CN115485174A - 机电制动系统以及用于释放机电制动系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电制动系统，其包括制动致动器(2)，该制动致动器具有动力传输装置以用于将驱动力传递到制动片(10b)，所述动力传输装置包括可旋转的轴(81)；具有锁定元件(35)的耦接装置，其中，耦接装置可以被控制为使锁定元件与可旋转的轴接合并阻止其旋转，或者使锁定元件与可旋转的轴脱离，使得可旋转的轴可以旋转；以及第一接收器，第一工具元件(31)可以插入第一接收器，以使其与可旋转的轴接合并传递旋转到可旋转的轴。本发明还涉及一种释放机电制动器的方法。

Description

机电制动系统以及用于释放机电制动系统的方法

技术领域

本发明涉及一种机电制动系统、机械制动释放工具和相应的方法。

背景技术

今天，电动气动制动致动器经常被用于商用车辆中。在大多数情况下，这些致动器通过气缸使用气动能源，以实现行车和驻车制动器的驱动。驻车制动器的功能是由独立于行车制动器的致动器实现的，可以独立操作。由于驻车制动致动器的弹簧设计，在没有压缩空气作为能源的情况下，也可以实现单次制动的致动。在系统失压的情况下，驻车制动室中的预紧弹簧提供足够的制动能量，使车辆停止或保持静止。当车上没有压缩空气供应时，为了使车辆可以拖动，必须释放驻车制动缸。在组合式气动制动室中，这种释放可以通过螺纹机构来实现。螺纹轴被引出制动室，操作员可以接触到。通过用普通工具转动这个轴，就可以释放制动器。

在未来，机电制动器的驱动将变得越来越普遍。这些制动器也必须能够从外部释放。在发生故障的情况下，如果制动器仍然处于作用状态，无法在正常操作过程中释放，就需要有释放制动器的可能性，以使车辆可以拖动。由于机电致动器的复杂性，有必要为紧急制动释放提供一个新的解决方案。

发明内容

本申请的目的是提供一种机电制动系统、机械制动释放工具和允许紧急释放机电制动器的相应方法。

该目标通过包括权利要求1的特征的制动系统、包括权利要求11的特征的套件和包括权利要求12的特征的方法实现。

根据一个方面，该制动系统包括：制动致动器，该制动致动器具有动力传输装置以用于将致动力传递到制动片，所述动力传输装置包括可旋转的轴；具有锁定元件的耦接装置，其中，耦接装置可以被控制为使锁定元件与可旋转的轴接合并阻止其旋转，或者使锁定元件与可旋转的轴脱离，从而使可旋转轴可以旋转；以及一个第一接收器，第一工具元件可以被插入其中，以使其与可旋转的轴接合并传递旋转到可旋转的轴，从而致动或移动刹车片。接收器配置为可以使第一工具元件可以自由地插入其中并从中取出。

一旦第一工具元件、可以是例如扳手的工具被插入制动系统的制动致动器，使其与可旋转的轴接合，就可以用来手动移动制动致动器，释放或夹紧制动器。这样，即使在车辆不运行时，也可以从外部释放和激活制动系统。

根据一个实施例，制动系统还包括第二接收器，第二工具元件可以插入其中，以便与锁定元件接合，并使锁定元件从可旋转的轴脱离，从而可以移动可旋转的轴并移动或致动制动片。

根据一个实施例，第二工具元件被配置为与锁定元件接合，并使锁定元件与旋转元件脱离。

在用第一工具元件释放制动器之前，释放锁定元件是先决条件，因为当制动致动器和可旋转的轴被锁定元件锁定时，它们不能被转动。释放锁定元件可以用第二工具元件手动完成，并允许锁定元件被抬起或移位，在一些情况下可以抵御机构在驻车制动或锁定状态下将锁定元件牢牢固定在可旋转的轴上的预紧力。在制动系统中，锁定元件在驻车制动状态下通过弹簧机构或其它工具、例如永久磁铁紧贴可旋转的轴。此外，还可以提供弹簧机构，将锁定元件推或拉到相反的方向，并协助第二工具元件释放锁定元件。

