梯竖井连接的竖直地布置在电梯竖井内的元件形成。因此，在图8中图示的制动器1的组成部分通常布置在电梯舱上。在图8中未图示的作用到凸轮16上的电动马达2通常布置在电梯舱上。然后，在操作时对制动器1的定心通过电梯舱的水平运动进行，从而使得两个制动衬片4均等地贴靠在与电梯竖井刚性连接的摩擦衬片5上。替选地，在图7中图示的制动器1也可以被构造为固定式卡钳制动器。

Claims (15)

1.用于确定机电式的制动器(1)的设计参数的方法，其中，所述制动器(1)具有电动马达(2)，所述电动马达经由传动机构(3)与制动衬片(4)连接，所述制动衬片(4)能够挤压到能相对于所述制动衬片(4)运动的摩擦衬片(5)上，其中，所述电动马达(2)经由传动机构(3)与所述制动衬片(4)连接，所述传动机构具有关于操作行程非恒定的传动比，其特征在于，选择电动马达(2)、制动衬片(4)和摩擦衬片(5)，然后根据在操作行程上起作用的反力矩来选择传动比，使得所述电动马达(2)基本上在整个操作行程上连续地在最优的运行点中运行，尤其是在具有最大功率的运行点中运行，所述反力矩由于选择的电动马达(2)、选择的制动衬片(4)和选择的摩擦衬片(5)以及这些元件的机械连接而作用到所述传动机构(3)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在操作时在操作行程期间作用到所述电动马达(2)上的反力矩以计算方式尤其是根据公差、在所述制动器(1)的断开的状态下在所述制动衬片(4)与所述摩擦衬片(5)之间的气隙、所述传动机构(3)内的摩擦损失和/或可能的热膨胀来获知，并且在确定变化的传动比时加以考虑。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用在数值模拟来确定所述反力矩。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在确定与操作行程相关的非恒定的传动比时考虑马达力矩的降低，所述降低由于所计划的运行寿命结束时的退磁、升高的温度、制造公差和/或降低到直至仍必须确保所述制动器(1)的功能的下限的供电电压所导致。
5.用于制造机电式的制动器(1)的方法，其特征在于，所述机电式的制动器(1)根据设计参数来制造，所述设计参数在根据权利要求1至4中任一项所述的方法中确定。
6.机电式的制动器(1)，其具有电动马达(2)以及制动衬片(4)和能相对于所述制动衬片(4)运动地布置的摩擦衬片(5)，其中，所述制动衬片(4)能借助所述电动马达(2)挤压到所述摩擦衬片(5)上，以便通过所述制动衬片(4)与所述摩擦衬片(5)之间的摩擦将机械能转化为热能，其特征在于，所述电动马达(2)经由具有关于操作行程是非恒定的传动比的传动机构(3)与所述制动衬片(4)连接，其中，所述机电式的制动器(1)尤其是以根据权利要求5所述的方法制成。
7.根据权利要求6所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，取决于操作行程来选择所述传动机构(3)的传动比，使得所述电动马达(2)在操作时在操作行程上在最优的运行点中运行，尤其是在具有最大功率的运行点中运行。
8.根据权利要求6或7所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)具有能围绕旋转轴线(15)转动的两个盘(13)，所述盘经由布置在滚珠坡道(14)内的至少一个滚珠来连接，其中，所述传动机构(3)的关于操作行程非恒定的传动比至少部分地利用所述滚珠坡道(14)形成。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)具有能围绕旋转轴线(15)转动地布置的至少一个非圆形的凸轮(16)，电动马达(2)经由所述非圆形的凸轮与制动衬片(4)连接，其中，所述传动机构(3)的关于操作行程非恒定的传动比至少部分地利用所述非圆形的凸轮(16)形成。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)具有安置在轴体上的控制盘，所述控制盘的中心点位于轴体轴线之外，或者所述传动机构具有杆，以便在结构上实现关于操作行程非恒定的传动比。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)具有曲线传动装置、曲线盘、连杆(24)和/或耦联传动机构，以便在结构上实现关于操作行程非恒定的传动比。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)以如下方式构成，即，使得传动比关于操作行程既有正值又有负值。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，所述传动机构(3)以如下方式构成，即，使得传动比至少在操作行程的部分区域上为零，从而使得在所述部分区域上所述电动马达(2)的运动不引起所述制动衬片(4)相对于所述摩擦衬片(5)的运动。
14.根据权利要求6至13中任一项所述的机电式的制动器(1)，其特征在于，设有牵拉绳索联接部(28)，从而使得能通过牵拉安置在所述牵拉绳索联接部(28)上的绳索来将所述制动衬片(4)挤压到所述摩擦衬片(5)上。
15.具有机电式的制动器(1)的车辆，其特征在于，所述机电式的制动器(1)根据权利要求6至14中任一项来构造。
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