根据一个替代的实施例，制动系统还包括第二接收器，第二工具元件可以插入其中，以便与锁定元件接合，并使锁定元件与可旋转的轴接合，从而使可旋转的轴被锁定，制动片不能被移动或致动。

根据另一个实施例，可旋转的轴包括具有齿轮的盘形的旋转构件。该旋转构件可以设置在可旋转的轴的端部之一。

根据一个实施例，耦接装置包括弹簧机构，用于将锁定元件移动到与旋转构件的侧面之一相接合的位置。该弹簧机构可以包括一个或多个弹簧。在替代的制动系统中，耦接装置包括其它装置、如永久磁铁，用于将锁定元件保持在与旋转构件的侧面之一相接合的位置。此外，还可以提供弹簧机构将锁定元件推或拉到相反的方向，并协助第二工具元件释放锁定元件。

根据一个实施例，耦接装置包括双稳态离合器，该双稳态离合器包括弹簧、永久磁铁和电磁线圈。弹簧将锁定元件保持在第一位置、例如锁定元件与旋转构件接合的位置。永久磁铁将锁定元件保持在第二位置、如锁定元件与旋转构件脱离的位置。电磁线圈能够在电气操作中在这两个位置之间切换。然而，根据另一个实施例，第一和第二位置可以分别就锁定元件和旋转构件之间的接合或脱离进行互换。

根据另一个实施例，第一工具元件还包括螺纹轴，其螺纹具有可以与轴的旋转构件的齿轮接合的螺距。然后，该可旋转的轴以蜗轮的方式与第一工具元件相互作用。

根据一个实施例，锁定元件具有盘形，并布置在耦接装置上使得它可以向旋转构件移动，并且它的侧面之一被形成为与旋转构件的侧面之一接合以阻止其旋转。锁定元件也可以被移动为以便其侧面之一与旋转构件的所述侧面之一脱离，而使其旋转。

锁定元件和可旋转的轴的旋转构件可以布置为可释放的耦接，其中锁定是借助于机构通过锁定元件和旋转构件的两个相对表面之间的接合实现的，该机构将锁定元件压向旋转构件以实现驻车制动状态。该机构可以是带有一个或多个弹簧的弹簧机构，也可以是一些其它工具、例如永久磁铁。该机构也可以有另一种布置，其中锁定元件或旋转构件中的一个被拉向相应的另一个以实现驻车制动状态。制动系统可以包括在常规操作中使锁定元件相对于旋转构件移动的装置、例如电磁致动器。

根据一个实施例，用作第二工具元件并允许锁定元件被抬起或移动的工具可以在其一个或多个端部具有一个或多个楔形部分，这些楔形部分可以插入锁定元件和旋转构件之间，并在第二工具元件被推进时实现锁定元件和旋转构件的分离。第二工具元件可以具叉子的形状。

根据一个实施例，锁定元件具有盘形，并在其相反的两侧具有从盘形主体径向延伸的突出部或翼，第二工具元件的两个楔形部分可以在其中接合以移动锁定元件。

根据一个实施例，锁定元件、可旋转的轴和旋转构件相对于它们的对称轴是同轴排列的。

根据一个实施例，动力传输装置是电驱动的，并引起可旋转的轴的旋转运动。电动马达可以作为致动器使用。

根据一个实施例，耦接装置和锁定装置被布置在电磁驻车制动锁定机构中以用于锁定制动致动器。

根据另一个方面，提供了一种紧急制动套件，它包括如上所述的制动系统和第一和第二工具元件中的一个或两个。如果车辆停止运行，并且其一个或多个制动器需要释放或夹紧，则可以使用该紧急制动套件。

根据本发明，还提供了一种释放机电制动器的方法。该方法包括以下步骤：将第一工具元件插入机电制动器的制动致动器，使第一工具元件与制动致动器的可旋转的轴接合；将第二工具元件插入制动致动器，使第二工具元件与制动致动器的锁定元件接合。锁定元件将制动致动器和可旋转的轴的运动锁定在锁定制动的状态，通过插入并致动第二工具元件移动锁定元件，使锁定元件从制动致动器的可旋转的轴脱离，并移动第一工具元件，将扭矩传递给制动致动器的可旋转的轴，使可旋转的轴转动以释放制动。

替代地或另外地，该方法可以包括以下步骤：将第一工具元件插入机电制动器的制动致动器，使第一工具元件与制动致动器的可旋转的轴接合，移动第一工具元件，向制动致动器的可旋转的轴传递扭矩，使可旋转的轴转动，从而锁定制动器；将第二工具元件插入制动致动器，使第二工具元件与制动致动器的锁定元件相接合，通过插入和致动第二工具元件移动锁定元件，使其与制动致动器的可旋转的轴相接合，从而使锁定元件将制动致动器和可旋转的轴的运动锁定在锁定制动的状态。

根据一个实施例，该方法包括在将锁定元件与可旋转的轴脱离之前，转动第一工具元件以释放由可旋转的轴在锁定制动状态施加到锁定元件的扭矩的步骤。

根据另一个实施例，该方法包括以下步骤：选择第二工具元件的至少两个可能的方向之一，以便将第二工具元件插入制动致动器，使其与锁定元件接合，并使锁定元件与制动致动器的可旋转的轴脱离，以及推进第二工具元件，使第二工具元件的楔形端部根据选定的方向移动锁定元件，从而使其与制动致动器的可旋转的轴脱离。

根据另一个实施例，该方法包括以下步骤：将第二工具元件插入制动致动器的至少两个可能的接收器中的一个，以接合锁定元件并使锁定元件从制动致动器的可旋转的轴上脱离，以及推进第二工具元件，以便根据选定的接收器使锁定元件移动并从制动致动器的可旋转的轴脱离。

每个接收器可以由两个开口形成，用于接收第二工具元件的两个端部。将第二工具元件插入另一个接收器可以将锁定元件移到一个位置，在这个位置上，锁定元件与制动致动器的可旋转的轴接合。

根据另一个实施例，该方法包括以下步骤：选择第二工具元件的至少两个可能的方向之一，用于将第二工具元件插入制动致动器以接合锁定元件，并移动锁定元件以使其接合制动致动器的可旋转的轴，以及推进第二工具元件以使第二工具元件的楔形端部根据所选方向移动锁定元件以使其接合制动致动器的可旋转的轴。

根据另一个实施例，该方法包括以下步骤：将第二工具元件插入制动致动器的至少两个可能的接收器中的一个，以接合锁定元件并移动锁定元件，使其与制动致动器的可旋转的轴接合，并推进第二工具元件，以便根据选定的接收器使锁定元件移动并与制动致动器的可旋转的轴接合。

该方法还可以包括将锁定元件移动到与可旋转的轴接合的动作。这个动作可以作为驻车休息操作的一部分，在使用第一或第二工具元件之一以使锁定元件与可旋转的轴脱离之前进行，但也可以在这些动作之后进行，例如，当车辆被拖走并需要驻车时。锁定元件与可旋转的轴的接合可由磁铁、特别是耦接装置的永久磁铁或由将锁定元件与可旋转的轴接合的弹簧机构来完成。

该方法可以包括其它的步骤，制动系统以及第一和第二工具元件的特征可以如上所述。该方法可用于带有电磁驻车制动锁的机电制动器，其中如耦接器的电磁锁首先被释放，然后使用第一工具元件轻轻地释放制动预紧。制动器的外部操作可以以上述一个或多个释放步骤的组合来进行。

附图说明

本发明的其它特点、特征和优点将参考附图在以下实施例中进行描述，其中：

图1示出了根据一个实施例的机电制动系统的示意图；以及

图2示出了根据一个实施例的机电制动系统；

图3a、b示出了第一工具元件的两个实施例；

图4a、b示出了根据一个实施例的制动致动器和第一工具元件在插入时的截面图(图4a)以及与制动致动器的可旋转的轴的旋转构件接合后的截面图(图4b)；

图5示出了第二工具元件的一个实施例；

图6示出了根据一个实施例应用第一和第二工具元件的机电制动系统；

图7a、7b示出了根据一个实施例的制动致动器在垂直于制动致动器的可旋转的轴的旋转轴线的平面内的截面图，其中第一工具元件已插入，第二工具元件在插入前(图7a)以及在平行于可旋转的轴的旋转轴线的平面内的截面图(图7b)；

图8a、8b示出了根据一个实施例的制动致动器在垂直于制动致动器的可旋转的轴的旋转轴线的平面内的截面图，其中第一工具元件和第二工具元件处于插入和接合位置(图8a)，以及在平行于可旋转的轴的旋转轴线的平面内的截面图(图8b)；以及

图9示出了根据一个替代实施例的第二工具元件与锁定元件接合的细节。

根据本发明的制动操作装置的实施例在下文中参照附图进行描述。

具体实施方式

在图1中，示出了机电制动系统，该系统包括制动卡钳1和制动致动器2，该制动致动器2与制动卡钳1相连，并包括力传递机构，该力传递机构包括轴组件8和通过推式或推拉式接头9与轴组件8连接的杆组件。杆组件通过与杆组件的杆7连接的推力机构10将来自电动机4、如电动马达的致动力传递到一个或多个刹车片10b。制动致动器2构造为：由与可旋转的轴81连接的电机4产生的致动力通过轴组件8的平移元件82经由旋转平移转换机构作为平移力传递到杆7，杆7通过围绕杆7端部的固定点旋转将该力传递到一个或多个制动片10b。制动致动器2还包括电磁耦接器或离合器组件3。

耦接器组件3具有连接到轴组件8的可旋转的轴81的旋转构件36。耦接器组件3还包括内部带有电磁致动器的耦接体34和可由电磁致动器移动的锁定元件35。

在锁定位置，耦接体34迫使锁定元件35与可旋转的轴81的旋转构件36接触。在接触位置，旋转构件36和锁定元件35以及旋转构件36和耦接体34是防扭的。通过这种方式，如果在制动致动器2对一个或多个制动片10b施加夹紧力之后，锁定元件35被激活，耦接器3则可以将可旋转的轴81固定在一个位置上并提供恒定的制动力。

在紧急情况下，当制动系统没有电力时，可能有必要停用或激活驻车制动器。那么可以使用以下机械工具和方法来释放或锁定制动器。在驻车制动状态下，制动器和致动器被预紧，使制动器被锁定，耦接器3处于锁定位置。

在图2所示的实施例中，壳体具有一个盖子21覆盖一个开口，该一个开口用于将第一工具元件31插入制动致动器和耦接器组件3中，还有两个盖子22覆盖两个开口，该两个开口用于插入第二工具元件32以释放制动器。第一工具元件的实施例在图3a、b中示出。第二工具元件32的实施例在图5中示出，它可以作为具有叉子形状的耦接切换工具。

在取下盖子21、22后，第一工具元件31可以插入壳体的放置盖子21的开口中，直到它到达孔状的接收器并与耦接器组件3的旋转构件36接触。旋转构件36形成为蜗轮。在其远端被设计成蜗杆的第一工具元件31与耦接器组件3的旋转构件36相接合，并可以被拧入接收器直到接收器在壳体中的盲孔的端部。在这个位置上，第一工具元件31挡住了旋转构件36。在图4b所示的实施例中，旋转构件36可以被挡住，防止逆时针旋转。这时，耦接器组件3仍然被锁定。由于耦接器组件3在停车制动状态下处于预应力状态，用户应给第一工具元件31一定的扭矩，以减少对耦接器3的应力。这也将有助于保护耦接器3。

现在，第二工具元件32可以被插入壳体上的放置盖子22的孔中，如图6所示。由于第二工具元件32包括具有不对称楔形的远端部，在插入第二工具元件32时可以有两种具有不同功能的方向，一种是停用耦接器3，另一种是激活耦接器3，取决于第二工具元件32端部的楔形部分相对于锁定元件35的方向。工具和/或壳体上的标志、备注或突起可以帮助选择所需动作的正确方向。

当插入第二工具元件32时，第二工具元件32远端的楔形部分与锁定元件35接合，并在诸如预紧锁定元件35的弹簧等工具的作用下使其移动，从而使耦接器3被断开。图7a、b和图8a、8b示出了这一断开过程，它们分别示出了第二工具元件32的端部的楔形部分与锁定元件35在其相反两侧接合之前和之后的情况。在图7a和8a中，可以看到从盘形的锁定元件35的相反两侧突出的突出部或翼，这有利于锁定元件35与第二工具元件32的接合。这些突出部有助于在不倾斜的情况下断开耦接器3。可以提供第二工具元件32和锁定元件35之间的额外接触点，以改善动作。

在第二工具元件32处的可见的端部止挡(或标记)表明第二工具元件32是否插入壳体足够深，以解锁耦接器3。在图7a和8a中可以看到第二工具元件32的两根杆上有相应的突起。现在，随着耦接器3的断开，制动器的预应力从旋转构件36通过其蜗轮和蜗杆被引向位于壳体接收器中的第一工具元件31。通过转动第一工具元件31，旋转构件36也会转动。蜗轮驱动的螺距和蜗轮螺杆前端的直径决定了释放的强度。一旦制动器被释放，第一工具元件31和第二工具元件32就可以被移除。孔可以用盖子21、22封闭。

第一工具元件31可以设计成如图3a所示的曲柄，或如图3b所示的电动驱动或气动手动工具的共同连接件。

通过所述的第一和第二工具元件31、32，也可以在不操作车辆的情况下激活驻车制动器。要做到这一点，首先要移除盖子21、22。必须将第一个工具部件31插入并朝前转动(在图4b中为顺时针方向)，以转动旋转构件36并预紧制动器。转动的次数和施加在第一工具元件31上的转动扭矩决定了制动器的夹紧力。然后，第二工具元件32被插入壳体2，直到末端停止，其中需要考虑第二工具元件32的正确方向，以闭合耦接器3。对于驻车制动的激活，第二工具元件32的端部的楔形部分将锁定元件35向旋转构件36的方向移动，将其锁定在制动器的预应力位置。然后，第一工具元件31和第二工具元件32可以被移除。随后，可以用盖子21、22将刹车致动器壳体封闭。

可以对所示实施例进行修改而不不脱离本发明的范围。根据图7a、8a所示的实施例，锁定元件35的翼几乎与旋转构件36的齿在同一平面。由于这种布置，第一工具元件31和第二工具元件32在围绕致动器的轴线方向仅有有限的可能性不会相互交叉或阻挡。将锁定元件35的翼或旋转构件在轴向偏移，可以使第二工具元件32围绕致动器的轴线更好地接合翼。

在将具有楔形远端的第二工具元件32插入制动致动器2的壳体时改变其方向，以锁定锁定元件35或从旋转构件36上解锁锁定元件35，这只是移动锁定元件35的接合手段的一个实施例。替代地，在锁定元件35上为每个运动方向提供的楔形部分也是可以想象的。在这种情况下，可以在制动致动器2的壳体中为第二工具元件32提供平行的孔和接收器，这些孔和接收器通向锁定元件35的相应的斜面或楔形部分。为了断开或闭合耦接器3，必须将工具插入正确的孔中，以接触锁定元件35的正确倾斜面或楔形部分，从而实现锁定或解锁。还可以想象，孔或接收器从不同的方向延伸到制动致动器2及其壳体中，以便在所需的方向上推或拉锁定元件35。

作为其它的选择，可以在制动缸壳体中提供倾斜的表面，以弯曲或偏转第二工具元件32的端部，以便在插入期间移动锁定元件35。这在图18中得到了说明，该图示出了当第二工具元件32的端部在侧面之一插入制动致动器2的接收器时，锁定元件35的一部分在水平箭头所示的方向上发生了位移。

第二工具元件32的端部止挡也可以安装在不同的位置。在制动缸壳体外设置端部止挡的优点是可视性好。也可以在制动缸2的壳体盲孔的末端设置端部止挡，或者在第二工具元件32的轮廓上进行偏移，将端部止挡设置在锁定元件35的两翼。

附图标记列表

1 制动卡钳

2 制动致动器

3 电磁耦接器组件

4 电动马达

7 杆组件

8 轴组件

9 接头

10b 刹车片

10 推力机构

31 工具

32 工具

34 耦接体

35 耦接器运动元件

36 旋转构件

81 可旋转的轴

82 平移元件

Claims (15)

1.一种机电制动系统，包括：

制动致动器，其具有动力传输装置以用于将致动力传递到制动片，所述动力传输装置包括可旋转的轴；

具有锁定元件(35)的耦接装置，其中，所述耦接装置能够被控制为使所述锁定元件(35)与所述可旋转的轴(81)接合并阻止其旋转，或者使所述锁定元件(35)与所述可旋转的轴(81)脱离，从而使所述可旋转的轴(81)能够旋转；以及

第一接收器，第一工具元件能够插入所述第一接收器，以便使所述第一工具元件与所述可旋转的轴(81)接合并传递旋转到所述可旋转的轴(81)。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述制动系统还包括第二接收器，第二工具元件(32)能够插入所述第二接收器中，以便与所述锁定元件(35)接合，并使所述锁定元件(35)与所述可旋转的轴(81)脱离。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述第二工具元件(32)配置为能够附接到所述锁定元件(35)，所述锁定元件(35)能够从旋转元件脱离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其中，所述可旋转的轴(81)包括形式为包括齿轮的盘形的旋转构件(36)。

5.根据权利要求4所述的制动系统，其中，所述耦接装置包括弹簧以用于将所述锁定元件(35)移动到与所述旋转构件(36)的侧面之一接合的位置。

6.根据权利要求3或4所述的制动系统，其中，所述第一工具元件(31)还包括螺纹轴，所述螺纹轴的螺纹具有能够与齿轮接合的螺距。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的制动系统，其中，所述锁定元件(35)具有盘的形状并被布置在所述耦接装置上，以便所述锁定元件能够移动为使其侧面之一与所述旋转构件(36)的侧面之一接合以阻止所述旋转构件旋转，并能够从所述旋转构件(36)的所述侧面之一脱离以允许其旋转。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的制动系统，其中，所述锁定元件(35)具有盘形，在其相反的两侧具有从盘形的锁定元件(35)径向延伸的突出部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的制动系统，其中，所述动力传输装置是电驱动的，并引起所述可旋转的轴(81)的旋转运动。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的制动系统，其中，所述耦接装置布置在电磁驻车制动锁止机构中以用于锁定所述制动致动器。

11.一种紧急制动套件，包括权利要求1的制动系统以及第一和第二工具元件(32)中的一个或两个。

12.一种释放机电制动器的方法，包括：

将第一工具元件(31)插入机电制动器的制动致动器，使所述第一工具元件(31)与所述制动致动器的可旋转的轴(81)接合；

将第二工具元件(32)插入所述制动致动器，使所述第二工具元件(32)与所述制动致动器的锁定元件(35)接合，所述锁定元件(35)锁定所述制动致动器的运动；

通过插入所述第二工具元件(32)，使所述锁定元件(35)脱离所述制动致动器的可旋转的轴(81)；以及

移动所述第一工具元件(31)，将动力传递到所述制动致动器的旋转元件，使所述可旋转的轴(81)旋转，以释放制动器。

13.根据权利要求12的方法，其中，所述方法还包括在将所述锁定元件(35)与所述可旋转的轴(81)脱离之前，转动所述第一工具元件(31)以释放由所述可旋转的轴(81)在锁定制动状态施加到所述锁定元件(35)的扭矩。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述方法还包括选择所述第二工具元件(32)的至少两个可能的方向之一，以便将所述第二工具元件(32)插入所述制动致动器(2)以接合所述锁定元件(35)并使所述锁定元件(35)脱离所述制动致动器(2)的可旋转的轴(81)，以及推进所述第二工具元件(32)，使得所述第二工具元件(32)的楔形端部部分根据选定的方向移动所述锁定元件(35)，从而使所述锁定元件脱离所述制动致动器(2)的可旋转的轴(81)。

15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述方法还包括将所述第二工具元件(32)插入所述制动致动器(2)的至少两个可能的接收器之一，以接合所述锁定元件(35)并使所述锁定元件(35)脱离所述制动致动器(2)的可旋转的轴(81)，以及推进所述第二工具元件(32)，使得所述锁定元件(35)根据选定的接收器被移动并脱离所述制动致动器(2)的可旋转的轴(81)。

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